Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zusammenfassung von Hydraulik und Kühlschmierung senkt Kosten und Energieverbrauch

14.10.2009
Zur Druckerzeugung in Hydraulik- und Kühlschmiermittelkreisläufen ist nur ein einziges Motor-Pumpen-Aggregat erforderlich. Die Vorteile dieses Verbunds sind weniger Komponenten und Platzbedarf sowie hohe Energieeffizienz. Der Druck wird über Zylinder erzeugt, die Medien bleiben getrennt.

In mehr als 95% der Anwendungen in der spanenden Fertigung sorgen Kühlschmierstoffe (KSS) für die Prozesssicherheit und Produktivität von Werkzeugmaschinen. Auf der einen Seite gewährleisten sie die Bearbeitungsqualität und sorgen für den Späneabtransport. Auf der anderen Seite beeinflusst die Kühlschmiertechnik die Betriebskosten von Werkzeugmaschinen erheblich. Mit intelligenten Steuerungsabläufen und optimierter Badpflege kann der dafür notwendige Aufwand reduziert werden.

Zusammengefasst Kühlschmiertechnik und Hydraulik erhöht Energieeffizienz

Darüber hinaus gehende Einsparungen lassen sich mit Innovationen erreichen, die Kühlschmiertechnik und Hydraulik zu einer Funktionsgruppe zusammenfassen. Das Ergebnis: weniger Komponenten und Platzbedarf sowie eine deutlich erhöhte Energieeffizienz. Dadurch werden bei gleicher Produktivität die Kosten erheblich gesenkt.

Basis dafür sind die Komponenten und kompletten Systeme zur Kühlschmiermittelversorgung von Bosch Rexroth Interlit Systems. Mit der Übernahme des etablierten Systemhauses Interlit Joistgen in Köln erschließt der Antriebs- und Steuerungshersteller Rexroth die Kühlschmiertechnik für mechatronische Innovationen. So wurden auf der Weltmesse EMO am Stand von Rexroth Lösungen zur Reduzierung der Total Cost of Ownership präsentiert.

Unterschiedliche Aufgaben der Hoch- und Niederdruckversorgung

Kühlschmiersysteme bestehen aus dem mechanischen Spänetransport, der Filterung und den Pumpen zur Erzeugung des Kühlschmierstoffkreislaufs. Dabei erfordern die verschiedenen Maschinenkonzepte, Bearbeitungsverfahren und Werkstoffe unterschiedliche Systemlösungen.

Für Graugussspäne mit hohem Zunderanteil eignen sich andere Späneförderer als für Aluminiumspäne, die schnell Nester und Knäuel bilden. Bei den Verfahren Drehen, Bohren und Fräsen – dem sogenannten definierten Schneiden – kommen meist wässrige Kühlschmieremulsionen zum Einsatz. Bei Schleif-, Hon-, und Läppprozessen – dem sogenannten undefinierten Schneiden – wird dagegen in der Regel Öl als Kühlschmierstoff verwendet. Diese Varianz in den Medien stellt hohe Anforderungen an alle Komponenten.

Kühlschmierstoffkreislauf erfüllt mehrere Aufgaben

Der Kühlschmierstoffkreislauf hat mehrere Aufgaben zu erfüllen: Die Niederdruckversorgung bis ungefähr 20 bar übernimmt die Außenkühlung der Werkzeuge und die Spänespülung. Die Hochdruckversorgung bis 150 bar stellt die Werkzeuginnenkühlung sicher. Eine Höchstdruckversorgung bis 300 bar realisiert Spanbruchfunktionen.

Die Aufgaben der Hydraulik in Werkzeugmaschinen sind Funktionen wie Spannen und Klemmen, aber auch hochpräzise und hochdynamische Vorschubbewegungen mit elektrohydraulischen Antrieben. Dazu nutzen die meisten Maschinenhersteller sehr fein steuerbare Hydraulikkreisläufe mit Druckniveaus von 250 bar und mehr.

Bislang lösten Maschinenhersteller die unterschiedlichen Aufgaben der Hydrauliköl- und Kühlschmierstoffversorgung mit zwei vollständig voneinander getrennten Aggregaten – zwei Elektromotoren, zwei Pumpen und zwei Steuerungen. An diesem Punkt setzt Rexroth mit dem neu entwickelten und patentierten KST-Booster an. Dieses neue System versorgt sowohl den hydraulischen Kreislauf als auch das Kühlschmiermittelsystem mit dem jeweiligen Druck. Die Medien bleiben dabei klar voneinander getrennt.

Verschleißfreies System ohne Schraubenspindelpumpe

Bei der KST-Booster-Lösung treibt ein Elektromotor – wie gewohnt – eine Hydraulikpumpe an, die über Zylinder zusätzlich noch den Förderstrom für den Kühlschmiermittel-Hochdruckkreislauf erzeugt. Die Bewegung dieser Linearpumpe ist verschleißfrei.

