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Mit der richtigen Technologie am richtigen Ort… die Effizienz um 20 Prozent verbessern. * Ganzheitliche Bewertung der Energieeffizienz alternativer Technologieketten Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion BEAT [an der richtigen Stelle sparen]* www. effizienzfabrik.de

Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

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Mit der richtigen Technologie am richtigen Ort…die Effizienz um 20 Prozent verbessern.

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Page 1: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Mit der richtigen Technologie am richtigen Ort… die Effizienz um 20 Prozent verbessern.

* Ganzheitliche Bewertung der Energieeffizienz alternativer Technologieketten

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

BEAT

[an der richtigen Stelle sparen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 2: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

BEAT

Ziel des Projekts BEAT ist die Entwicklung eines Softwaretools, das Unter-nehmen bei der Auswahl der effizientesten Technologiekette für den Zerspa-nungsprozess unterstützt. Dazu werden die realen Energie- und Stoffströme einzelner Prozessschritte erfasst und ihren Verursachern zugeordnet. Die Daten werden mit physikalischen Wirkprinzipien abgeglichen und dann zur Bildung von Kennwerten für die Beurteilung der Energie- und Ressourcen-effizienz herangezogen. So lassen sich Technologieketten bilanzieren und mögliche Alternativen energetisch bewerten. Die Ergebnisse des Projekts werden in einem Leitfaden zur energetischen Prozess auslegung mechani-scher Fertigungsverfahren zusammengefasst und in einer Datenbank hin-terlegt, auf die ein Softwaretool zugreifen kann. Aufgrund der belastbaren Datenbasis ermöglicht BEAT kurzfristige Verbesserungen in der mechani-schen Fertigung und eine langfristige kostenoptimale Produktions planung. Seine Praxistauglichkeit stellt das Softwaretool bei Demonstrations-anwendungen in der Fertigung von Zahnrädern eines Schaltgetriebes und von Ventilen für Dieseleinspritzinjektoren unter Beweis. Diese Projektergeb-nisse sind direkt auf Anwender aus der spanenden Fertigung übertragbar.

Koordination: Daimler AG, Mannheim Dipl.-Ing. Wolfram ZimmermannTel: 0160 8658805 Fax: 0711 [email protected] Weitere Projektpartner: WZL und IEM der RWTH Aachen, Aachen Effizienz-Agentur NRW, Duisburg PE International Experts in Sustainability, Leinfelden-Echterdingen Robert Bosch GmbH, Gerlingen-Schillerhöhe

Ganzheitliche Bewertung der Energieeffizienz alternativer Technologieketten

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 3: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Gute Prognose für den Energieverbrauch…führt zu effizienteren Werkzeugmaschinen.

* Effiziente Produktionsmaschinen durch Simulation in der Entwicklung

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

e-SimPro

[Klasse statt Masse]*

www. effizienzfabrik.de

Page 4: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

e-SimPro

Die Forderung nach immer niedrigeren Produktionskosten führt dazu, dass zunehmend auch der Faktor Energieeffizienz bei Werkzeugmaschinen in den Fokus rückt. Ein bis heute ungelöstes Problem liegt darin, dass der zu erwartende Energieverbrauch von den Herstellern nicht quantifiziert wer-den kann. Die Folge sind häufig anzutreffende Überdimensionierungen oder energetisch ungünstig gesteuerte bzw. betriebene Komponenten. Um in Zukunft eine Beurteilung der Gesamtwirtschaftlichkeit von Werkzeug-maschinen zu ermöglichen, wird im Projekt e-SimPro ein Softwaretool zur Simulation des Energiebedarfs entwickelt. Ziel ist die komponentenbezo-gene Quantifizierung des Energieverbrauchs für die Anwendungsfälle „Aus-legung in der frühen Entwicklungsphase“ und „Simulation des Energie-bedarfs für eine konkrete Fertigungsaufgabe, die jeweils eine andere Detailtiefe der Simulationsmodelle benötigen. In einem Pilotprojekt wird dazu das Simulationstool von den Projektpartnern für die zuvor beschriebe-nen Anwendungsfälle eingesetzt. Darauf aufbauend werden exemplarisch energieoptimierte Maschinen- und Komponentenkonzepte gemeinsam von Herstellern und Betreibern entwickelt und erprobt. Andere Unternehmen können die Projektergebnisse über Lizenzmodelle und durch Einbindung der Software in andere Simulationsumgebungen nutzen.

