Koffer voll Tipps Mobiles System hilft Werkzeugmaschinen beim Energiesparen

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Renishaw GmbH

Mit einem Energiemesskoffer konnte in der Praxis bereits bewiesen, dass man mit ihm Energiesparmöglichkeiten bei Werkzeugmaschinen identifizieren kann.

Zur Identifikation von Energieeinsparpotenzialen an Werkzeugmaschinen wurde am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover ein mobiler Energiemesskoffer entwickelt (Bild1). Die erfolgreiche Erprobung des Messkoffers bei Fanuc Europe demonstrierte, welche Einsparpotenziale mit dem System aufgedeckt werden können. Zukünftig soll der mobile Energiemesskoffer Fertigungsbetrieben helfen Transparenz in der Produktion zu schaffen und Energiekosten einzusparen.

Die Entwicklung des Systems hat seinen Grund

Verglichen zum Jahr 2004 hat sich der Industriestrompreis im Jahr 2024 mit 16,65 Cent pro kWh fast verdoppelt [1]. Dies setzt die Unternehmen auch im Hinblick auf den steigenden Energiebedarf der Maschinen unter Handlungsdruck. Hinzu kommt der steigende politische Druck, wie beispielsweise das im Jahr 2023 in Kraft getretene Energieeffizienzgesetz belegt [2]. Dem Gesetz nach müssen Unternehmen mit einem Jahresenergiebedarf über 2,5 GWh pro Jahr Umsetzungspläne für identifizierte Energie-Einsparmaßnahmen veröffentlichen. Die Grundlage für die Identifikation der Einsparpotenziale und das Ableiten der Sparmaßnahmen sind außerdem messbare Kennzahlen, welche im Idealfall mit direkten Energiemessungen durch die Unternehmen belegt werden können.

Transparenz bei elektrischen und pneumatischen Verbrauchern

Zur Identifikation der Energieeinsparpotenziale an Werkzeugmaschinen wurde am IFW Hannover, wie bereits erwähnt, ein mobiler Messkoffer aufgebaut. Für die umfassende Analyse der Einsparpotenziale werden sowohl elektrische als auch pneumatische Komponenten einer Werkzeugmaschine berücksichtigt. Einerseits wird mit dem Messkoffer die elektrische Wirk-, Schein- und Blindleistung bestimmt. Hierzu wird mittels Stromwandler der benötigte Strom induktiv gemessen und die Netzspannung durch eine direkte Messung ermittelt. Andererseits wird die pneumatische Leistung über den Durchfluss mit einem Druckluftzähler erfasst.

So funktioniert die Datenerfassung mit dem mobilen System

Eine wesentliche Herausforderung beim energetischen Bilanzieren einer Werkzeugmaschine sind der komplexe Funktionsumfang und die Komponentenanzahl innerhalb der Maschine. Diese Schwierigkeit wurde beim Aufbau des Messkoffers durch eine Vielzahl an Sensoranschlussmöglichkeiten berücksichtigt. Der Aufbau des Systems und die Messdatenakquise ist in Bild 2 veranschaulicht.

Für die Datenakquise stehen 18 Schnittstellen für Stromwandler und 16 Schnittstellen für Druckluftzähler zur Verfügung. Ergänzt wird der Aufbau durch zwei Schnittstellen für die Spannungsmessung und eine Ethernet-Schnittstelle für die externe Datenübertragung. Innerhalb des Messkoffers werden die Analogsignale der Sensoren über Busklemmen und einen Industrie-PC von Beckhoff Automation in Digitalsignale gewandelt. Mithilfe der SPS-Software „TwinCAT 3“ werden die Daten auf dem Industrie-PC vorverarbeitet und physikalische Leistungskenngrößen ermittelt. Anschließend können die Messdaten zur Identifikation von Energieeinsparmaßnahmen genutzt werden.

(ID:50255627)