Hydraulik fordert Elektromechanik in der Energieeffizienz heraus

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Warum machen die Werkzeugmaschinenhersteller auf Messen gegen die Hydraulik Front?

Pruschek: Wir haben eigentlich nichts gegen die Hydraulik, auch nicht im Bereich der Antriebstechnik. Jedoch sehen wir, dass die heute betriebenen Maschinen im Grundzustand einen sehr hohen Leistungsbedarf haben. Das heißt: Zerspant eine Maschine, entfallen mindestens 50% der Gesamtleistungsaufnahme auf die Grundaggregate – auch bei höheren Zerspanraten. Aufgrund dieser Tatsache starteten wir Untersuchungen, um herauszufinden, wer im Bereitschaftsbetrieb bis zum Produktionsstart bereits Leistung abruft. Heraus kamen zwei Hauptenergieverbraucher: das Kühlschmiersystem und die Hydraulik.

Wie beurteilen die Hydrauliker diese Feststellung aus dem Werkzeugmaschinenbau?

Schmidt: Man sollte das Problem generell beleuchten. Alle Maschinen werden elektrisch angetrieben, die hydraulischen wie die mechanischen. Wir haben bei hydraulischen Maschinen hohe Stillstandsleistungen; das ist aber weniger der Hydraulik geschuldet, sondern eher dem nicht optimal eingesetzten Normelektromotor. Bei einem Leistungsvergleich müssen die Getriebeformen Hydraulik und Mechanik miteinander verglichen werden. Das heißt, eine Grundlast von 50% muss weder in der Arbeitshydraulik noch in der Kühlschmierstoff-Hydraulik sein. Einfaches Beispiel: Bei einem Synchronmotor mit geregeltem Frequenzumrichter verhält sich die Hydraulikpumpe völlig identisch zu einem Kugelgewindetrieb. Wir dürfen nicht den Fehler machen, zwischen der Hydraulik und der Elektrik zu unterscheiden. Beides sind elektrische Antriebstechniken. Die Frage muss viel eher lauten: Warum setze ich im Produktionsbetrieb mit all seinen unterschiedlichen Maschinenzuständen den konstant drehenden Normmotor ein? Übertragen auf ein Auto, würde bei voller Drehzahl und getretener Kupplung der Motor an einer roten Ampel laufen.

Pruschek: Der konstant drehende Normmotor wurde auch von uns als ein Fehler im Antriebssystem identifiziert. Auf Basis der VDW-Energierichtlinie wurde bekanntlich die frequenzgeregelte Hydraulikpumpe als hohes Gut bewertet. Ihr Einspareffekt hält sich jedoch in Grenzen, wenn die Verbraucher nicht ebenfalls intelligent ausgelegt sind. In diesem Fall ist die Drehzahl wieder konstant. Daraus folgt: Ich muss dafür sorgen, dass die Durchflussmengen intelligent geregelt werden.

Bauer: Prinzipiell sollte man vermeiden, Vergleiche zwischen den Energieverbräuchen hydraulischer und elektrischer Antriebslösungen zu pauschalisieren. Vielmehr sollte der Vorteil einer Antriebsdisziplin gezielt genutzt werden. Nehmen wir zum Beispiel eine Speicherladeschaltung, bei der die hydraulische Leistung im Speicher um ein Vielfaches höher ist als die Leistung des installierten E-Motors. Mit diesem Konzept kann die klassische Spanntechnik in Werkzeugmaschinen sehr einfach und effektiv abgedeckt werden. Hierbei wird eine immense Leistung kurzzeitig zur Verfügung gestellt, ohne das Aggregat permanent zu belasten. Der Energieverbrauch im gespannten Zustand ist bei abgeschaltetem Aggregat und unter Vernachlässigung minimalster Leckagen null. Sind der Speicherdruck und der Spanndruck optimal aufeinander abgestimmt, habe ich eine hoch effiziente Energiebilanz. Ich bin überzeugt, dass dieses Konzept noch nicht in allen Anwendungen umgesetzt wird.

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