Energieeffizienz hydraulischer Pressen
Aufgabe/Zielsetzung
Die Energieeffizienz hydraulischer Tiefziehpressen gewinnt aus ökologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zunehmend an Bedeutung. Demgegenüber ist der Kenntnisstand zu den energetischen Eigenschaften moderner Maschinen äußerst lückenhaft. Dies erschwert die zielgerichtete energieeffiziente Konstruktion. Außerdem üben die Betriebseinstellungen einen wesentlichen Einfluss auf die energetischen Verluste aus. Eine Entscheidungshilfe zur Wahl effizienter Betriebsparameter gibt es jedoch nicht.
Experimentalmaschinen
Das Forschungsziel bestand darin, zunächst die Energieeffizienz moderner hydraulischer Tiefziehpressen mittels repräsentativer Messungen im industriellen Einsatz sowie anhand von gesamtheitlichen Simulationsmodellen mit konzentrierten Parametern zu untersuchen. Auf dieser Basis sollten neue hydraulische Antriebsstrukturen für Pressmaschinen vorab virtuell und dann experimentell analysiert und beurteilt werden.
Lösungsweg
Vergleich von Messung und Simulation (1.600 kN Versuchsmaschine, Tiefziehen, Halbautomatik)
Die Energieeffizienz wurde im ersten Schritt experimentell für mehrere Anlagen während des Einsatzes in der Produktion für verschiedene Umformaufgaben ermittelt. Die Messungen erfolgten für alle relevanten Betriebsmodi. Im zweiten Schritt wurden Simulationsmodelle mit konzentrierten Parametern exemplarisch für zwei Maschinen aufgebaut, um das energetische Gesamtverhalten bis hin zur Komponentenebene treffsicher zu berechnen. Die Modelle dienten zudem als Werkzeuge für die virtuelle Analyse von Modifikationen an den Antrieben. Der dritte Schritt umfasste die praktische Umsetzung, Erprobung und Bewertung von Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz an einer Versuchsmaschine. Im Ergebnis wurden Einsparungen an Elektroenergie in der Größenordnung von 30 % für die Gesamtmaschine erreicht. Der dritte Schritt umfasste die praktische Umsetzung, Erprobung und Bewertung von Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz an einer Versuchsmaschine.
Im Ergebnis wurden Einsparungen an Elektroenergie in der Größenordnung von 30 % für die Gesamtmaschine erreicht.
Die dargestellten Ergebnisse entstanden innerhalb des Verbundprojekts "Verbesserung der Energieeffizienz hydraulischer Tiefziehpressen". Die Beteiligten danken dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie und sowie dem Projektträger Jülich für die finanzielle Unterstützung. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.