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Ab Herbst 2015 soll die neue Modellfabrik auf dem Campus der Technischen Universität Darmstadt fertig gestellt sein und Effizienzlösungen für die Industrieproduktion der Zukunft bieten.
© EuB / PTW TU Darmstadt
Energieeffiziente Forschungsfabrik
19.08.2014

In der Referenzanlage sind Werkzeug- und Reinigungsmaschine gekoppelt, um anfallende Abwärme im Produktionsprozess zu nutzen.
© Gerhard Hirn, BINE Informationsdienst

Die Abbildung zeigt den Versuchsstand der thermischen Vernetzung einer Werkzeug- und Reinigungsmaschine von oben.
© PTW TU Darmstadt

Startschuss für Modellfabrik

Maschinenbauer, Bauingenieure, Architekten und Experten aus der Industrie entwickelten eine neue Produktionsstätte: die sogenannte ETA-Fabrik. Am 12. August 2014 wurde dafür der Grundstein gelegt. Damit beginnt an der Technischen Universität Darmstadt der Aufbau einer Modellfabrik, in der künftig Maschinen, Gebäudetechnik und -hülle energetisch vernetzt und perfektioniert werden können. Die Eröffnung ist für Oktober 2015 geplant.

Mit der ETA-Fabrik wollen die Forscher zeigen, dass sich mit einem ganzheitlichen Betriebskonzept in der Produktion zusätzlich 15 bis 20 Prozent Energie sparen lässt. Je nach Ausgangszustand erwarten sie ein Einsparpotenzial von 25 bis 40 Prozent bei Teilsystemen, wie einzelnen Produktionsmaschinen. Dr. Hans-Christoph Wirth vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie betont: „Das Energiesystem der Zukunft wird weitgehend auf Technologien beruhen, die heute noch nicht verfügbar oder noch unbekannt sind. Ohne Energieforschung werden diese Technologien nie erschlossen werden.“

In dem speziell entwickelten Produktionsgebäude der neuen Lernfabrik wird interdisziplinär an der realen Prozesskette, beispielsweise der Bauteilherstellung, geforscht. Diese wird begleitet durch einen Industrie-Arbeitskreis. Die Forscher wollen bisher unerschlossene Energie-Einsparpotenziale erschließen. Dazu entwickeln sie einzelne Techniken weiter, betrachten das Zusammenwirken von Gebäudehülle und Technischer Gebäudeausrüstung (TGA), Prozesstechnik sowie Produktionsanlagen. Ebenso planen, erfassen und bewerten sie Energieströme sowie die mögliche Rückgewinnung, Speicherung und Wiederverwendung von Energie.
„Wir haben hier ein tolles Instrument für Forschung und Forschungstransfer. Die ETA-Fabrik wird kein singuläres Element bleiben. Das Projekt ist ausbaufähig“, fügte Eberhard Abele, Leiter des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW), während der Grundsteinlegung hinzu.

Abwärmenutzung in der Modellfabrik

Zusätzlich ließen sich mit der Nutzung von Abwärme weitere 15 bis 20 Prozent einsparen. Hierfür verknüpfen die Forscher Wärmequellen und -senken: Diese können zur Erwärmung von Reinigungsbädern oder zur Erzeugung von Kälte mittels Sorptionstechnik verwendet werden. Die Abwärme, die die Werkzeugmaschinen in der 550 Quadratmeter großen Maschinenhalle produzieren, ließe sich zwischenspeichern und zur Versorgung weiterer Anlagen nutzen, beispielsweise Reinigungsmaschinen oder zur Beheizung der Fabrik.

Produktionsprozesskette auf dem Prüfstand

In einer Referenzanlage wird in einer realen Produktionsprozesskette ein Hydraulik-Pumpenbauteil hergestellt (siehe Abbildung links unten). Diese Anlage besteht aus spanenden Werkzeugmaschinen, wässrigem Bauteilreinigungs- und Laserreinigungsverfahren sowie Wärmebehandlungsofen. In dem Versuchsstand untersuchen die Darmstädter Forscher zudem, wie Abwärme durch die Vernetzung von Werkzeug- und Reinigungsmaschine genutzt werden kann. Darüber wollen die Forscher herausfinden wie wirtschaftlich dabei eine Anlagenkombination arbeitet. Zusätzlich integrierten die Wissenschaftler in die Versuchsanlage eine Wärmepumpe und zwei zusätzliche Speicher – einen für Wärme, einen für Kälte.

Forschung und Lehre in der Fabrik

Bereits im Vorgängerprojekt Maxiem konnten die Darmstädter Forscher durch die Optimierung und Neuabstimmung der Komponenten einer Metall-Bearbeitungsanlage mehr als die Hälfte der Energie einsparen.
Das PTW der TU Darmstadt betreut das Projekt federführend mit weiteren 36 Forschungspartnern aus der Industrie und Wissenschaft. Das Gesamtprojektvolumen der ETA-Fabrik umfasst rund 15 Millionen Euro, davon finanziert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie acht Millionen Euro.

Weiterführende Informationen zum Projekt gibt es auf der Webseite „EnEff:Industrie“.

(gh)

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Projektleitung
TU Darmstadt, PTW

Link

EnEff:Industrie
Weblink zum Portal mit Nachrichten und Berichten aus der Forschung für die energieeffiziente Industrie

Infotipp

Werkzeugmaschinen produzieren effizienter
BINE-Projektinfo 03/2014