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DER KONSTRUKTEUR 4/2016

DER KONSTRUKTEUR 4/2016

INDUSTRIE 4.0 I

INDUSTRIE 4.0 I FOKUSTHEMA STATEMENT Dr. Tim Bendig, Leiter Strategisches Marketing & Corporate Communications Nach wie vor werden Energieeffizienzbetrachtungen überwiegend auf Komponentenebene unternommen, resultierend aus staatlichen Vorgaben. Die IE-Einstufungen von Motoren sind dafür genauso ein Beleg, wie die Energielabel einzelner Haushaltsgeräte. Eine Bewertung der Energieeffizienz für die Erledigung einer definierten Aufgabe findet in der Regel jedoch nicht statt. Dabei lässt sich mit einer Systemoptimierung eine wesentlich bessere Ressourceneffizienz erreichen, als mit dem kostspieligen Herumfeilen an Wirkungsgrad im Bemessungspunkt, der sich nur auf homöopathischem Niveau verbessern lässt. Gesamtzusammenhänge sind gefragt – und Systeme, die sich selbst optimieren, um gerade auch bei Teillast so sparsam wie nur möglich zu arbeiten. Die Ressourceneffizienz ist deshalb aus Sicht von Lenze ein integraler Bestandteil der Industrie 4.0. 03 Durch die Trennung von Einspeise- und Rückspeisepfad können beide Zweige separat ausgelegt werden, was eine exakte Dimensionierung je nach Bedarf der Anlage ermöglicht 40 kW. Die dafür notwendige Technik gestaltete sich allerdings so komplex und kostspielig, dass sich Realisierung nur auf den kos-metischen und nicht auf den betriebswirtschaftlichen Nutzen des Anwenders abstützen ließ. Zudem treten auch heute noch immer wieder Fragestellung zur Netzverzerrung aufgrund von Oberschwingungen auf. IE3 und Teillastoptimierung: Das ist heute Was bietet das Heute für eine energieeffiziente Antriebstechnik? Ausgehend von der Komponentenebene beginnt sich der Blick langsam auf das Zusammenspiel mehrerer Elemente zu erweitern. Gestern war nur der Motor interessant, was durchaus dazu führte, einen vermeintlich effizienten IE2-Motor gerne mal mit einem wirkungsgradschwachen Schneckengetriebe zu kombinieren – normseitig völlig in Ordnung, effizienzseitig eine mittlere Katastrophe. Heute prägen bereits IE3-Motoren das Bild in Anwendungen mit festen Drehzahlen, und Lenze kombiniert diese bei der neuen Getriebebaureihe g500 mit höher übersetzten Stufen. Auch wenn der Verbundgedanke wächst – die rechtliche Seite betrachtet noch immer nicht den Energieverbrauch der Getriebe. Bei den geregelten Anrieben kommen ebenfalls verstärkt IE3-Motoren zum Einsatz. Lenze erweitert das Ganze aktuell mit weiteren Verbrauchsoptimierungen vor allem im Teillastbereich mit der Funktion VFCeco zur Anpassung des Magnetisierungsstroms. Heute lassen sich selbst anspruchsvolle Mehrachsanwendungen auf SLF. DA BEWEGT SICH WAS. Kugellager und Rollenlager von 30 mm bis 1600 mm Außendurchmesser in verschiedenen Ausführungen Spindeleinheiten Bohr-, Fräs- und Drehspindeln Spindeln mit angeflanschtem bzw. integriertem Motor Spindeln für spezielle Einsatzgebiete NEU! Rekonditionierung von Wälzlagern Spindel- und Lagerungstechnik Fraureuth GmbH Fabrikgelände 5 D-08427 Fraureuth Tel.: +49 (0) 37 61 / 80 10 Fax: +49 (0) 37 61 / 80 11 50 E-Mail: slf@slf-fraureuth.de www.slf-fraureuth.de SLF.indd 1 24.03.2016 13:43:02 20 Der Konstrukteur 4/2016

