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Projekt Ewotek

Energieverbrauch von Kühlschmierstoffanlagen senken

| Autor/ Redakteur: Christian Brecher, Stephan Bäumler und Johannes Triebs / Bernhard Kuttkat

Hauptverbraucher erkannt, Energieverschwendung gebannt – die Kühlschmierstoffanlage ist einer der Hauptenergieverbraucher bei Werkzeugmaschinen. Im Rahmen des Projekts Ewotek werden innovative Konzepte entwickelt, um den Energieverbrauch zu senken.

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Bild 1: Umso kleiner der Werkzeugdurchmesser und umso höher der Druck des Kühlschmierstoffs ist, desto größer ist die Energieeinsparung.
Bild 1: Umso kleiner der Werkzeugdurchmesser und umso höher der Druck des Kühlschmierstoffs ist, desto größer ist die Energieeinsparung.
(Bild: Knoll)

Die Effizienzfabrik ist eine gemeinsame Initiative des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA) und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und kommuniziert die neuesten Ergebnisse der 31 Verbundforschungsprojekte des BMBF-Förderschwerpunkts „Ressourceneffizienz in der Produktion“. Über 200 Partner aus Industrie und Wissenschaft entwickeln ressourceneffiziente Produktionstechnologien entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Zu den Forschungsprojekten gehört auch Ewotek – Effizienzsteigerung von Werkzeugmaschinen durch Optimierung der Technologien zum Komponentenbetrieb aus dem Themenfeld „Effiziente Produktionsmaschinen und -anlagen“. Die Projektpartner (BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik, Bosch Rexroth, Heller Maschinenfabrik, Index-Werke, Knoll Maschinenbau, WZL, Siemens) haben das Ziel, den Energieverbrauch der Maschinen und ihrer Nebenkomponenten (Hydraulikaggregat, Kühlung, Kühlschmierstoff-Bereitstellung) zu reduzieren.

Bildergalerie

Kühlschmierstoffanlage verbraucht bis zu 55% der Gesamtenergie

Denn obwohl in der Praxis bereits Effizienzsteigerungen realisiert worden sind, haben Untersuchungen und Studien mittelfristig weitere Einsparpotenziale von bis zu 30% ermittelt. Ansatzpunkte dafür bieten stark überdimensionierte Aggregate sowie der ineffiziente Betrieb der Nebenkomponenten im Prozess [1].

Nach einer Studie des europäischen Werkzeugmaschinenverbands Cecimo dominiert bei spanenden Werkzeugmaschinen über den gesamten Lebenszyklus betrachtet der Energieverbrauch in der Nutzungsphase [2]. Der Kühlschmierstoff spielt dabei eine große Rolle (Bilder 1 bis 3 – siehe Bildergalerie). Verschiedene Untersuchungen zeigen, dass 5 bis 55% des Gesamtenergieverbrauchs im Produktivbetrieb auf das Kühlschmierstoffaggregat entfallen.

Hochdruckpumpe ist Energiefresser bei Werkzeugmaschinen

Die Hochdruckpumpe ist dabei der Hauptverbraucher. Maßnahmen zur Senkung zielen oftmals auf den Einsatz von Frequenzumrichtern zur Anpassung des durch die Pumpe bereitgestellten Kühlschmierstoff-Volumenstroms ab [3 bis 8].

In Ewotek wurde untersucht, inwieweit sich der Einsatz einer Druckregelung mit Frequenzumrichtern positiv auf die Energieeffizienz der Werkzeugmaschinen auswirkt. Insgesamt lassen sich über das Bedienpult der untersuchten Werkzeugmaschine sieben Druckstufen in Zehnerschritten zwischen 10 und 70 bar anwählen. Aufgrund der Pumpencharakteristik wird ab Werkzeugen mit einem Durchmesser > 13 mm nicht mehr der maximale Druck von 70 bar erreicht.

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