Koordination: EMAG Salach Maschinenfabrik GmbH, Salach Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang RummelTel: 07162 17-251 Fax: 07162 17-260 [email protected] Weitere Projektpartner: FESTO AG & Co. KG, Esslingen HANDTE Umwelttechnik GmbH, Tuttlingen HYDAC International GmbH, Sulzbach Siemens AG, Erlangen Steinmeyer GmbH & Co. KG, Albstadt Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschi-nen (PTW), TU Darmstadt Volkswagen AG, Salzgitter

Effiziente Produktionsmaschinen durch Simulation in der Entwicklung

www.esimpro.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

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Klimaschutz beginnt im Badezimmer…mit Sanitärkeramik aus fehlerfreiem Guss.

* Effiziente Reparatur von Sanitärkeramiken

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

EcoRepair

[Sauber bleiben]*

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Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

EcoRepair

In der Herstellung von Sanitärkeramik konnte der vergleichsweise hohe Energieverbrauch bereits durch moderne Verfahrenstechniken wie den Druckguss gesenkt werden. Für die Reparatur von Glasurfehlern, die in der Produktion von Sanitärkeramik zwangsläufig auftreten, ist jedoch nach wie vor ein hoher zusätzlicher Energieaufwand erforderlich. Die Entwicklung neuartiger Reparaturwerkstoffe und Brennöfen soll die Energieeffizienz deutlich erhöhen. Glasartige Beschichtungen und sogenannte Nanobin-der härten bei deutlich niedrigeren Temperaturen aus als herkömmliche Glasuren und eignen sich damit hervorragend als ressourcenschonende Werkstoffe für die Keramikreparatur. Die Materialeigenschaften werden im Rahmen des Projekts sukzessive optimiert. Ergänzend erfolgt die Entwick-lung einer Thermoprozessanlage für das Niedertemperatursintern, so dass insgesamt circa 30 Prozent weniger Energie benötigt wird als beim her-kömmlichen Fertigungsprozess für Sanitärkeramik. Mit der Kombination aus neuartigen Materialien und dem darauf abgestimmten Thermoprozess könnte allein am Standort des Industriepartners der jährliche Energiebedarf um bis zu 15 Gigawattstunden verringert und damit der CO2-Ausstoß um etwa 3.000 Tonnen gesenkt werden.

Koordination: Villeroy & Boch AG, Mettlach Dipl.-Chem. Thomas AgnéTel: 06864 81-1345 Fax: 06864 [email protected] Weitere Projektpartner: inomat GmbH, Neunkirchen Keramischer OFENBAU GmbH, Hildesheim Leibniz-Institut für Neue Materialien GmbH, Saarbrücken

Effiziente Reparatur von Sanitärkeramiken

www.ecorepair.info

Page 7: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Von wegen Blechlawine…mit neuen Werkstoffkombinationen zu intelligenten Bauteilen.

* Effiziente Fertigungsprozessketten mit integrativen Beschichtungstechnologien

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

EFFICOAT

[Einfach glänzend]*

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Page 8: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

EFFICOAT

In der Automobilindustrie werden zunehmend höhere Ansprüche an die Effizienz und die Wirtschaftlichkeit von Prozessen gestellt, die die kon-ventionelle Blechbauweise nicht erfüllen kann. Gleichzeitig müssen die Bauteile in konsequenter Leichbauweise ausgeführt werden, um das Gesamtfahrzeuggewicht weiter zu reduzieren. Die Herstellung von ein-schaligen Hybridbauteilen mit lackierfähigen Class-A Oberflächen in Thermoplast bauweise ist derzeit nicht Stand der Technik. Das Verbund-projekt EFFICOAT soll hier Abhilfe schaffen und zugleich Ressourcen-einsparungen von bis zu 50 Prozent ermöglichen. Die Technologie-entwicklung findet an einem generischen Demonstrator statt, mit dessen Hilfe neuartige Werkstoff- und Verfahrenskombinationen entwickelt wer-den. Die ressourcenschonende Vorbehandlung von Blechbauteilen, die in-situ Einbettung von Antennen-, Aktoren- und Sensortechnik sowie die Entwicklung einer innovativen Beschichtungstechnologie für Spritzgieß-bauteile „In-Mould Beschichtung“ sind Schwerpunkte der Arbeiten. Darauf aufbauend wird ein integrales Werkzeugsystem für eine Realanwendung – PKW Heckklappe – entwickelt. Die Ergebnisse von EFFICOAT können auf andere Komponenten in vollem Umfang übertragen und von Unterneh-men der Automobilindustrie und anderen Branchen genutzt werden.

