Suchen

Rittal

Hydraulikpumpen energieeffizient fertigen

| Autor/ Redakteur: Hakan Türe / Reinhold Schäfer

Fertigung Über 15 % des Energiebedarfs einer Werkzeugmaschine entfallen auf die Kühlung. Außer dem Schaltschrank müssen vor allem die Spindeln gekühlt werden. Eine Umrüstung einer CNC-Drehmaschine auf eine energieeffizientere Kühlung ließ den Energieverbrauch deutlich sinken, wie eine Teststellung zeigt.

Firmen zum Thema

Eine Teststellung eines energieeffizienten Kühlgerätes an einer CNC-Werkzeugmaschine zeigte, dass sich auf das Jahr hochgerechnet, je nach Auslastung, eine Einsparung bis zu 7000 kWh ergeben kann.
Eine Teststellung eines energieeffizienten Kühlgerätes an einer CNC-Werkzeugmaschine zeigte, dass sich auf das Jahr hochgerechnet, je nach Auslastung, eine Einsparung bis zu 7000 kWh ergeben kann.
(Bild: Rittal)

Bei der Bosch Rexroth AG legt man viel Wert auf Energieeffizienz. Das Unternehmen, das weltweit mehr als 30.500 Mitarbeiter beschäftigt, betreibt dazu am Hauptsitz in Lohr am Main seine Energieeffizienzberatung mit der Bezeichnung Gogreen. Diese hat die Energieeffizienzpotenziale aller Rexroth-Fertigungswerke untersucht und Maßnahmen ausgearbeitet, um Energie zu sparen und CO2-Emissionen zu verringern.

Dabei nutzt die Energieeffizienzberatung zum einen die von Rexroth entwickelte universelle Systematik Rexroth 4EE (Rexroth for Energy Efficiency), die die Entwicklung neuer Maschinenkonzepte genauso umfasst wie die Optimierung bereits bestehender Anlagen und Geräte.

Bildergalerie

Sie setzt vier Hebel an, um die Energieeffizienz über den gesamten Lebenszyklus einer Maschine oder Anlage deutlich zu steigern. Zudem arbeitet die Energieeffizienzberatung auch mit Instituten und Technologiepartnern wie dem PTW und Rittal zusammen, um Maßnahmen in den Werken umzusetzen.

Umsetzung von Ergebnissen aus der Forschung in die Praxis

Das Wichtigste von mehreren Energieeffizienz-Forschungsprojekten, an denen sich die Energieeffizienzberatung beteiligt, ist das Projekt Eta-Fab (Energieeffizienz, Technologie und Anwendungszentrum), das vom Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der Technischen Universität Darmstadt geleitet wird. Die Prozesskette, die in der Forschungsfabrik abgebildet ist, stammt vom Rexroth-Werk in Elchingen.

Folgerichtig wird genau dort die Umsetzung von Forschungsergebnissen in der Praxis untersucht. Einer von vielen Teilaspekten des Projekts ist die Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen. „Ziel solcher Projekte ist es, Lösungen zur Erhöhung der Energieeffizienz zu finden, die sich in der Praxis auch umsetzen lassen“, sagt Leo Pototzky, Projektleiter Gogreen bei Bosch Rexroth.

Umrüstung von CNC-Drehmaschinen

Im Werk Elchingen von Bosch Rexroth werden unter anderem Hydraulikpumpen und -motoren für mobile Arbeitsmaschinen produziert. Eingesetzt werden diese beispielsweise in Baumaschinen, Landmaschinen oder Fördertechnik. Verschiedene Komponenten für die Hydraulikaggregate werden unter anderem auf einer CNC-Drehmaschine vom Typ DMG GMX 250 gefertigt.

„Im Rahmen des Projekts haben wir im November 2017 eine CNC-Drehmaschine mit einem neuen Chiller Blue e+ von Rittal nachgerüstet“, erzählt Leo Pototzky. Die Maschine hat eine Gesamtanschlussleistung von 75 kVA und arbeitet im 3-Schicht-Betrieb an bis zu sechs Tagen in der Woche. Um die Steigerung der Energieeffizienz exakt beziffern zu können, wurde sowohl vor als auch nach der Umrüstung der Energieverbrauch detailliert dokumentiert.

