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Industrielle Automation 2/2019

Industrielle Automation 2/2019

HANNOVER MESSE

HANNOVER MESSE 2019 Prozesskette, die in der Forschungsfabrik abgebildet ist, stammt vom Rexroth Werk in Elchingen. Folgerichtig wird genau dort die Umsetzung von Forschungsergebnissen in der Praxis untersucht. Einer von vielen Teilaspekten des Projekts ist die Energie ­ effi zienz von Werkzeugmaschinen: „Ziel solcher Projekte ist es, Lösungen zur Erhöhung der Energieeffizienz zu finden, die sich in der Praxis auch umsetzen lassen“, sagt Leo Pototzky, Projektleiter GoGreen bei Bosch Rexroth. Flüssigkeitskühler in CNC-Drehmaschinen integriert Cool bleiben Flüssigkeitskühler erhöhen die Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen Über 15 % des Energiebedarfs einer modernen Werkzeugmaschine entfallen auf die Kühlung. Neben dem Schaltschrank mit seinen elektrotechnischen Komponenten müssen vor allem die Spindeln einer Werkzeugmaschine gekühlt werden, um die durch die Antriebstechnik produzierte Wärme abzuführen. Eine Umrüstung auf eine energieeffiziente Kühlung lohnt sich also. Wir stellen Ihnen eine neue Generation Chiller vor, die in einer CNC-Drehmaschine bei Bosch Rexroth in Elchingen erfolgreich getestet wurde und eindrucksvolle Werte lieferte. Hakan Türe ist Produktmanager bei der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn Bei der Bosch Rexroth AG legt man viel Wert auf Energieeffizienz. Das Unternehmen, das mehr als 30 500 Mitarbeitern, weltweit beschäftigt, betreibt dazu am Firmensitz in Lohr am Main die Energieeffizienzberatung GoGreen. Diese hat weltweit die Energieeffizienz-Potenziale der Rexroth Fertigungswerke untersucht und Maßnahmen ausgearbeitet, um Energie zu sparen und CO 2 -Emissionen zu verringern. Dabei nutzt GoGreen zum einen die von Rexroth entwickelte universelle Systematik Rexroth 4EE (Rexroth for Energy Efficiency), die die Entwicklung neuer Maschinenkonzepte genauso umfasst wie die Optimierung bereits bestehender Anlagen und Geräte. Sie setzt vier Hebel an, um die Energieeffizienz über den kompletten Lebenszyklus einer Maschine oder Anlage zu steigern. Zum anderen arbeitet GoGreen auch mit Instituten und Technologie-Partnern wie dem PTW und Rittal zusammen, um Maßnahmen in den Werken umzusetzen. Das Wichtigste von mehreren Energieeffizienz-Forschungsprojekten, an denen sich GoGreen beteiligt, ist das Projekt Eta-Fab (Energieeffizienz, Technologie und Anwendungszentrum) an der TU Darmstadt, das vom Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der Technischen Universität Darmstadt geleitet wird. Die Im Werk Elchingen von Bosch Rexroth werden unter anderem Hydraulikpumpen und -motoren für mobile Arbeitsmaschinen produziert. Eingesetzt werden diese z. B. in Baumaschinen, Landmaschinen oder Fördertechnik. Verschiedene Komponenten für die Hydraulikaggregate werden u. a. auf einer CNC-Drehmaschine vom Typ DMG GMX 250 gefertigt. „Im Rahmen des Projekts haben wir im November 2017 eine CNC-Drehmaschine mit einem neuen Blue e+ Chiller von Rittal nachgerüstet“, erzählt Pototzky. Die Maschine hat eine Gesamtanschlussleistung von 75 kVA und arbeitet im Drei-Schicht-Betrieb an bis zu sechs Tagen in der Woche. Um die Steigerung der Energieeffizienz exakt beziffern zu können, wurden sowohl vor als auch nach der Umrüstung der Energieverbrauch detailliert dokumentiert. Werkzeugmaschinen zur spanenden Bearbeitung von Metall benötigen i. d. R. eine Kühlung der Spindeln, um die durch die Antriebstechnik produzierte Wärme abzuführen. Die Kühlung der Spindeln geschieht dabei mit einer Flüssigkeitskühlung. Das dazu benötigte Kühlmedium wird nach der 54 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2/2019

