Werkzeugmaschinen werden zu Stromsparern

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Die Gewichtsreduktion führt dabei auch zu Stromeinsparungen bei den Vorschubachsen. Die Festigkeit und Temperaturbeständigkeit von Faser-Kunststoff-Verbundmaterialien steigert zudem die Bearbeitungsgenauigkeit der Spindel. Zur Verringerung der Reibung sollen alternative Lagergeometrien entwickelt werden. Hochwertige Blechungen und geblechte Magnete im Rotor reduzieren Energieverluste durch Wirbelströme. Die unerwünschte Erwärmung in Stator und Rotor durch Oberschwingungsanteile wird durch den Einsatz von Ausgangsfiltern optimiert. Den Projektabschluss markiert der Aufbau eines marktfähigen Demonstrators.

Die Energie-MSP-Partner sind:

Aradex Aktiengesellschaft, Lorch

Franz Kessler GmbH, Bad Buchau

Mecatronix GmbH, Darmstadt

Ott-Jakob Spanntechnik GmbH, Lengenwang

Schaeffler KG, Schweinfurt

TU Darmstadt, Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW), Darmstadt

TU Darmstadt, Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau und Bauweisen (Klub), Darmstadt

Fahrstil für bedarfsgerechten Energieverbrauch

Doch nicht nur eine Optimierung der Hauptspindel macht Werkzeugmaschinen effizienter. Das Verbundprojekt Ewotek (Effizienzsteigerung von Werkzeugmaschinen durch Optimierung der Technologien zum Komponentenbetrieb) zeigt, wo sich im Betrieb derartiger Maschinen sonst noch Energie sparen lässt. Grundlage dafür waren Messungen zum dynamischen Momentanenergieverbrauch der Werkzeugmaschine und ihrer Komponenten. Dazu wurden verschiedene Maschinen im Feld, unter anderem im WZL in Aachen, untersucht. Die Messungen zeigten, dass Kühlung, Hydraulik und Kühlschmierstoffaufbereitung dabei die größten beeinflussbaren Energieverbraucher sind.

Auf Basis dieser Erkenntnisse entwickelten die Projektpartner Konzepte für eine intelligente Lastermittlung, für neue Stand-by-Strategien sowie für eine bedarfsorientierte Kühlung von Maschine und Prozess sowie energiesparende Hydraulik. Auf das Kühlschmierstoffaggregat entfallen 5 bis 55 % des Gesamtenergiebedarfs im Produktivbetrieb, vor allem auf die hier eingesetzte Hochdruckpumpe. Es wurde untersucht, inwiefern sich deren Energieverbrauch durch eine Druck- und Volumenstromregelung mit Frequenzumrichtern regulieren lässt. Das Ergebnis hängt von der Betriebszeit und -art der Kühlschmierstoffpumpe ab. Je kleiner der Durchmesser des Werkzeugs und je höher der eingestellte Druck in der Werkzeugmaschine ist, desto größer ist die Energieeinsparung. Ein angepasster Fahrstil kann also den Energieverbrauch von Werkzeugmaschinen um ein Drittel senken.

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Effizienzfabrik

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Die Energie-MSP-Partner sind:

Fahrstil für bedarfsgerechten Energieverbrauch