Energieeffizienz Werkzeugmaschinen energieeffizient steuern

Für ihre eigentliche Aufgabe, bei Fräsmaschinen beispielsweise die spanende Bearbeitung von Bauteilen, wenden Werkzeugmaschinen nur etwa 20 bis 40% der aufgenommenen Energie auf. Damit bietet sich enormes Energieeinsparpotenzial, denn der Rest der Energie wird für Nebenprozesse eingesetzt.

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Im Verbundforschungsprojekt NC-Plus arbeiten neun Partner daran, den Energieverbrauch einer Fräsmaschine in einer durchschnittlichen Produktion um 30% zu senken. Dazu reicht die Optimierung der Einzelkomponenten nicht aus.

Vielmehr ist es notwendig, eine übergreifende Abstimmung der gesamten Maschine auf den Bearbeitungsprozess und ein von der Steuerung unterstütztes Energiemanagement zu implementieren. Dieser komplexe Ansatz spiegelt sich auch in der Zusammensetzung des Projektkonsortiums wider, das aus Maschinen- und Komponentenherstellern, Anwendern und einem akademischen Partner besteht.

Keine Energieeffizienz „von der Stange“ möglich

Die Werkzeugmaschine ist ein komplexes System, das aus einer Vielzahl von funktionalen Einheiten besteht. Diese Maschinen werden in der Regel an Kundenanforderungen angepasst. Dabei sind Aspekte der Produktionsaufgabe, wie beispielsweise Genauigkeit, Taktzeit und Flexibilität, wichtige Einflussgrößen.

Das bedeutet, dass es keine Effizienzmaßnahmen „von der Stange“ geben kann. NC-Plus zeigt vielversprechende Maßnahmen für mehr Effizienz bei Werkzeugmaschinen auf, deren konkreter Einsatz eine Fall-zu-Fall-Betrachtung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit notwendig macht.

Drei Teilprojekte für mehr Energieeffizienz bei Werkzeugmaschinen

Die Basis für das Verbundprojekt sind Messungen des gesamten Energiehaushalts der Fräsmaschine während der Bearbeitung. Diese Messungen umfassen dabei neben den Strömen auch Druck, Volumenstrom und Temperatur von Kühlschmiermittel, Kühlwasser und Hydrauliköl sowie den Druckluftbedarf der Maschinen.

Darauf bauen drei Teilprojekte auf, die unterschiedliche Bereiche der Werkzeugmaschine untersuchen: Die NC-Achsen, das Fluid- und Thermikkonzept und die Steuerung. Die Ergebnisse der Teilprojekte fließen in einen Prototyp ein, an dem die Energieeinsparungen messtechnisch verifiziert werden können.

Höhere Energieeffizienz ergibt sich aus vielen Einzelmaßnahmen

NC-Plus startete im Juli 2009 und läuft noch bis Juni 2012. So liegen bereits umfassende Erkenntnisse über Maßnahmen zur Energieeinsparung vor. Ein wichtiger Ansatzpunkt ist das Kühlsystem. In NC-Plus wird eine neuartige Kühlstrategie entwickelt, bei der das Kühlaggregat auf Luft- statt wie bisher auf Kompressionskühlung setzt.

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