Potenziale für Energieeffizienz gezielt nutzen

Geht es um die Automatisierung von Werkzeugmaschinen, ist Energieeffizienz aktuell ein Topthema. Gefragt sind Technologien und Lösungen, die dazu beitragen, Energie intelligent einzusetzen und die Effizienz von Werkzeugmaschinen zu steigern. Die Forderung nach weniger Energieverbrauch in der industriellen Produktion wird von Endkunden und Maschinenherstellern gleichermaßen gestellt.

Für die Maschinenbetreiber stellen die Energiekosten von Produktionsmaschinen bereits heute einen großen Kostenblock dar. Eine Steigerung der Energieeffizienz bei gleich hoher oder gar gesteigerter Produktivität bildet einen der wichtigsten Ansatzpunkte, die Stückkosten nachhaltig zu senken. Für Bosch Rexroth als Automatisierer und Lieferant aller zentralen Komponenten einer Werkzeugmaschine sind energieeffiziente Komponenten und Systemlösungen ein zentrales Differenzierungsmerkmal. Der Hersteller hat sich frühzeitig dem Thema Energieeffizienz gestellt und kann die ersten konkreten Erfolge bereits belegen.

Durchgängige Strategie

Basis ist die Energieeffizienz-Strategie Rexroth-4EE (Rexroth for Energy Efficiency). Diese bündelt, strukturiert, vergleicht und fokussiert eine Vielzahl an Technologien und Lösungen, die alle dazu beitragen, Energie intelligent einzusetzen. Vier Ansatzpunkte sind dafür maßgebend: energieffiziente Komponenten, Energierückgewinnung, bedarfsgerechte Energiebereitstellung und optimale Systemgestaltung. Die Basis zur Reduktion des Energieverbrauchs im Produktionsbereich sind energieeffiziente Komponenten mit hohen Wirkungsgraden für elektrische, hydraulische und pneumatische Antriebstechnologien sowie die Lineartechnik. Dabei bilden insbesondere die Wahlfreiheit und Kombinationsmöglichkeiten zwischen diesen Technologien die Grundlage für energieeffiziente Lösungen.

Zweiter Punkt ist die Energierückgewinnung: Überschüssige Energie zurückzugewinnen, Energie zu speichern und sie bedarfsgerecht innerhalb und zwischen den verschiedenen Antriebstechnologien zu nutzen, ist der Schlüssel für neue innovative Energieeffizienzlösungen.

Hinzu kommt die bedarfsgerechte Energiebereitstellung. Das bedeutet, dass einem System nur soviel Energie zugeführt wird, wie es der jeweilige Betriebsfall erfordert, um auf diese Weise die Gesamtverluste zu minimieren und somit den Wirkungsgrad zu optimieren.

Zu guter Letzt ist auch die Systemgestaltung entscheidend. Diese lässt sich unter Verwendung von Softwaretools optimieren, die für Auslegung und Projektierung der Systeme bis hin zur komplexen Simulation zur Verfügung stehen und eine aufgabengerechte Dimensionierung der jeweils benötigten Funktionsmodule ermöglichen. Signifikante Energiesparpotenziale lassen sich insbesondere dann erzielen, wenn man das Gesamtsystem und den gesamten Lebenszyklus im Blick hat – von der Konstruktion über den Betrieb bis hin zur Modernisierung.

In den letzten Jahren hat Bosch Rexroth sowohl aus Sicht eines Maschinenbetreibers als auch eines Antriebs- und Steuerungsherstellers viele Erfahrungen mit möglichen Energieeffizienzmaßnahmen gewonnen. Im Folgenden werden einige Maßnahmen exemplarisch vorgestellt.

Konsequentes Abschalten

Bei einer typischen Produktionsmaschine verbraucht allein die Fertigungsbereitschaft bereits 55 % der Energie. Steht kein Standby-Mode zur Verfügung, in dem alle Verbraucher mit Ausnahme der Steuerung abgeschaltet sind, verbleibt die Maschine bei allen Maschinenstillständen, wie etwa bei Teilemangel, in Fertigungsbereitschaft. Energiesparmöglichkeiten werden nicht genutzt.

Bosch-interne Untersuchungen haben gezeigt, dass durch konsequentes manuelles Ausschalten in geplanten und ungeplanten Pausen etwa 12 % und durch automatisiertes Abschalten etwa 25 % der Energie eingespart werden können. Wichtig ist hierbei, dass nicht nur die gesamte Maschine abgeschaltet wird, sondern auch die einzelnen Funktionsmodule, sofern diese für eine bestimmte Zeitspanne – auch bei laufender Produktion – nicht benötigt werden.