Koordination: Peguform GmbH, Bötzingen Dipl.-Ing. Timo SchwarzTel: 07663 61-2772 Fax: 07663 61-2475 [email protected] Weitere Projektpartner: Anchor Lamina GmbH, Chemnitz GWK Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH, Kierspe KraussMaffei Technologies GmbH, München Plasmatreat GmbH, Steinhagen Technische Universität Chemnitz, Chemnitz Volkswagen AG, Wolfsburg

Effiziente Fertigungsprozessketten mit integrativen Beschichtungstechnologien

Page 9: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Effizienz leicht gemacht…und das Gewicht durch Kunststoffeinsatz reduzieren.

* Effiziente Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

EffiPressOR

[Leicht machen]*

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Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

EffiPressOR

Thermoplastische Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) werden in hochauto-matisierten Prozessen insbesondere im Automobilsektor eingesetzt. Dabei kommen vor allem langfaserverstärkte Formmassen (LFT) mit gezielten Verstärkungen aus endlosfaserverstärktem Material (EFT) zum Einsatz. Derzeit werden in der Herstellung Halbzeuge verwendet, die neben einem Energieverbrauch aufgrund der Wiedererwärmung auch sehr teuer sind. Ziel des Projekts EffiPressOr ist direkte Herstellung endlosfaserverstärkter Komponenten ohne Halbzeuge, um so mindestens 20 Prozent Energie-einsparung und mindestens 10 Prozent Gewichtsreduktion zu erreichen. Um das Bauteil noch besser auf die Belastungsbedingungen anzupassen, sollen zudem die langfaserverstärkte Komponenten definiert und endkon-turnah abgelegt werden können. Dazu werden etablierte Technologien anhand eines Demonstrators so kombiniert und weiterentwickelt, dass die gesamte Prozesskette in einen Aufheizzyklus integriert wird und somit der Zwischenschritt über das Halbzeug entfällt. Zur ganzheitlichen Betrach-tung müssen Kenntnisse über die Temperaturverteilungen während der einzelnen Fertigungs teilprozesse durch rechnerische Modellbildung und Versuchsreihen erarbeitet werden. Die Projektergebnisse können über den Automobilbau hinaus in vielen Branchen mit Leichtbauanwendungen (z. B. Luftfahrt und Transportwesen) eingesetzt werden.

Koordination: KUKA Systems GmbH, Augsburg Thomas KuglerTel: 0821 797-2400 Fax: 0821 797-2087 [email protected] Weitere Projektpartner: Christian Karl Siebenwurst Modell- und Formenbau GmbH & Co. KG, Dietfurt Extruder Experts GmbH & Co. KG, Monschau Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Kaiserslautern Jacob Composites GmbH, WilhelmsdorfSimpaTec Simulation &Technology Consulting GmbH, Aachen

Effiziente Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden

www.ivw.uni-kl.de/2186.8.html

Page 11: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Den effizienten Dreh finden…und die Kernkomponente der Werkzeugmaschine optimieren.

* Effiziente Motorspindel für Werkzeugmaschinen

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

EnergieMSP

[Die perfekte Welle]*

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Page 12: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

EnergieMSP

Der tatsächliche Energieverbrauch ist den Anwendern von Werkzeug­maschinen meist unbekannt. Eine durchschnittliche Dreh­, Fräs­ oder Schleifmaschine emittiert indirekt jährlich so viel CO2 wie zehn Pkw. Für die­sen signifikanten Verbrauch sind nicht nur die Hauptspindel als Kernkompo­nente von Werkzeugmaschinen, sondern auch deren Peripherieaggregate, wie zum Beispiel Kühlung, Schmierung und Hydraulik verantwortlich. Der Energieaufwand bei der Maschinenbenutzung hängt dabei stark vom Auf­bau des Spindelmotors und der Konzeption der Stromspeisung der Antriebe ab. Hier verbirgt sich noch ein großes Potenzial zur Erhöhung der Effizienz. Das Projekt EnergieMSP analysiert zunächst die Einsparmöglichkeiten der Motorspindel als Kernkomponente von Werkzeugmaschinen in allen Betriebsbereichen und optimiert dann entsprechend den Verbrauch der einzelnen Spindelkomponenten. Schwerpunkte dabei sind der Aufbau des Antriebsmotors und die Konzeption der Speisung, die Lagerung, das Spann­system, die Drehdurchführung sowie der Rotor. Während der Projektlaufzeit soll eine optimierte Motorspindel aufgebaut werden, deren Energiebedarf um 25 Prozent gesenkt wurde – und das bei gleich bleibender Leistungs­fähigkeit.

