Neuartige Werkzeugmaschine reduziert Energiebedarf um ein Drittel

Forscher haben einen Prototypen einer NC-Fertigungsmaschine entwickelt, die einen um 35 Prozent reduzierten Energiebedarf aufweist. Sie nutzen dabei einen interessanten Zusammenhang: Je schneller die Maschinen laufen, desto energieeffizienter sind sie.

NC steht für Numeric Control und beschreibt computergesteuerte Prozesse in der Fertigungstechnik. Im Rahmen des Forschungsverbundprojekts NCplus haben Techniker neuartige Werkzeugmaschinen entwickelt, die einen um 35 Prozent reduzierten Energiebedarf aufweisen.

Die Wissenschaftler des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) an der Universität Hannover weisen auf das riesige Einsparungspotential der Technik hin: Würden alle Werkzeugmaschinen – allein in Deutschland gibt es rund eine Million davon– in der EU damit laufen, ließe sich ein komplettes Ein-Gigawatt-Kraftwerk einsparen.

Die Entwickler arbeiten auf eine prozessbezogene Betriebsweise einzelner Maschinenkomponenten und Teilsysteme hin. Was damit gemeint ist, wird am Beispiel des Kühlwasser-Einsatzes deutlich: Bislang wird häufig auf eine voreingestellte Temperatur gekühlt. Dafür läuft der Kühlkompressor im Dauerbetrieb. Sobald die Maschine nicht unter Volllast läuft, wird die überschüssige Kühlleistung über einen Heißgas-Bypass zurückgeführt und verpufft. Das ist höchst ineffizient. Das für NCplus neu entwickelte Lüfterkühlsystem soll allein an dieser Stelle Energieeinsparungen von bis zu 70 Prozent ermöglichen.

Auf der bedarfsgerechten Bereitstellung von Schmierstoffen und Antriebsmotoren liegt deshalb der Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit. „In manchen produzierenden Unternehmen steht das Prinzip ‚Viel hilft viel‘ noch immer an der Tagesordnung“, sagt Dominik Dahlmann vom IFW. „Da ist eine Pumpe an sich dann zwar effizient, aber sie läuft die ganze Zeit“, so der Wissenschaftler.

Die Hauptspindel der Maschine, also letztlich das Werkzeug, verbraucht im Durchschnitt nur rund 20 Prozent der Energie. Fast 60 Prozent entfallen hingegen auf die Kühlschmierstoffversorgung, das Kühlwasseraggregat und die Schaltschrankkühlung. Je schneller der eigentliche Bearbeitungsprozess läuft, desto weniger Strom verbrauchen diese Nebenaggregate.

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