Ein manuelles Abschalten lässt sich in einigen Anwendungsfällen nahezu ohne jegliche Investition bewerkstelligen. Lediglich die Mitarbeiter sind hinsichtlich Energiekosten zu sensibilisieren. Ein automatisiertes Abschalten der Maschine sowie einzelner Funktionsmodule bedarf hingegen einer softwareseitigen Anpassung, die in der Regel im Rahmen einer Retrofit-Maßnahme mit eingeplant und bei neuen Maschinen zur Pflicht werden sollte.

Hydraulik-Kühlschmiermittel KST-Booster

Je nach Maschine und Bearbeitungsaufgabe werden bis zu 60 % des Energiebedarfs einer Produktionsmaschine für die Bereitstellung und Aufbereitung des Kühlschmierstoffs benötigt. Bei einem betrachteten Bearbeitungszentrum liegt der Kühlschmiermittelanteil bei knapp 30 %. Die Kühlschmierstoffaufbereitung erfolgt außerhalb der Maschine in einer Zentralanlage.

Mit dem Hydraulik-Kühlschmierstoff KST-Booster von Rexroth kann eine energieeffizientere, prozessorientierte Kühlschmiermittel/Hydraulik-Hochdruck-Erzeugung mit Volumenstrom- und Druckanpassung eingesetzt werden – ganz ohne Bypassverluste, auch bei kleinsten Werkzeugdurchmessern. Hierbei wird die Hydraulik direkt mit der Kühlschmiertechnik gekoppelt, was den Wegfall eines kompletten elektrischen Antriebsstranges bedeutet und sich in einer Bearbeitungsmaschine durch den Wechsel zwischen Hydraulik- und Kühlschmiermittel-Bedarf optimal umsetzen lässt. Bei niedrigem Kühlschmierstoffbedarf beträgt die Energieeinsparung über 50 %.

Überwachung des Leistungs- und Energieverbrauchs

Energieverbrauchsanzeigen tragen auch bei Produktionsmaschinen durch mehr Transparenz zu einem energiebewussteren Verhalten der Nutzer bei. Ein Leistungsmonitor ermöglicht es dem Anwender, die Leistungsaufnahme einer Maschine sowie einzelner Funktionsmodule (das sind elektrische Antriebe und Nebenaggregate, wie etwa Hydraulik- oder Kühlschmiermittelpumpe) zu beobachten und zu überwachen.

Unter Verwendung eines Energiemonitors kann die Energieaufnahme einer Maschine sowie einzelner Funktionsmodule über definierte Zeitspannen aufsummiert und überwacht werden. Die Systemlösung Indramotion MTX beinhaltet sowohl Energiemonitoring-Tools (einen Leistungs- sowie einen Energiemonitor) für den Endanwender als auch Analysetools (die Taktzeitanalyse MTX cta und Energieanalyse MTX ega) für den Fertigungstechnologen oder den Energiefachmann, die sich um eine Reduzierung des Energieverbrauchs bemühen.

Dienstleistungsangebot

In den letzten Jahren hat Rexroth verschiedene neue Dienstleistungen zum Thema Energieeffizienz eingeführt. Der Energy-Check umfasst die Überprüfung der Maschine vor Ort und die Erstellung eines Energiereports unterteilt in elektrische, hydraulische, pneumatische und sonstige Energieverbraucher.

Auf Basis des Energy-Checks erstellt Rexroth ein Energieoptimierungskonzept für die Maschine einschließlich des Prozesses. Als klassische Dienstleistung bietet Rexroth die Modernisierung einer Maschine unter Zuhilfenahme vorkonfektionierter Module.

Seit etwa einem Jahr hat Bosch Rexroth Energieberater im Einsatz, die die Kunden gezielt zum Thema Energieeffizienz beraten. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Schwachpunkte an Bestandsmaschinen aufzuzeigen und Verbesserungsmaßnahmen vorzuschlagen. Bei neuen, noch in der Entwicklung befindlichen Maschinen stellen sie dem Kunden ihr technologieübergreifendes Fachwissen zur Verfügung und sind das Bindeglied zwischen den Kunden und den Mechatronic Support-Spezialisten.

Ausblick

Die dargestellten Beispiele zeigen: Im Produktionsbereich gibt es keine einzelne Technologie, die die angestrebten Effizienzziele allein erreichen kann. Vielmehr zählt die Summe der Einzelmaßnahmen. Durch die intelligente Verknüpfung verschiedener Maßnahmen lassen sich beträchtliche Einsparungen erzielen. Bosch Rexroth bietet bereits heute Produkte und Lösungen, um den Anforderungen der Kunden nach maximaler Energieeffizienz zu begegnen.

Bosch Rexroth AG www.boschrexroth.de

Autor: Heiko Schwindt, Leitung Vertrieb und Branchenmanagement Werkzeugmaschinen und Automobil, Bosch Rexroth AG