Energiebedarf im Ganzen betrachten

Forschungsprojekt „Effizienter Drucklufteinsatz im Karosseriebau“


In der Automobilproduktion entfällt gut ein Viertel der eingesetzten Energie auf die Herstellung der Karosserie. Die Mitglieder der Innovationsallianz ‚Green Carbody Technologies’*, kurz InnoCaT, sind 2009 angetreten, diesen Wert um bis zu 50% zu senken. In Karosseriebau, Presswerk und Lackiererei werden typischerweise Druckluft eingesetzt.

Festo hat in einem Teilprojekt zusammen mit den Projektpartnern Volkswagen AG (VW), Boge und dem Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU den Druckluftverbrauch im Karosseriebau untersucht. Ziel war es, durchgängige Daten und Verbesserungsvorschläge zu liefern. Bei Festo machten sich Dr. Jan Bredau, Leitung Development Systems, Daniel Ditterich, Innovation and Technology Management, Wolfgang Engler, Leitung Systems Engineering, Steffen Hülsmann, Research Mechatronic Components, und Jochen Schmidt, Development Systems, auf die Suche nach Energieeinsparungen.

Wie viel Energie dabei von Anlagen und Komponenten verbraucht wird war bisher nicht klar. Die Prozesskette von der Erzeugung und Verteilung bis zur Nutzung der Druckluft wurde bislang nicht aufeinander abgestimmt betrachtet. Damit fehlten Ansatzpunkte für Verbesserungsmaßnahmen.

Messen, auswerten, reduzieren

Zuerst wurde in der Forschungskooperation der Druckluftverbrauch zweier Fabriken auf Hallen-, Anlagen- und Komponentenebene gemessen. Außerdem wurde die Drucklufterzeugung und Verteilung auf Werks- und Hallenebene analysiert. Dabei wurde transparent, wie viel Energie Einzelkomponenten vom Ventil über Spannerzylinder bis hin zu servopneumatischen Schweißzangen verbrauchen. So konnten die größten pneumatischen Verbraucher identifiziert werden.
Parallel wurden dazu drei Softwaretools entwickelt: Das erste ermöglicht, die Druckluftverteilung und erzeugung ganzheitlich zu betrachten und optimal auszulegen. Mit Hilfe des zweiten Tools kann der Energieverbrauch abgeschätzt und die Kosten über dem Lebenszyklus von Anlagen (Total Cost of Ownership, kurz TCO) berechnet werden. Das dritte Tool kann als Integrationsplattform helfen, Planungsdaten zu Drucklufttechnik über verschiedene Anwendungssoftware hinweg auszutauschen.

Die Softwaretools wurden mit den Daten der Anwendungsbeispiele erprobt und die ganzheitliche Betrachtung gestartet: Die Energieeffizienz kann zum Einen auf Komponentenebene verbessert werden. Zum Zweiten kann die Druckluftverteilung optimiert werden. Zuletzt müssen die Werkzeuge in einer Datenaustauschplattform vernetzt werden. Nur im Zusammenspiel der Tools und Integration in die Planungsprozesse kann die gesamte Wirkungskette der Druckluft optimal gestaltet werden.
Das Ergebnis zeigt: Es können bis zu 35 Prozent Energie eingespart werden. Die Maßnahmen können bei der Neuplanung von Anlagen leicht umgesetzt werden. Dazu haben die Projektpartner einen Planungsleitfaden für den Karosseriebau entwickelt.

Die Messungen im Referenzwerk des InnoCaT-Projekts haben außerdem gezeigt: der Anteil der Druckluft am Gesamtenergiebedarf einer Automobilfabrik ist mit 3,7 Prozent gering. Oder anders gesagt: der Kostenanteil der Druckluft beim Karosseriebau beträgt 2,7 Euro pro produziertem Fahrzeug.

(Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ (Förderkennzeichen: 02PO2250 ff) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.)

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

 

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