Konsequent energieeffizient

Die neue Kühlgeräte-Generation „Blue e“ von Rittal.

Alfons Egetemeir
Leiter Konstruktion Elektronik bei SHW WM

„„Gegenüber der Vorgängergeneration verbrauchen die neuen Kühlgeräte von Rittal um 45 % weniger Energie. Damit lassen sich beim Betrieb der PowerForce 8 jährlich 3.047 kWh einsparen.““

Die SHW Werkzeugmaschinen GmbH ist einer der weltweit führenden Hersteller von Fahrständermaschinen und zählt zu den international anerkannten Spezialisten für die zerspanende Bearbeitung. Maschinen des schwäbischen Unternehmens kommen in der Fertigung von Großteilen für den Maschinen- und Anlagenbau, für Großdieselmotoren, Turbinen und für die Umwelttechnik zum Einsatz. Dabei wird Nachhaltigkeit nicht nur ganzheitlich gesehen, sondern gelebt, der verantwortungsvolle Umgang mit Energie steht ganz oben auf der Agenda.

Im Rahmen seines firmeninternen Energiemanagements hat der Maschinenbauer in den letzten Jahren durch ein eigenes Blockheizkraftwerk sowie eine Photovoltaikanlage verbunden mit intelligenter Gebäudetechnik optimale Produktionsbedingungen für sein Werk am Standort in Aalen-Wasseralfingen geschaffen. So werden circa 80 % des benötigten Prozessstromes selbst produziert.

Stufenloses Fräsen

Einen Meilenstein in der Entwicklung energieeffizienter Maschinen sowie umweltfreundlicher und ressourcenschonender Fertigungstechniken hat SHW 2012 mit einer neuen Fahrständerfräsmaschine gesetzt. Die gigantische, 200 Tonnen schwere und 9,35 Meter hohe Neuentwicklung kommt etwa beim Fräsen von Statoren für Windkraftanlagen mit einem Innendurchmesser von 6,5 m zum Einsatz.

Herzstück der Fräsmaschine ist der neue stufenlose Universal-Fräskopf in orthogonaler Bauweise mit Antriebsleistungen bis 90 kW und Drehmomenten bis 1.725 Nm, in dem das Know-how von 50 Jahren Fertigungserfahrung steckt. Er ist in jeder PowerForce 8 im Standard eingebaut und kann Werkstücke in praktisch jeder Position in einer bzw. in wenigen Aufspannungen bearbeiten. Durch das automatische Kopfwechselsystem lassen sich die Vorteile unterschiedlicher Bearbeitungsmaschinen auf einer Maschine vereinen. Optional kann die Fräsmaschine mit folgenden Wechsel-Fräsköpfen bestückt werden: Gabelkopf, exzentrischer Horizontalkopf, Winkelkopf, Plan- und Ausdrehkopf, Horizontal-Vertikal-Drehkopf, Orthogonal-Fräskopf mit Hirth-Verzahnung, Orthogonal-Fräskopf mit stufenloser A-Achse sowie kurzer und langer Horizontal-Fräskopf. Je nach Anforderung können auch weitere Fräsköpfe zum Einsatz kommen. Neue Maßstäbe in Design und Ausführung setzt auch die Hubarbeitsbühne mit ihrem überragenden Vertikalfahrweg bis 7,1 Meter.

Mit der PowerForce 8, einer 200 Tonnen schweren Fahrständerfräsmaschine, setzt die SHW Werkzeugmaschinen GmbH zukunftsweisende Standards für energieeffiziente Schwerzerspanungstechnik.

Effizienzpotenziale voll ausgeschöpft

Besonders stolz sind die Entwickler allerdings auf die energietechnischen Errungenschaften. „Die PowerForce 8 ist die größte energieeffiziente Fahrständerfräsmaschine, die SHW bisher gebaut hat“, erklärt Alfons Egetemeir, Leiter Konstruktion Elektronik bei SHW WM, und betont: „Hier haben wir alle Potenziale in Sachen Energieeffizienz voll ausgeschöpft, soweit das im Entwicklungszeitraum von 2011 bis 2012 möglich war.“ Um Energieeinsparungen von bis zu 27 % im Vergleich zu ähnlichen Fräsmaschinen – genauer von 66.000 kWh pro Jahr bei 3200 Stunden Laufzeit und einer durchschnittlichen Spindelleistung von 30 kW – zu erzielen, haben die Schwaben alle technisch möglichen Lösungen eingearbeitet: So wurden Verlustleistungen reduziert, die Anzahl beweglicher Teile minimiert, auf Hydraulik-Komponenten weitestgehend verzichtet und Spindelantriebe ohne Getriebe eingebaut. Zur Energiestrategie gehören darüber hinaus der Einsatz frequenzgeregelter Pumpentechnik und energiesparender Schaltschrank-Kühlgeräte.

