Hydraulik fordert Elektromechanik in der Energieeffizienz heraus

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Ist der Abschalt-, sprich Aussetzbetrieb die Lösung, um die Energieeffizienz der Hydraulik in spanenden Maschinen zu steigern?

Bieberbach: Das muss man mit Vorsicht betrachten. Es gibt Kunden, die aus Gründen der Energieeinsparung auf eine Maschinenabschaltung am Wochenende drängen. Das heißt, bei der Wiederinbetriebnahme benötigt die Maschine zumindest eine Warmlaufphase. Aufgrund des Temperatureinflusses auf die Maschinenachsen und Maschinengeometrie kann ein Abschalten der Hydrostatik nachteilig sein. Im Gegensatz dazu ist die Abschaltung der Spannhydraulik am Wochenende unproblematisch.

Wie sieht das Hydraulikkonzept bei den Großmaschinen von Waldrich aus?

Bieberbach: Unsere Maschinen arbeiten mit Kompaktaggregaten. Sie haben eine sogenannte Zentralhydraulik. Dort ist alles platziert, was für die hydraulische Maschinenversorgung erforderlich ist – unter anderem Öltank, Filter, Pumpen und auch Ventiltechnik.

Grigoleit: Werden aber von einem Zentralaggregat aus alle Verbraucher versorgt, beginnt dort die Verrohrung und damit der Druck- und Energieverlust. Ein Zentralaggregat mag für bestimmte Maschinen das Richtige sein. Jedoch gibt es Werkzeugmaschinenhersteller, die tendenziell genau in die entgegengesetzte Richtung gehen und Aggregate für einzelne oder mehrere kombinierte Verbraucher verwenden. Das hat den großen Vorteil, dass es weniger Verluste auf dem Weg zu den Verbrauchern gibt, weil jedes Aggregat optimal auf den entsprechenden Verbraucher abgestimmt werden kann. Außerdem lassen sich kleinere Aggregate verwenden, die in den Aussetzbetrieb überführt werden können. Darüber hinaus hält sich der Montageaufwand für die Verrohrung deutlich in Grenzen.

Bieberbach: Jede Lösung hat ihre Vor- und Nachteile. Bei einem Zentralaggregat habe ich für hydraulische Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten einen einzigen Ort, an dem sich alle Komponenten befinden. Für spezielle Maschinentypen haben wir außerdem eine sogenannte Energiebox geschaffen. An diesem zentralen Ort befinden sich der Schaltschrank, das Kühlaggregat, die Ölversorgung und die Kühlschmiertechnik. Die Energiebox ist dennoch transportabel. Wir haben uns daher in die andere Richtung entwickelt – weg von den Einzelaggregaten und hin zum Zentralsystem.

Grigoleit: Rein unter dem Aspekt der Energieeffizienz betrachtet, ist die Abstimmung der Aggregate auf den jeweiligen Verbraucher der einzig erfolgversprechende Ansatz. Muss das Druckniveau an den Pumpen auf dem Weg zum jeweiligen Verbraucher gesenkt werden, verheizt man bekanntlich sehr viel Energie in den Druckregelventilen.

Stehen Kosten- und Energieeffizienz bei hydraulischen Systemen im Widerspruch zueinander?

Bauer: Spannhydraulik, Hydrostatik, Kühlschmiertechnik – die Diskussion zeigt, dass die Hydraulik in Werkzeugmaschinen viele Funktionen übernimmt. Sie lässt sich daher mit der elektrischen Antriebstechnik nicht vergleichen. Aufgrund dieser vielen Nebenfunktionen sieht sich der Hydrauliker heute mehr oder weniger als Fluidiker. Er handhabt alle Medien in der Werkzeugmaschine. Folglich befasst sich Hydac mit der Hydraulik, der Kühlschmierstoff-Versorgung und der Spindelkühlung. Die Bündelung dieser Medienversorgung in einem Aggregat erfolgt im ersten Schritt natürlich unter Kostengesichtspunkten. Im zweiten Schritt wird aber klar, dass sich durch Synergien die Energieeffizienz erhöht.

Pruschek: Diese Problematik zeigt, das Thema Energieeffizienz wird in der Öffentlichkeit häufig sehr verzerrt dargestellt. Eigentlich gibt es zwei wesentliche Fluidteile in der Maschine – die Hydraulik und die Kühlschmierstoff-Versorgung. Gildemeister hat den Schwerpunkt auf die Kühlschmierung gelegt: Einerseits weil auf die Kühlschmiertechnik der größere Energieverbrauch entfällt, andererseits sind die Kunden mit der Hydraulik, insbesondere den hydraulischen Druckspeicherantrieben, gar nicht so unzufrieden. Das Hauptproblem haben wir auf der Kühlschmiermittelseite. Mit Konstantpumpen wird der Kühlschmierstoff bei geschlossenen Ventilen ungenutzt im Kreislauf gefahren. Jedoch wäre es sinnvoll, direkt mit der Pumpe in den Zerspanprozess zu gehen. Außer den Ventildruckstufen haben wir heute im Standardbereich keine Möglichkeit zur Anpassung des Kühlschmierstoffdrucks und -volumenstroms an den Prozess.

Bieberbach: Bei Waldrich denkt man daher darüber nach, die Kühlschmiermittel-Versorgung über frequenzgeregelte Pumpen zu betreiben. Die Überlegungen sind jedoch am Anfang. Die Tendenz geht jedoch dahin, in diese Richtung zu arbeiten.

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