Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen maximieren

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PTW Institut für Produktions- management, Technologie und Werkzeugmaschinen

Bei der Maschine handelt es sich um ein modernes Bearbeitungszentrum, das vorwiegend als Systemmaschine in agilen Fertigungslinien in der Automobilindustrie zur Fertigung von Powertrainkomponenten wie Zylinderköpfen, Motorblöcken und Getriebegehäusen eingesetzt wird. Steuerungs- und Antriebsausrüster der Maschine ist die Bosch Rexroth AG.

Einzelne Module der Werkzeugmaschine gegen energieeffizientere Aggregate ausgetauscht

Die größten Optimierungspotenziale werden an der Demonstratormaschine umgesetzt. Es werden zum einen einzelne Funktionsmodule gegen effizientere Aggregate ausgetauscht und zum anderen wird eine Modifikation der Steuerung vorgenommen, die ein Abschalten und bedarfsgerechtes Ansteuern der Funktionsmodule ermöglicht.

Zu Beginn des Projektes wurde in einer ABC-Analyse von den Projektteilnehmern definiert, welche Funktionsmodule beziehungsweise Themen vordringlich bearbeitet werden (Tabelle – siehe Bildergalerie). Eingestuft wurde vor allem nach der mittleren Einschaltdauer und Leistungsaufnahme, mithin nach dem Energieverbrauch.

Aufgrund vorliegender Messergebnisse bei einzelnen Partnern und der Einschätzungen der Experten wurden die Hydraulik, Schaltschrankentwärmungssysteme, die Maschinenkühlung, die Kühlschmierung, die Absaugung und die Pn-Schutzdichtung (Sperrluft) als prioritär eingestuft. Das Netzfilter wurde als A-Funktionsmodul eingestuft, weil durch Messungen bei einem der Partner gezeigt werden konnte, dass das Netzfilter im Stand-by-Zustand der Maschine Blindleistung erzeugt, die bei den Anwendern unter beträchtlichem Aufwand kompensiert werden muss.

Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen beginnt mit Grundlast-Reduzierung

Die Hauptspindel wurde als B-Funktionsmodul eingestuft, weil es zunächst das primäre Ziel im Projekt ist, die Grundlast der Maschinen und den Energieverbrauch der maschinennahen Peripherie zu minimieren. Darüber hinaus schätzen die Experten das Einsparpotenzial bei diesen Funktionsmodulen höher ein.

Erste Messungen haben auch bereits gezeigt, dass bei der Grundlast von Werkzeugmaschinen durchaus Potenziale bestehen. Bild 2 zeigt, wie sich die elektrische Leistungsaufnahme der Grundlast von gut 3 kW zusammensetzt. Die Motoren des Hydraulikaggregates und die Zirkulationspumpe des Kühlkreislaufes für die Spindel und das Hydrauliköl haben den größten Anteil, gefolgt von den in Regelung befindlichen Vorschubantrieben.

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