Koordination: Franz Kessler GmbH, Bad Buchau Dr.-Ing. Uwe RondéTel: 07582 809­122 Fax: 07582 809­348uronde@franz­kessler.de Weitere Projektpartner: ARADEX Aktiengesellschaft, Lorch MAPAL Präzisionswerkzeuge Dr. Kress KG, Aalen Mecatronix GmbH, Darmstadt Ott­Jakob Spanntechnik GmbH, Lengenwang Schaeffler KG, Schweinfurt Technische Universität Darmstadt, Darmstadt

Effiziente Motorspindel für Werkzeugmaschinen

www.energiemsp.de

Dieses Forschungs­ und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 13: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Stahl steckt voller Energie… und diese bleibt nicht ungenutzt.

* Effizientes Massivumformen von Stahl

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

EnERmass

[Ideen schmieden]*

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Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

EnERmass

In der Stahlverarbeitung ist eine hohe Prozessenergie kaum vermeidbar. Bei der Massivumformung gilt es, den Stahl auf eine Temperatur zwischen 1200 und 1300 Grad Celsius zu erhitzen. Das Projekt ENERMASS hat zum Ziel, die in der Herstellungskette „Warmmassivumformteil“ eingesetzte Energiemenge zu vermindern oder zu nutzen und Material zu sparen. Der Materialeinsatz kann durch optimierte Vorformprozesse und eine geeig-nete Werkzeugkonstruktion reduziert werden. Um den Energieeinsatz zu vermindern, sind drei Maßnahmen geplant. Die in den Bauteilen oder im Materialüberschuss gespeicherte Prozesswärme wird gesammelt, weiterge-leitet und in nutzbare Energieformen umgewandelt. Die für das Umformen notwendige Erwärmungsenergie soll mit Hilfe eines neuartigen auf Supra-leitern basierendem Erwärmungsverfahren und der Optimierung der induk-tiven Erwärmung verringert werden. Die Rückführung von Prozesswärme zur Erwärmung des Stahls sowie die Erhöhung der Kühltemperaturen in den Induktionsanlagen helfen dabei, weitere Energiemengen einzu sparen. Von den Projektergebnissen können Unternehmen der umformenden Fertigungs industrie unmittelbar profitieren.

Koordination: Industrieverband Massivumformung e. V., Hagen Dipl.-Math. Sabine WiddermannTel: 02331 9588-33 Fax: 02331 [email protected] Weitere Projektpartner: CDP Bharat Forge GmbH, Ennepetal Fachhochschule Südwestfalen – LFM , Iserlohn Hirschvogel Umformtechnik GmbH, Denklingen MAHLE Brockhaus GmbH, Plettenberg Rasche Umformtechnik GmbH & Co. KG, Plettenberg SMS Elotherm GmbH, Remscheid Zenergy Power GmbH, Rheinbach

Effizientes Massivumformen von Stahl

Page 15: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Schweißen verbindet…mit neuen Zusatzwerkstoffen und effizienten Technologien.

