Maschinenbau : Effizienz im Lastenheft

Die Komponenten sind das Wichtige. Die Beschaffung energieeffizienter Produktionsmittel ist bei den meisten Auftraggebern aus dem Maschinen- und Anlagenbau mittlerweile fest im Lastenheft vorgegeben. Effizienz war auch das Topthema auf der METAV, der biennal vom Verband Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V. (VDW) ausgerichteten internationalen Messe für Fertigungstechnik und Automatisierung in Düsseldorf. Schwerpunkte waren Werkzeugmaschinen, Fertigungssysteme, Präzisionswerkzeuge, automatisierter Materialfluss, Computertechnologie, Industrieelektronik und Zubehör.

Zur Besucherzielgruppe der METAV gehören alle großen Industriezweige, insbesondere der Maschinen- und Anlagenbau, die Automobil- und Zulieferindustrie, Luft- und Raumfahrt, Elektroindustrie, Metallbearbeitung, Medizintechnik und Handwerk. Zu den Hardfacts gehören aber auch die 620 Aussteller auf 35.000 Quadratmetern Ausstellungsfläche für 45.000 Besucher aus 26 Ländern.

Sogar in den Anforderungskatalogen vieler Auftraggeber etwa aus der Automobilindustrie hält mehr und mehr der Terminus „Effizienz“ Einzug. Dabei werden den Maschinenlieferanten Kriterien und Komponenten, etwa energieeffiziente Motoren oder Bearbeitungsspindeln, bindend vorgeschrieben. Dem ‚sanften Zwang’, der von der Automobilindustrie ausgeht, beugen sich mittlerweile auch die Werkzeugmaschinenhersteller.

Für viele wird Energieeffizienz zunehmend auch zum Marketingargument. In der Praxis besteht dabei bis heute das Problem, dass der zu erwartende Energieverbrauch von den Herstellern nicht quantifiziert wird. Die Folge sind häufig anzutreffende Überdimensionierungen oder energetisch ungünstig gesteuerte Komponenten.

Um eine Beurteilung der Gesamtwirtschaftlichkeit von Werkzeugmaschinen zu ermöglichen, wurde das Verbundprojekt „e-Sim-Pro“ im Rahmen der Innovationsplattform „Effizienzfabrik“ initiiert. Dabei werden exemplarisch energieoptimierte Maschinen- und Komponentenkonzepte entwickelt. Wie die dabei gewonnenen Erkenntnisse in die praktische Produktentwicklung einfließen, erläutert Christian Eisele, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der TU Darmstadt: „Im Verbundprojekt e-Sim-Pro wurde eine Methodik entwickelt, die es ermöglicht, den Energiebedarf verschiedener Baugruppen einer Werkzeugmaschine mit Hilfe von Simulationsmodellen zu berechnen.“

Bis heute „fehlen objektive, standardisierte Vergleichsmöglichkeiten für den Energiebedarf spanender Werkzeugmaschinen“, so Eisele. Die im Projekt entwickelte Simulationssoftware ermögliche es, die zu erwartende elektrische Leistungsaufnahme der einzelnen Maschinenkomponente zu quantifizieren. Auch Optimierungspotenziale von im Betrieb befindlichen Maschinen können identifiziert und wirtschaftlich bewertet werden. Eisele: „Grundsätzlich ist es dadurch vorstellbar, dass die dadurch ermittelten Verbesserungen zu Änderungen an Lastenheftvorgaben etwa der Automobilindustrie führen.“

Die Erwartungen an die METAV waren im Hinblick auf die Effizienzbemühungen der Werkzeugmaschinenhersteller groß. Wie wichtig das Thema Nachhaltigkeit und der Einfluss effizienter Komponenten für die Branche ist, zeigt ein weiteres Verbundprojekt im Rahmen der Innovationsplattform Effizienzfabrik: „Energie MSP – Effiziente Motorspindel für Werkzeugmaschinen“. Ausgangspunkt des Projekts ist die Annahme, dass eine durchschnittliche Dreh-, Fräs- oder Schleifmaschine jährlich indirekt so viel CO2 emittiert wie zehn PKWs.

Das Verbundprojekt hat nun das Ziel, den Energieverbrauch des Systems „Hauptspindel und Peripherieaggregate“ um 25 Prozent zu senken. Wie groß der Anteil dieses Systems am Gesamtenergieverbrauch einer Werkzeugmaschine ist, lässt sich nach Einschätzung des Verbundprojektkoordinators Johannes Gelbke, Entwicklungsleiter der Franz Kessler GmbH, „so pauschal nicht beantworten“. In einem Fallbeispiel wurde ein Anteil von 47 Prozent am Gesamtenergieverbrauch einer Werkzeugmaschine ermittelt.

„Deshalb ist davon auszugehen, dass die Einsparung der indirekten CO2-Emission der gesamten Werkzeugmaschine höher sein wird.“ so Gelbke. Seine Erwartungen an die METAV erfüllten sich bei Johannes Gelbke: „Wir freuen uns, dass wir durch die METAV in einem großen Rahmen auf das Verbundprojekt an sich und somit auf das Thema Energieverbrauch des Gesamtsystems Werkzeugmaschine aufmerksam machen und damit Hersteller wie Anwender sensibilisieren konnten.“