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Projektinfos  – Energieforschung konkret

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Im Projekt Maxiem zeigen Forscher, wie Zylinderköpfe, Motorblöcke oder Getriebegehäuse energiesparender hergestellt werden können.
© PTW, Darmstadt
Industrielle Bearbeitungszentren
Projektinfo 03/2014

Inbetriebnahme der Maschine zur Energiemessung
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Werkzeugmaschinen produzieren effizienter

Wenn Werkzeugmaschinen ein komplexes Bauteil bearbeiten, fließt oft nur etwa 20% der eingesetzten Energie in die eigentlichen Spanprozesse. Hauptverbraucher sind vielmehr periphere Komponenten der Maschine, wie Kühlsysteme oder hydraulische Antriebe. Im Projekt Maxiem zeigen Wissenschaftler der TU Darmstadt gemeinsam mit Partnern aus der Industrie, wie sich dieser Energiebedarf im Idealfall mehr als halbieren lässt.

Programmgesteuerte, vollautomatische Bearbeitungszentren sind wahre Multitalente: Sie bohren, fräsen, sägen, drehen und schleifen, bis nach zahlreichen Bearbeitungsschritten aus einem Rohling das gewünschte Bauteil entstanden ist. Der Bedienaufwand ist dabei minimal. Sowohl die notwendigen Werkzeugwechsel, die Werkzeugbewegung als auch die Positionierung der Werkstücke über verschiedene Drehachsen erledigen die Maschinen selbstständig. Bei der Entwicklung solcher komplexer Werkzeugmaschinen spielt der Energiebedarf bisher eine untergeordnete Rolle. Wichtigere Verkaufsargumente sind Präzision, Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Flexibilität. Dies führt dazu, dass selbst den Maschinenherstellern der tatsächliche Energiebedarf in der Nutzungsphase kaum bekannt ist.

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Seit einigen Jahren wächst aber der Wettbewerbsdruck, den Energieverbrauch zu senken. Wo die größten Stellhebel zur Einsparung liegen, untersuchen die Forscher der TU Darmstadt zusammen mit Maschinenherstellern, Komponentenherstellern und Kunden aus der Automobilindustrie. Letztere haben umfassende Energiesparprogramme aufgelegt und wollen bei der Beschaffung neuer Maschinen und Anlagen in möglichst energieeffiziente Lösungen investieren. Mit einer Befragung im Vorfeld des Projektes Maxiem (Maximierung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen) ermittelten die Forscher, wie hoch die Werkzeugmaschinenhersteller selbst das Einsparpotenzial einschätzen. Diese hielten eine Effizienzsteigerung von 10 bis 15% für realistisch. Die von den Forschern erzielten Ergebnisse erlauben weit optimistischere Prognosen.

Durch zahlreiche Optimierungen an einem Bearbeitungszentrum erzielten die Forscher beispielsweise Einsparungen von über 50% gegenüber dem Ausgangszustand. Den geringeren Energiekosten stehen meist höhere Investitionskosten entgegen. Über die gesamte Lebensdauer gerechnet bleibt jedoch auch bei einer Nachrüstung ein deutliches Plus. Einzelne Maßnahmen amortisieren sich sogar nach wenigen Monaten. Konkrete Entscheidungshilfen und Handlungsvorschläge geben die Wissenschaftler in ihrem Forschungsbericht. Die von ihnen entwickelten Methoden und ein neu entwickeltes Softwaretool sind insbesondere bei der Neukonzeption von Werkzeugmaschinen hilfreich. Der Energieverbrauch der Komponenten im realen Betrieb kann jetzt besser prognostiziert werden.

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