Effizienzsteigerung von Werkzeugmaschinen durch Optimierung der Technologien zum Komponentenbetrieb EWOTeK

Aufgrund der in den letzten Jahren deutlich gestiegenen Rohstoff- und Primärenergiepreise gewinnt das Thema Energieeffizienz in allen Bereichen der Industrie an Bedeutung. Neben der Betrachtung der Kosten für Energie gibt es weitere Argumente, die für die Weiterentwicklung energieeffizienter Produktionstechnologien spricht. Dazu zählen politische Vorgaben, wie die Steigerung der Energieproduktivität oder der Emissionsrechtehandel, und Umweltaspekte, wie der Klimaschutz, sowie die Ressourcenverknappung. Außerdem gibt es Argumente aus unternehmerischer Sicht, wie den Carbon Footprint, ein grünes Firmenimage oder den Nutzen von energieeffizienten Technologien als Basis für eine Technologieführerschaft. In der Produktion sind Werkzeugmaschinen einer der Hauptverbraucher von Energie. Die gezielte Optimierung von Werkzeugmaschinen und ihrer Peripheriegeräte hat demzufolge einen signifikanten Einfluss auf die gesamte Energiebilanz. Produktionsanlagen und Maschinen, wie spanende und umformende Werkzeugmaschinen, werden bis heute bei den Untersuchungen zu Energiesparpotenzialen in der Industrie nicht systematisch berücksichtigt, weil das Wissen über entsprechende Maßnahmen zumeist fehlt. Das vom BMBF geförderte Forschungsverbundprojekt EWOTeK - Effizienzsteigerung von Werkzeugmaschinen durch Optimierung der Technologien zum Komponentenbetrieb - zielt auf die Verbesserung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen ab. Als Basis dient die detaillierte Analyse des Energieverbrauchs von Werkzeugmaschinen und ihrer einzelnen Komponenten für verschiedene Betriebszustände von Werkzeugmaschinen. Ausgehend von dieser Analyse des Ist-Zustands lassen sich die Forschungsaktivitäten im Projekt EWOTeK in zwei Gruppen aufteilen. Zum einen werden Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt, die die Gesamtmaschine betreffen. Diese beinhalten Möglichkeiten der lernbasierten Lastermittlung und Strategien für den abgestuften Standby Zustand von Werkzeugmaschinen. Zum anderen werden auf der Ebene der Komponenten wesentliche Energieverbraucher von Werkzeugmaschinen optimiert. Dabei wird die Energieeffizienz der Nebenaggregate Kühlung, Kühlschmierstoffaufbereitung und bereitstellung sowie Hydraulik verbessert, indem ihre Leistungsaufnahme stärker an den Betriebszustand der Maschine gekoppelt wird. Außerdem wird die Spindel durch die Entwicklung einer bedarfsgerechten Schmierung von Spindellagern und eines Systems zur Absenkung des feldbildenden Stroms des Asynchronantriebs verbessert.

Autorentext
Prof.Dr.-Ing.C.Brecher ist seit Januar 2004, in Nachfolge von Prof.Dr.-Ing.Dr.-Ing.E.h.M.Weck, Inhaber des Lehrstuhles für Werkzeugmaschinen, Direktor des Laboratoriums für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre (WZL) der RWTH Aachen und Direktoriumsmitglied des Fraunhofer-Institutes für Produktionstechnologie (IPT) in Aachen, in welchem er die Abteilung Produktionsmaschinen leitet.

Klappentext

Aufgrund der in den letzten Jahren deutlich gestiegenen Rohstoff- und Primärenergiepreise gewinnt das Thema Energieeffizienz in allen Bereichen der Industrie an Bedeutung. Neben der Betrachtung der Kosten für Energie gibt es weitere Argumente, die für die Weiterentwicklung energieeffizienter Produktionstechnologien spricht. Dazu zählen politische Vorgaben, wie die Steigerung der Energieproduktivität oder der Emissionsrechtehandel, und Umweltaspekte, wie der Klimaschutz, sowie die Ressourcenverknappung. Außerdem gibt es Argumente aus unternehmerischer Sicht, wie den Carbon Footprint, ein "grünes" Firmenimage oder den Nutzen von energieeffizienten Technologien als Basis für eine Technologieführerschaft. In der Produktion sind Werkzeugmaschinen einer der Hauptverbraucher von Energie. Die gezielte Optimierung von Werkzeugmaschinen und ihrer Peripheriegeräte hat demzufolge einen signifikanten Einfluss auf die gesamte Energiebilanz. Produktionsanlagen und Maschinen, wie spanende und umformende Werkzeugmaschinen, werden bis heute bei den Untersuchungen zu Energiesparpotenzialen in der Industrie nicht systematisch berücksichtigt, weil das Wissen über entsprechende Maßnahmen zumeist fehlt. Das vom BMBF geförderte Forschungsverbundprojekt EWOTeK - Effizienzsteigerung von Werkzeugmaschinen durch Optimierung der Technologien zum Komponentenbetrieb - zielt auf die Verbesserung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen ab. Als Basis dient die detaillierte Analyse des Energieverbrauchs von Werkzeugmaschinen und ihrer einzelnen Komponenten für verschiedene Betriebszustände von Werkzeugmaschinen. Ausgehend von dieser Analyse des Ist-Zustands lassen sich die Forschungsaktivitäten im Projekt EWOTeK in zwei Gruppen aufteilen. Zum einen werden Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt, die die Gesamtmaschine betreffen. Diese beinhalten Möglichkeiten der lernbasierten Lastermittlung und Strategien für den abgestuften Standby Zustand von Werkzeugmaschinen. Zum anderen werden auf der Ebene der Komponenten wesentliche Energieverbraucher von Werkzeugmaschinen optimiert. Dabei wird die Energieeffizienz der Nebenaggregate Kühlung, Kühlschmierstoffaufbereitung und bereitstellung sowie Hydraulik verbessert, indem ihre Leistungsaufnahme stärker an den Betriebszustand der Maschine gekoppelt wird. Außerdem wird die Spindel durch die Entwicklung einer bedarfsgerechten Schmierung von Spindellagern und eines Systems zur Absenkung des feldbildenden Stroms des Asynchronantriebs verbessert.