* Effiziente thermische Fügeverfahren

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

ENERWELD

[Schweiß-treibend]*

www. effizienzfabrik.de

Page 16: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

ENERWELD

Beim Zusammenfügen metallischer Werkstoffe durch Schweißen standen bisher die Produktivität und Machbarkeit im Vordergrund. Nun sollen die thermischen Fügeverfahren auf ihre Energieeffizienz geprüft und dahin-gehend optimiert werden. Der Energiebedarf beim Schweißen kann durch den Einsatz neuartiger hochfester Zusatzwerkstoffe auf Eisenbasis, die bei niedrigeren Temperaturen schmelzen als herkömmliche Zusatzwerkstoffe, deutlich gesenkt werden. Zudem führen die Verringerung des Schmelz-badvolumens und eine höhere Prozessgeschwindigkeit zu weiteren erheblichen Energieeinsparungen. Ergänzend wird die Technik moderner Schweißanlagen (Laserstrahl-, Lichtbogen und Rührreibschweißen) weiter-entwickelt. Alle Prozessketten der thermischen Fügeverfahren sollen unter dem Gesichtspunkt der Energie- und Ressourceneffizienz bewertet und Demonstratoren (Kranausleger, Baggerschaufel, Bumper, Achsträger und Hutprofil) angefertigt werden. Ein auf den Ergebnissen basierendes Soft-waretool unterstützt die Planung und Vertrieb der Anlagenhersteller dabei, den Ressourcenverbrauch der innovativen Prozessketten zu vergleichen und entsprechend auszuwählen.

Koordination: Technische Universität Berlin, Berlin Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb -IWF Prof. Dr.-Ing. habil. Johannes WildenTel: 030 314-28247 Fax: 030 [email protected] Weitere Projektpartner: Benteler Automobiltechnik GmbH, Paderborn EWM Hightec Welding GmbH, Mündersbach JENAOPTIK Laser, Optik, Systeme GmbH, Jena JENOPTIK Automatisierungstechnik GmbH, Jena KLAAS ALU-KRANBAU GmbH, Ascheberg PLATOS Planung technisch-organisatorischer Systeme GmbH, Herzogenrath RIFTEC GmbH, Geesthacht RWE Power AG, FrechenWelding Alloys Deutschland Schweißlegierung GmbH, Wachtendonk

Effiziente thermische Fügeverfahren

www.enerweld.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 17: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Die Stellschrauben kennen…um den Energie- und Hilfsstoffverbrauch zu senken.

* Energie- und hilfsstoffoptimierte Produktion

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

EnHiPro

[unter die Lupe nehmen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 18: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

EnHiPro

Ein wesentlicher Teil des Verbrauchs an Energie (z.B. Strom) und Hilfsstoffen (wie Schmiermittel, Wasser) wird in Deutschland durch kleine und mittel-ständische Unternehmen verursacht. Doch gerade diesen Firmen fehlt es oft an geeigneten Instrumentarien, mit deren Hilfe sich der Energie- und Hilfsstoffaufwand in der Produktion analysieren lässt. So können Groß-verbraucher oft nicht eindeutig identifiziert werden, und Maßnahmen zur Effizienzsteigerung lassen sich nur schwer bewerten. Mit einer auf Ener-gie- und Hilfsstoffmessungen basierten Analysemethodik wird das Projekt EnHiPro Abhilfe schaffen. Wichtige Schritte hierbei sind die Integration von Verbrauchsmessungen in die betriebliche Datenwelt (z.B. ERP-System) sowie die Anbindung geeigneter Visualisierungs- und Bewertungswerk-zeuge. Darauf aufbauend können kontinuierlich Maßnahmen zur Verbes-serung des Energie- und Hilfsstoffeinsatzes abgeleitet werden. Nach der Demonstrationsanwendung bei den Industriepartnern im Projekt wird ein Maßnahmenkatalog entwickelt, der branchenübergreifend von vielen pro-duzierenden Unternehmen genutzt werden kann.

Koordination:Introbest GmbH & Co. KG, Fellbach Dipl.-Ing. Thomas LackerTel: 0711 520480-11 Fax: 0711 520480-99 [email protected] Weitere Projektpartner: ifu Hamburg GmbH, Hamburg Intronic GmbH & Co., Waiblingen mts Maschinenbau GmbH, Mengen Spinnweberei Uhingen GmbH, Uhingen SSV Software Systems GmbH, Hannover Syslog GmbH, Ingersheim

TU Braunschweig, IWF, Braunschweig PD Dr.-Ing. Christoph HerrmannTel: 0531 391-7149 Fax: 0531 391-5842 [email protected]

Energie- und hilfsstoffoptimierte Produktion

www.enhipro.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 19: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Nicht nur heiße Luft… mit innovativer Ofentechnik für keramische Bauteile.

