Werkzeugmaschinen-Konstruktion rechnet Energieverbrauch mit ein

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Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt war die Peripherie des Bearbeitungszentrums, unter anderem der Schaltschrank. Bei vielen Maschinen wird dieser gekühlt, weil seine Innereien hitzeempfindlich sind. Gängige Praxis ist, die Schränke unabhängig von der Außentemperatur maximal zu kühlen. So stellt man sicher, dass sie auch an den heißesten Sommertagen nicht überhitzen. Doch selbst im Hochsommer stoßen die Temperaturen nur selten in die Bereiche vor, in denen die Kühlung ihre maximale Leistung aufbringen muss. Trotzdem arbeiten die Anlagen immer unter Volllast.

Bei der neuen Generation des Fertigungszentrums werden die Schaltschränke abhängig von der Innentemperatur klimatisiert. Eine geregelte Anlage braucht weniger Strom. In diesem Fall etwa 1,2% des gesamten Energieverbrauchs. So spart die Plattform im Vergleich zu ihrem Vorgänger bereits rund 8% Energie, bevor auf ihr das erste Teil überhaupt produziert wird.

Intelligente Regelung für die Schaltschranktemperatur

Beim eigentlichen Produktionsprozess, also der Zerspanung, greifen weitere technische Neuerungen, die den Energieverbrauch reduzieren. So wurde unter anderem der Absaugbereich des Bearbeitungszentrums konstruktiv verbessert. Bisher strömte Minute für Minute kubikmeterweise Luft durch die Werkzeugmaschinen, um den Arbeitsraum zu reinigen. Das erhöhte einerseits die Prozesssicherheit und die Oberflächenqualität, verbrauchte andererseits viel Strom für die Gebläse. Eine effektivere Nutzung war also geboten.

Das optimierte Design der Fertigungszentren sorgt für einen kleinen Arbeitsraum, der trotzdem Platz für größere Werkstücke bietet. Dadurch konnte das Luftvolumen reduziert werden. Durch die gezielte Veränderung des Luftstroms – die Absaugung sitzt jetzt mittig über dem Bearbeitungstisch – gelang es, die Luftmenge auf 540 m³/h zu senken, während Vergleichsmaschinen 1500 m³ /h benötigen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Energierückgewinnung. Sogenannte regenerative Antriebsmodule führen die Bremsenergie an einen Energiespeicher ab, was bedeutet, dass diese dem Produktionskreislauf wieder zur Verfügung gestellt werden kann. Der Einspareffekt dabei ist groß, wenn auch von der jeweiligen Bearbeitung abhängig, so dass der Gewinn nicht in einer Prozentzahl ausgedrückt werden kann.

Andere konstruktive Maßnahmen gingen ebenfalls über die übliche Modellpflege hinaus und verfolgten den zuvor bestimmten Ansatz. So wurden beispielsweise die Magnetventile der Werkzeugmaschine optimiert. Sie kommen nun mit einer Leistung von 8 statt wie bisher üblich 30 W und damit mit signifikant weniger Energie aus.

Ein hohes Energiesparpotenzial bietet das Abschalten von Verbrauchern bei Produktionsstörungen und sonstigen Stillstandszeiten. Aktuelle Maschinen benötigen im Standby-Betrieb etwa 50% weniger Energie als unter Volllast. Durch verschiedene Optimierungen gelang es bei dem weiterentwickelten Fertigungszentrum, diesen Wert auf etwa 20% zu senken. Durch die Temperaturkompensation ist es jetzt möglich, in den Stillstandsphasen den Kühlmittelkreislauf abzuschalten.

Der Verbrauchswert für den Standby-Betrieb soll bei späteren Maschinengenerationen sogar auf etwa 5% des Volllastbetriebes sinken. Dieser sogenannte Sleep Mode würde bedeuten, dass neben der Hydraulik auch die Schmierung, die Kühlaggregate und die Antriebsachsen abgeschaltet werden können.

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