Die größten Einsparungen von 21.600 kWh erzielten die Entwickler durch eine automatisch gesteuerte Flussreduzierung des Hauptspindelmotors. 14.400 kWh konnten eingespart werden durch den konsequenten Verzicht auf eine getriebebetriebene Spindel. „Ohne Getriebe gibt es auch keine Getriebeverluste, und somit auch Einsparungen bei der Verlust- und der Rückkühlenergie“, erklärt Egetemeir die zusätzlichen Vorteile. Auch die Hydraulik wurde auf Effizienz getrimmt. Dank einer Entwicklung auf Aussetzbetrieb mit Druckspeicher ließen sich Energieeinsparungen in Höhe von 11.000 kWh erzielen. Weitere Einsparungen erreichte man durch den Einsatz frequenzgeregelter Technik beim Kühlmittelbetrieb (6.800 kWh), einer Kühlmittel-Spülpistole (3.300 kWh), die automatische Abschaltung (Energie-sparmodus) der Maschine in den Standby-Modus (6.000 kWh) sowie durch hundertprozentige Blindleistungskompensation.

Zu Energieeinsparungen von bis zu 27 % trug u. a. auch die neue „Blue e“-Kühlgerätegeneration von Rittal bei.

Geprüfte Kühlleistung

Um auch bei der Schaltschrank-Klimatisierung alle möglichen Effizienzpotenziale auszuschöpfen, setzt SHW auf die neue Kühlgeräte-Generation „Blue e“ von Rittal. „Gegenüber der Vorgängergeneration verbrauchen die neuen Kühlgeräte um 45 % weniger Energie. Damit lassen sich beim Betrieb der PowerForce 8 jährlich 3.047 kWh einsparen“, freut sich Egetemeir. Die vier auf der Maschine installierten Wandanbaugeräte für die Kühlung von Ein- und Rückspeisemodulen für den Achsantrieb, von Netzfiltern, Drosseln sowie Lasttrennern, Schützen und Relais verfügen über eine Kühlleistung von insgesamt 16 kW.

Die Kälteleistungszahl von 2,47 (COP, Coefficient of Performance) resultiert aus dem optimalen Zusammenwirken aller für die Kälteleistung verantwortlichen Komponenten wie die Auslegung der Verflüssiger, Verdampfer, Kühllamellen, Rohrbögen und alle weiteren Kältekomponenten. Ein weiterer wesentlicher Faktor für die höhere Effizienz ist die ideal ausgelegte Regelelektronik durch die neue Eco-Mode-Steuerung. Wird ein Dauerbetrieb des Innenlüfters nicht benötigt, erfolgt automatisch dessen Abschaltung und damit eine Einsparung der Stromkosten. Da die „Blue e“-Kühlgeräte vom TÜV Nord geprüft sind, hat SHW die Sicherheit, dass tatsächlich die Kühlleistung und Energieeffizienz zur Verfügung steht, die Rittal für seine Geräte angibt.

Der Maschinenbauer sieht noch einen weiteren Vorteil: „Bei der Kühltechnik von Rittal konnten wir die Geräte über Master-Slave verbinden – hier hatten wir mit anderen Kühlgeräten eher Probleme“, so Egetemeir. Ausschlaggebend für den Umstieg auf Kühlgerätetechnik von Rittal war ein Anwendungsfall vor einigen Jahren, bei dem Kühlgeräte eines anderen Herstellers unter Extrembedingungen durch den Einfluss von Carbonstaub ausfielen. „Wir haben daraufhin ex-geschützte Kühlgeräte von Rittal eingesetzt, die bis heute ohne Probleme laufen“, so der Entwickler.

Preisgekrönte Entwicklung

Für die optimale Ressourcennutzung und Energieeinsparung bei der Entwicklung der PowerForce 8 erhielt SHW 2012 den Nortec Award. Die Auszeichnung wurde verleihen, weil der Maschinenbauer das Thema Nachhaltigkeit in der Industrieproduktion in allen Facetten der Entwicklung, Konstruktion und Ausrüstung einer Großwerkzeugmaschine konsequent umgesetzt hat. Die Entscheidungskriterien waren der Grad der Nachhaltigkeit in der industriellen Produktion, der Sozialverträglichkeit, der Wirtschaftlichkeit sowie die Nutzung energiesparender Teilsysteme bzw. Nachhaltigkeitsaspekte bezogen auf Zulieferteile. Darüber hinaus waren auch der Vorbildcharakter, die Ganzheitlichkeit und der erzielte Nutzen wichtige Beurteilungskriterien.