Nachhaltigkeit in der Zerspanung

Andrea Gillhuber,

3 Aspekte der nachhaltigen Fertigung

Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz sind Trendthemen der industriellen Fertigung. Doch wie genau lassen sie sich umsetzen? Drei Aspekte im Überblick.

Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz sind Trendthemen der industriellen Fertigung. © petrmalinak/Shutterstock.com

Mittlerweile oft als Argument im Rahmen von Marketingstrategien verwendet, gilt Nachhaltigkeit als Gütekriterium für faires Handeln sowie die Fertigung nach umwelt- und ressourcenschonenden Rahmenbedingungen. Entsprechend stellt diese Art zu wirtschaften eines der Leitprinzipien der Industrie 4.0 dar: Einsparpotenziale nutzen, Produktivität erhöhen und Emissionen senken. Innovative Technologien treiben dabei den Ausbau nachhaltiger Lösungen voran. „Entgegen der verbreiteten Annahme, sie beeinträchtige aufgrund ihres hohen Energieverbrauchs das Prinzip der Umweltverträglichkeit, entpuppt sich die Digitalisierung vielmehr als wesentliche Treibkraft“, betont Martin Dreher, Geschäftsführer von Drehertec. „Gerade im Bereich der Zerspanung birgt sie bei intelligenter Umsetzung erhebliches Potenzial für die nachhaltige Fertigung.“

Energie ernten

Neueste Entwicklungen im Bereich des Werkzeug- und Formenbaus bewegen sich in Richtung vorausschauender Methoden und der Optimierung von Messtechniken. Schäden zu verhindern und Verschleiß zu verringern gelten dabei als primäre Ziele, deren Einhaltung für einen reibungslosen Prozessablauf sorgt.

Martin Dreher, Geschäftsführer von Drehertec. © Kukla, Drehertec

Bei der Werkzeugaufnahme kontrollieren beispielsweise Sensoren im Inneren der Maschine erzeugte Schwingungen und Prozesskräfte. Da die Messfühler durch ihre überwachende Funktion jedoch dauerhaft aktiv sind, benötigen sie meist zusätzliche Energie. Hier hält die Digitalisierung eine Lösung bereit: Energy Harvesting bezeichnet ein Verfahren zur Senkung des gesamten Energiebedarf, das kleine Mengen erzeugter Elektrizität für mobile Geräte mit geringer Leistung fördert. „Indem Nanogeneratoren die durch Vibrationen, Umgebungstemperatur oder Luftströmungen erzeugte Kraft sammeln und sie an die Sensoren des Werkzeugsystems abgeben, werden Batterien nicht länger benötigt“, erklärt der Experte für Drehmaschinen. Durch die Bündelung überschüssiger Ressourcen mithilfe eines Sammelsystems lassen sich somit ganz nebenbei Einsparungen vornehmen.

Anzeige

Mitdenkende Werkzeuge

Neben der Reduktion der Energieaufnahme steht der Trend zu nachhaltigem Zerspanen im Zeichen präventiver Technologien. Zum Beispiel begünstigen Maßnahmen wie die regelmäßige Schaltung von Wartungsintervallen die längere Haltbarkeit der Werkzeuge. Dabei informieren digitale Sensoren im Inneren der Anlage das System über den Maschinenzustand: Durch die Ermittlung von Kennwerten lassen sich Regelkreise aufsetzen, die wiederum die Erhöhung der Werkzeugstandzeit ermöglichen.

Die Verknüpfung zwischen Messtechnik und Maschinen reduziert nicht nur Ausschuss, sondern ermöglicht eine frühzeitige Ermittlung von Feedback über mögliche Prozessbehinderungen. „Um eine eventuelle Beschädigung der Bauelemente oder Werkzeuge zu verhindern, liefert das System Informationen über die Position der Schneidelemente. Als Schlüsseltechnologie im Hinblick auf Nachhaltigkeit und Werkzeugeffizienz fungiert allerdings der digitale Zwilling, der ein exaktes Abbild des Produktionsmittels wiedergibt“, erläutert Dreher. Eine Kombination aus gesammelten Echtzeitdaten und Algorithmen bildet den digitalen Zwilling in einem virtuellen Raum ab. Diese zentral zugängliche Plattform empfängt alle Daten über den Zustand der Werkzeuge und ist sukzessive mit weiteren Informationen über die Fertigung erweiterbar. Somit stehen Bearbeitungs- und Produktinformationen für den Anwender jederzeit zur Verfügung. Neben dem Erfassen von Störfaktoren oder möglichen Beschädigungen der Werkzeuge lassen sich gleichzeitig auch Herstellungsprozesse virtuell planen, testen und optimieren.

Instandhaltung aus der Wolke

Vor dem Hintergrund der Industrie 4.0 zählt die Vernetzung der einzelnen Maschinen zu einem reibungslosen Gesamtkreislauf zu den Hauptzielen. Cloudbasierte Softwarelösungen leisten hier etwa beim Werkzeugmanagement digitale Abhilfe. Indem das Programm sich sowohl um die Einstellung als auch die Aufbereitung und Optimierung der Fertigungsmittel kümmert, kann ein Großteil der Zeit des Anwenders, der diese Aufgaben üblicherweise manuell bewältigt, eingespart werden. Angefallene Prozessdaten speichert die Cloud und fungiert darüber hinaus als Schnittstelle für unterschiedliche Nutzer, indem sie die Werte auf einer Plattform für alle zur Verfügung stellt. „Doch nicht nur digitale Zwillinge, sondern auch Informationen wie Schnittdaten oder die Anzahl der Wiederaufbereitungen hält die Plattform bereit“, so Dreher. Zudem ermöglichen Cloud-Lösungen die Vernetzung über die Unternehmensgrenze hinweg und führen Werkzeughersteller, Dienstleister und Zerspanungsbetrieb näher zusammen, was somit die Kooperation der verschiedenen Akteure optimiert. „Als Bindeglied zwischen smarten Maschinen und Anwendern kombiniert die Cloud moderne Technologien mit bewährten Fertigungsmethoden und dient als Basis für nachhaltiges Zerspanen im digitalen Zeitalter der Industrie 4.0“, schließt Dreher ab.

Nach Unterlagen von Drehertec / ag

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Simulation

"Grüne" Ziele ansteuern

Veränderte Klimaziele, Nachhaltigkeitserwartungen der Kunden und der Zwang zur Reduzierung der Abfallmengen fordern die Industrie, zukunftsweisende energieeffiziente Innovationen zu realisieren. Weitermachen mit der vorhandenen Technologie ist...

mehr...
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Nachhaltigkeit

Messe-Auftritte klimaneutral gestalten

Das Thema Nachhaltigkeit gewinnt für die Wirtschaft in Zukunft immer mehr an Bedeutung: So müssen in der Öffentlichkeit stehende Unternehmen mit mehr als 500 Mitarbeitern, gemäß einer Richtlinie der Europäischen Kommission, ab 2017...

mehr...