Umrüstung der CNC-Drehmaschine durch den neuen Flüssigkeitskühler bereitgestellt. Im Chiller erzeugt ein über einen Inverter geregelter DC-Kompressor die notwendige Kälteleistung. Ein Kreislauf transportiert das Kühlmedium dann zum Verbraucher, z. B. zu den Spindeln oder auch zu flüssigkeitsgekühlten Antrieben. Um den Moderne energieeffiziente Kühlgeräte eröffnen ein immenses Einsparpotenzial des Energieverbrauchs. Schaltschrank der Werkzeugmaschine ebenfalls effizient zu klimatisieren, wurde das vorhandene Kompressor-Kühlgerät durch ein neues Gerät ebenfalls aus der Serie Blue e+ ersetzt. Deutliche Senkung des Gesamtenergieverbrauchs Wissenschaftler des PTW, Darmstadt, haben die Energieverbrauchsmessungen im Rahmen des Projekts durchgeführt und dokumentiert. Dabei wurden auch die Zeitanteile der verschiedenen Maschinenzustände erfasst. Unterschieden wurde dabei zwischen zwei Maschinenzuständen: Im Zustand „Working“ werden Bauteile spanend bearbeitet; im Zustand „Opera tional“ dagegen ist die Maschine zwar in Betrieb, es wird aber aktuell kein Bauteil bearbeitet, sondern es finden Werkzeug- oder Bauteilwechsel statt. Um eine detaillierte Analyse durchführen zu können, wurden die Verbräuche der einzelnen Aggregate in der Maschine simultan und jeweils über einen Zeitraum von einer Woche gemessen. Der Unterschied beim Energieverbrauch zwischen den beiden Maschinenzuständen ist die Leistungsaufnahme des Antriebsstrangs sowie der Anlage für die Kühlschmiermittel-Einspeisung. Der Anteil der Kühlung am Gesamtenergieverbrauch betrug vor dem Umbau je nach Maschinenzustand zwischen 17 % im Zustand „Working“ und 25 % im Zustand „Operational“. Mit den neuen energieeffizienten Geräten konnte der Energieverbrauch gesenkt werden. Der neue Chiller verbraucht über 50 % weniger elektrische Energie als der alte Rückkühler. Beim Schaltschrankkühlgerät beträgt die Einsparung sogar mehr als 80 %. Pototzky: „Wenn man die Zahlen auf ein Jahr hochrechnet, kommt man je nach Auslastung der CNC-Maschine auf eine Einsparung bis zu 7 000 kWh. Das Beispiel zeigt uns, wie groß die Potenziale in vielen Bereichen noch sind.“ Ein weiterer positiver Effekt hat sich bei den Messungen gezeigt: Die Hysterese des Kühlmittelvorlaufs, die beim alten Rückkühler mehr als 2 K betrug, ist bei dem neuen Blue + Chillern mit ± 0,2 K gering. Bei der Herstellung von Präzisionsdrehteilen kann sich das positiv auf die Qualität auswirken. Seit 2011 hat Bosch Rexroth mit Go- Green hunderte energiesparende Maßnahmen umgesetzt. Die Einsparungen werden in den verschiedensten Bereichen realisiert. Bilder: Aufmacher Fotolia/Rittal; sonstige Rittal www.rittal.de Wir machen Ihre Maschine sicher Der Sicherheitssensor BNS260 ■ ■ ■ ■ ■ Sicherheitssensor mit erhöhtem Schaltabstand Sao: 8 mm, Sar: 18 mm Größerer Toleranzbereich, höhere Maschinenverfügbarkeit Codierter Magnetschalter Kompakte Bauform: 26 mm x 36 mm x 13 mm Hohe Lebensdauer www.schmersal.com 01 Mit der Blue e+ App, die über NFC mit den Geräten kommuniziert, lassen sich wichtige Informationen drahtlos übertragen 02 Die Anbindung erfolgt über USB oder verschiedene Netzwerkprotokolle mit dem neuen IoT-Interface