Werkzeugmaschinen zur spanenden Bearbeitung von Metall benötigen in der Regel eine Kühlung der Spindeln, um die durch die Antriebstechnik produzierte Wärme abzuführen. Die Spindeln werden dabei mit einer Flüssigkeit gekühlt. Das dazu benötigte Kühlmedium wird nach der Umrüstung der CNC-Drehmaschine durch den Chiller Blue e+ bereitgestellt.

Im Chiller erzeugt ein über einen Inverter geregelter DC-Kompressor die notwendige Kälteleistung. In einem Kreislauf wird das Kühlmedium dann zum Verbraucher transportiert, zum Beispiel zu den Spindeln oder auch zu flüssigkeitsgekühlten Antrieben.

Um den Schaltschrank der Werkzeugmaschine ebenfalls effizient zu klimatisieren, wurde das vorhandene Kompressorkühlgerät durch ein neues Gerät ersetzt. Es stammt ebenfalls aus der Serie Blue e+.

Energieeffizienz wurde eindrucksvoll erhöht

Wissenschaftler des PTW in Darmstadt haben die Energieverbrauchsmessungen im Rahmen des Projekts durchgeführt und dokumentiert. Dabei wurden auch die Zeitanteile der verschiedenen Maschinenzustände erfasst. Unterschieden wurde dabei zwischen zwei Maschinenzuständen: Im Zustand „Working“ werden Bauteile spanend bearbeitet; im Zustand „Operational“ dagegen ist die Maschine zwar in Betrieb, es wird aber aktuell kein Bauteil bearbeitet, sondern es finden Werkzeug- oder Bauteilwechsel statt.

Um eine detaillierte Analyse durchführen zu können, wurden die Verbräuche der einzelnen Aggregate in der Maschine simultan und jeweils über einen Zeitraum von einer Woche gemessen. Der wesentliche Unterschied beim Energieverbrauch zwischen den beiden Maschinenzuständen ist die Leistungsaufnahme des Antriebsstrangs sowie der Anlage für die Kühlschmiermittel-Einspeisung.

Der Anteil der Kühlung am Gesamtenergieverbrauch betrug vor dem Umbau je nach Maschinenzustand zwischen 17 % im Zustand „Working“ und 25 % im Zustand „Operational“. Mit den energieeffizienten Geräten konnte der Energieverbrauch deutlich gesenkt werden. Der Chiller verbraucht über 50 % weniger elektrische Energie als der alte Rückkühler. Beim Schaltschrank-Kühlgerät beträgt die Einsparung sogar über 80 %. „Wenn man die Zahlen auf ein Jahr hochrechnet, kommt man je nach Auslastung der CNC-Maschine auf eine Einsparung bis zu 7000 kWh“, zeigt sich Leo Pototzky von den Ergebnissen der Umrüstung beeindruckt. „Das Beispiel zeigt uns, wie groß die Potenziale in vielen Bereichen noch sind.“ Ein weiterer positiver Effekt des Chillers hat sich bei den Messungen ebenfalls gezeigt: Die Hysterese des Kühlmittelvorlaufs, die beim alten Rückkühler mehr als 2 K betrug, ist bei den neuen Chillern Blue e+ mit ± 0,2 K sehr gering. Bei der Herstellung von Präzisionsdrehteilen kann sich das positiv auf die Qualität auswirken.

Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz

Seit 2011 hat Bosch Rexroth mit seiner Energieeffizienzberatung Gogreen Hunderte von energiesparenden Maßnahmen umgesetzt. Die Einsparungen werden in den verschiedensten Bereichen realisiert. Die energieeffizienten Chiller und Kompressorkühlgeräte der Serie Blue e+ können dazu einen Beitrag leisten. MM

* Hakan Türe ist Produktmanager bei der Rittal GmbH & Co. KG in 35745 Herborn

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45648420)