STATEMENT Prof. Dr. Holger Borcherding, Fachlicher Leiter Bereich Innovation Lenze Die Entwicklung der Antriebs- und Steuerungstechnik gestern, heute, morgen und übermorgen zeigt, dass vor allem mechatronische Integration, funktionale Vernetzung und Systemintegration ein wirksames Mittel sind zur Steigerung der Energieeffizienz. Mit den Möglichkeiten der Industrie 4.0 werden Maschinen noch besser in der Lage sein, sich in einem Produktionsverbund auf Basis der situativen Auslastung selbstständig zu optimieren und miteinander abzustimmen. den Punkt genau auslegen und somit optimieren – was bei Lenze in der Weiterentwicklung des Antriebsauslegungstools Drive Solution Designer (DSD) sichtbar wird. Und der Zwischenkreisverbund von gestern? Lenze hat ihn – auch mit Hilfe des DSD – erweitert um dedizierte Berechnungsmöglichkeiten, die letztlich dazu dienen, Energieeinsparungen bis 30 % zu erzielen. Weniger Verschwendung durch Stand-by: Das kommt morgen Gestern und heute zeigen, wie sukzessive immer mehr Software, Mechatronik sowie das vernetzte Verständnis für eine Applikation Einzug halten, um die Antriebstechnik effizienter zu gestalten. Beim Morgen wird eine Herausforderung darin bestehen, wie sich vor allem die Standby-Leistungen gleichermaßen wirksam und betriebssicher eliminieren lassen. Dazu ist es notwendig, noch mehr den Kontext einer Gesamtproduktion in die Maschinenentwicklung einfließen zu lassen. Auf Komponentenebene rechnet Lenze damit, dass der sparsame Stand-by- Betrieb genauso Thema sein wird, wie die weitere Einsparung von Getriebestufen oder die Beerdigung des Schne-ckengetriebes. Bei drehzahlvariablen Antrieben bestimmen IE4-Motoren mit Regelung das Bild, neue Effizienzbewertungen von Systemen halten Einzug, was bereits mit der neuen Eco-Design-Norm DIN EN 50598 erkennbar ist. Das Ganze wird begleitet durch neue Werkstoffe, die Möglichkeiten schaffen, Geräte noch kompakter zu bauen und die Eigenverluste weiter zu senken. Bestes Beispiel dafür: Die neuen Frequenzumrichter i500, die Lenze erstmals auf der SPS IPC Drives 2015 in Nürnberg der breiten Öffentlichkeit zeigte. Auch das Thema der Energierückspeisung erhält neue Dynamik. Bei Lenze mit einem ganz neuen Weg. Weil sich bei der Active Front End Technik (AFE) von Gestern die Energieeinsparungen nur zu einem recht hohen Preis, gepaart mit viel Arbeit erschließen ließen, hat Lenze gemeinsam mit Partnern aus dem Spitzencluster „it’s OWL“ ein ganz neues Rückspeisekonzept entwickelt, das auf der Hannover Messe 2016 erstmals als „echtes“ produkt präsentiert wird. Ein Konzept, welches sich vergleichen lässt mit einem verteilten, dezentralen DC- Netz – in dem der Zwischenkreis quasi seinen Schaltschrank verlässt und damit offener wird für alle Teilnehmer eines Systems. Die Bremsenergie wird zuerst einmal direkt zu Verbrauchern über das DC-Netz verteilt und der Rest wird durch eine skalierbare Rückspeisung, gerade so groß wie hierfür benötigt, genutzt und nicht in einem Bremswiderstand verheizt. Auf Auslegungsebene wird es zu einer Anbindung von Softwarewerkzeugen wie dem DSD an die Entwicklungsebene des Maschinenbaukunden kommen. Damit wird der Weg frei für weitere Optimierungen und eine besseren Orientierung an den tatsächlichen Bedürfnissen der Produktion an die eingesetzten Maschinen. Auf der Nutzungsebene führt diese Entwicklung zu neuen Messverfahren innerhalb eines übergreifenden Energiemanagements sowie individuellen Kennlinienfeldern, die alle Betriebszustände abdecken – umso die Teillastverluste zu senken. Energetische Selbstoptimierung: Das Ziel für übermorgen Industrie 4.0: Die Zusammenhänge cyberphysischer Systeme lassen sich übermorgen dafür nutzen, die Energieeffizienz weiter zu verbessern, weil Maschinen durch höhere Freiheitsgrade automatisch erkennen, wann und wie sie ihren Betrieb optimieren können. Die Herausforderungen der Zukunft werden folglich noch mehr darin bestehen, Maschinen und Anlagen nicht auf einen Nennpunkt hin auszulegen, sondern sie so auszurüsten, dass sie ihren für die Erledigung der definierten Aufgabe benötigten Energiebedarf unter Nebenbedingungen, wie beispielsweise Zeit, selbst minimieren können. Dann könnte von einer intelligenten, dynamischen Auslegung der Maschinen- und Anlagenperformance die Rede sein. Energetisch betrachtet handelte es sich dann um eine Industrie 4.1 Lösung. www.lenze.com/de 09.–11. NOVEMBER 2016 MESSEZENTRUM BAD SALZUFLEN Fluidtechnik www.fmb-messe.de VIELFALT FÜR DEN MASCHINENBAU Werkstoffe/Werkzeu Werkstoffe/Werkzeuge Schutz- und Sicherheits Fluidtechnik Elektrotechnik Schutz- und Sicherheitstechnik Elektrotechnik Steuerungstechnik Montage- und Handhabungstechnik Messtech Mechatronische Systeme Mechatronische Systeme Antriebstechnik IT/Softw Automatisierungstechnik Laser- und Plasmatechnologie Maschinenteile, Baugruppen und Systeme Laser- und Plasmatechnolo IT/Software Montage- und Messtechnik Handhabungstechnik Automatisierungst Maschinenteile, Baugruppen und Systeme Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe: Halle 16, Stand A04

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