Diese Verschleißfreiheit verlängert die Lebensdauer der Kühlschmierstoffversorgung im Vergleich zu den bisherigen Schraubenspindelpumpen. Aufgrund der sehr kompakten Booster-Konstruktion entfallen zusätzlich zur üblichen Schraubenspindelpumpe plus Elektromotor auch die bislang notwendigen Komponenten für die Ventiltechnik im Kühlschmierstoffkreislauf.

Zusammenfassung von Kühlschmierung und Hydraulik verlängert Maschinen-Lebensdauer

Die Steuerung des KST-Boosters ist vollständig in das Hydraulikaggregat integriert. Weil das Hydrauliköl weniger verunreinigt ist als der Kühlschmierstoff, wird die Lebensdauer der gesamten Anlage erhöht.

Die Zusammenfassung der Hydraulik und der Kühlschmiermittelversorgung in einer Komplettlösung – aus einer Hand – vereinfacht zudem die Montage erheblich. Darüber hinaus ist weniger Bauraum erforderlich.

Der KST-Booster arbeitet unabhängig von der Art der Kühlschmierstoffe. Er kann Werkzeug und Werkstück im Arbeitsraum der Maschinen mit wässrigen und ölbasierten Kühlschmiermitteln versorgen.

Modulbaukasten für Hoch- und Niederdruckversorgung neu entwickelt

Bei der Projektierung einer Komplettlösung für das Fluidmanagement führt Rexroth das Know-how für Kühlschmiertechnik und Hydraulik zusammen. Die jüngste Entwicklung in diesem Bereich heißt Rapidstar – ein fein skalierbarer Modulbaukasten für die Hoch- und Niederdruckversorgung. Die dazu verwendeten Serienkomponenten beschleunigen die Projektierung und senken die Kosten durch vorkonfektionierte Bausteine, die funktionsspezifisch kombiniert werden können.

Doch nicht nur die Kühlschmiertechnik ermöglicht technologieübergreifende Innovationen in der Werkzeugmaschinen-Fluidik, sondern auch die Kombination von Hydraulik und Elektrik, aus der das elektrohydraulische Antriebskonzept „Blue Hydraulic Drives“ für die Druckversorgung entstanden ist. Dieses Rexroth-System bietet ein sehr großes Potenzial, die Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen weiter zu erhöhen.

Drehzahlvariable Pumpenantriebe steigern Energieeffizienz weiter

Der Lösungsansatz dazu steckt in einer Kombination aus Frequenzumrichter, Elektromotor und Hydraulikpumpe. Es entstehen drehzahlvariable Pumpenantriebe. Der Umrichter regelt über das Drehzahlniveau den Förderstrom bedarfsgerecht.

In Zykluspausen oder während des Klemmens – wenn das abgesperrte Ventil die Kraft hält – sinkt die Drehzahl energiesparend. Bei einer steigenden Leistungsnachfrage regelt der Antrieb die Drehzahl hochdynamisch auf das notwendige Niveau.

Niedriger Energieverbrauch verringert die Betriebskosten

Die Software berücksichtigt die spezifischen Besonderheiten der Fluidtechnik. In Abhängigkeit von Maschinentyp und Zykluscharakteristik reduzieren drehzahlvariable Pumpenantriebe den Energieverbrauch um 40 bis 70% im Vergleich zu ungeregelten Pumpenantrieben.

Dieser verringerte Energiebedarf kann die Betriebskosten um mehrere tausend Euro im Jahr senken. Darüber hinaus reduzieren die innovativen Antriebseinheiten die mittlere Geräuschemission in hohem Maße.

Ein besonderer Vorteil: Maschinenhersteller können die Innovationen KST-Booster und drehzahlvariabler Pumpenantrieb miteinander kombinieren und damit doppelt profitieren. Die Zusammenfassung der Versorgungseinheiten für Hydraulik und Kühlschmiermitteltechnik zu einer Baugruppe reduziert die Komplexität für die Maschinenhersteller und Anwender deutlich. Sie sparen zahlreiche Komponenten und damit Bauraum sowie Montage- und Wartungszeiten ein.

Aufgrund einer deutlich verbesserten Energieeffizienz werden die Total Cost of Ownership bei Werkzeugmaschinen nachhaltig erhöht. Auch eine Nachrüstung bereits installierter Maschinen und Anlagen ist möglich.

Dr. Thomas Zellmann ist Leiter Anwendungszentrum Werkzeugmaschinen bei der Bosch Rexroth AG in 97814 Lohr am Main.

Thomas Zellmann | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/automatisierung/fertigungsautomatisierung/articles/234162/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Elektrische Spannung: Kaiserslauterer Ingenieure erforschen Versagen bei Kugellagern
28.03.2017 | Technische Universität Kaiserslautern

nachricht Modulares Fertigungssystem für Kettenräder
15.03.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung

30.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?

30.03.2017 | Materialwissenschaften

Integrating Light – Your Partner LZH: Das LZH auf der Hannover Messe 2017

30.03.2017 | HANNOVER MESSE