CNC-Steuerung Optimierte Bewegungsführung senkt Energieverbrauch von Werkzeugmaschinen

Autor / Redakteur: Jens Brühl und Günther Landgraf / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Analyse-Softwaremodule ermöglichen sowohl eine zeit- als auch eine energieoptimierte Bewegungsführung an Werkzeugmaschinen. Dadurch ist es möglich, bis zu 14 Prozent der Zeit und 15 Prozent der Energie einzusparen. Das Abschalten nicht benötigter Anlagenteile senkt den Energieverbrauch um 30 Prozent. Die Analyse des Verbrauchs deckt auch Überdimensionierungen auf.

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Wie viel Sprit ein Auto verbraucht, hängt nicht allein vom Fahrzeugtyp ab. Tatsächlich spielt der individuelle Fahrstil eine maßgebliche Rolle beim Benzin- oder Dieselverbrauch: Wer intelligent lenkt, beschleunigt und abbremst, spart bares Geld und kommt oft schneller ans Ziel.

Auch bei Fertigungsanlagen und -maschinen können Steuerungen über intelligente Energiesparfunktionen den Energieverbrauch deutlich reduzieren, ohne die Produktivität zu verringern. Rexroth hat deshalb Analysewerkzeuge und Funktionsbausteine für seine offene Steuerungsplattform entwickelt, mit denen Maschinenhersteller und Anwender die Energieeffizienz über den gesamten Lebenszyklus deutlich erhöhen.

Ein klassisches Beispiel soll dies verdeutlichen: Zwei Autos stehen vor einer roten Ampel. Während der eine Fahrer den Motor ausschaltet, gibt sein Nachbar die gesamte Zeit über hektisch Gas. Bei Grün sprintet der eine Fahrer mit voller Beschleunigung los, um wenige hundert Meter später vor der nächsten Ampel wieder abzubremsen. Der vorausschauende Fahrer beschleunigt behutsamer, erwischt damit genau den Zeittakt der grünen Welle — und überholt den sportlich ambitionierten Kollegen. Der Verbrauchsunterschied kann beim gleichen Modell mehrere Liter auf hundert Kilometer ausmachen.

Für den Maschinenbau bietet sich eine ganze Reihe von Ansätzen, die Intelligenz der Steuerung auch für eine erhöhte Energieeffizienz einzusetzen und dabei die Produktivität zu erhalten oder sogar zu steigern. Entscheidend ist ein Systemansatz, der die gesamte Automatisierung und den individuellen Prozess betrachtet. Mit Rexroth 4EE (for Energy Efficiency) gibt es nun vier Hebel für eine höhere Energieeffizienz, die über den gesamten Lebenszyklus wirken.

Bereits heute nutzen Konstrukteure bei ihren neuen Konzepten schon häufig im Wirkungsgrad optimierte Komponenten, die Rückführung der Energie beim Bremsen und eine bedarfsorientierte Regelung. Die bedarfsgerechte Zuschaltung von Nebenaggregaten und eine umfassende Energie-System-Betrachtung bieten darüber hinausgehende Potenziale.

Notwendige Verbraucher nur bei Bedarf einschalten

Untersuchungen an Werkzeugmaschinen zeigen, dass bereits das konsequente Abschalten nicht benötigter Maschinen bis zu 30% der Energiekosten einspart. Weitere Einsparungen in ähnlicher Größenordnung erzielt das bedarfsorientierte Ansteuern der Nebenaggregate. Sie bleiben häufig permanent eingeschaltet, solange die Maschine in Betrieb ist, selbst wenn sie keinen Beitrag zum aktuellen Prozess leisten.

So wie in modernen Autos die Start-Stopp-Automatik an roten Ampeln den Motor ausschaltet, kann die übergeordnete Rexroth-Steuerung die Maschine oder einzelne Module und Komponenten bedarfsgerecht deaktivieren. Über den ein- und ausgeschalteten Zustand hinaus können Maschinenhersteller zusätzlich noch einen oder mehrere Energiespar-Modi wie Stand-by oder Sleep verwenden. Der Stand-by-Modus ermöglicht ein schnelleres Wiederanfahren im Vergleich zum Hochfahren aus dem ausgeschalteten Zustand. Idealerweise wird die Steuerung wiederum über Wake on Lan von einem Fertigungsleitrechner aktiviert. Bei Sercos III und Profinet ermöglichen Energie-Profile, die energiesparenden Modi automatisiert und selektiv zu aktivieren.

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