* Energieeffiziente Prozesse für die Keramikherstellung

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

ENITEC

[Weniger ist Mehr]*

www. effizienzfabrik.de

Nutzwärme Nutzwärme

Verluste Verluste

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ENITEC

Der energieaufwändigste Herstellungsschritt in der Produktion technischer Keramiken ist die Wärmebehandlung. Das Entbindern und Sintern erfolgt zumeist in mit Strom oder Gas beheizten Öfen und ist gekennzeichnet durch lange Prozesszeiten, hohe Temperaturen, zum Teil mehrfaches Auf-heizen des Brennguts sowie einen hohen Anteil an Brennhilfsmitteln. Das Projekt ENITEC arbeitet daran, eine Energieeinsparung von bis zu 40 Prozent bei der Herstellung technischer Keramiken zu erzielen. Mittels der Analyse der physikalisch-chemischen Hintergründe sowie der Entwicklung neuer, innovativer Ofentechnologien sollen potenzielle Einsparpotentiale iden-tifiziert und verifiziert werden. Es werden Methoden erarbeitet, mit deren Hilfe die energieaufwändigsten Schritte wie mehrfaches Aufheizen, Heiß-pressen und Nachbearbeitung entweder vollständig eliminiert werden oder der notwendige Energieaufwand deutlich reduziert wird. So kann mittels neuartiger Ofenkonzepte eine effizientere Nutzung des Ofenraumes eine drastische Reduzierung der Brennhilfsmittel bewirken. Die Optimierung der Sinterprogramme führt zu einem geringeren Verzug der Teile und somit zu einer effizienteren Nachbearbeitung. Eine wichtige Voraussetzung für alle Arbeiten sind in-situ Messmethoden und die auf diesen Daten aufbauende Simulation der Prozesse.

Koordination: CeramTec AG, Lauf Dr.-Ing. Peter StinglTel: 09123 77-252 Fax: 09123 77-485 [email protected] Weitere Projektpartner: BCE Special Ceramics GmbH, Mannheim Eisenmann Maschinenbau KG, Böblingen FCT Systems GmbH, Rauenstein Fraunhofer-Institut für Silicatforschung – ISC, Würzburg Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik – IWM, Freiburg LAPP Insulator GmbH & Co. KG, Wunsiedel

Energieeffiziente Prozesse für die Keramikherstellung

www.enitec.org

Page 21: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Energieverbrauch auf Tauchstation…durch effiziente Textilveredlungsverfahren.

* Effiziente Prozesse in der Textilveredlung

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

ENTEX

[In trockene Tücher bringen]*

www. effizienzfabrik.de

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ENTEX

Praktisch alle Textilien durchlaufen während ihrer Herstellung mehrere Veredlungsprozesse, bei denen bestimmte Eigenschaften, wie Antipilling, Fleck- und Knitterschutz sowie Chemikalienbeständigkeit, erzeugt werden. Dazu werden momentan Techniken mit einem hohen Energieverbrauch eingesetzt, denn die Textilien müssen nach der Behandlung in Tauch bädern aufwändig getrocknet werden. Hier setzt das Projekt ENTEX an, in dem die energieintensiven Tauchapplikationen durch wasserarme Veredlungs-prozesse substituiert werden. Unter Einsatz der Sprühapplikation und der Coronabehandlung wird ein Minimalbeschichtungsverfahren entwickelt, das deutlich weniger Wasser benötigt. Weiterhin wird geprüft, inwieweit Oberflächeneffekte mit Hilfe der Plasmatechnik und dem Einsatz von Textilhilfsmitteln mit UV-vernetzenden Komponenten zu neuen Funktio-nalitäten führen können. Da bei den Unternehmen der textilveredelnden Industrie mittlerweile die Energiekostenanteile bei 25 Prozent bezogen auf den Umsatz liegen, sind die Anwendungspotenziale der neuen Technologie offensichtlich. Neben der Textilindustrie selbst können auch verbundene Branchen beispielsweise die Chemische Industrie und der Maschinenbau durch Erhöhung der Ressourceneffizienz von der Energieersparnis profitieren.

Koordination: Institut für Textil und Verfahrenstechnik, Denkendorf Dr. Volkmar von ArnimTel.: 0711 9340-237 Fax: 0711 9340-297 [email protected] Weitere Projektpartner: Ahlbrandt System GmbH, Lauterbach Clear Edge Filtration Germany GmbH, Krefeld J.G. KNOPF´S SOHN GmbH & Co.KG, Helmbrechts Rudolf GmbH, Geretsried

Effiziente Prozesse in der Textilveredlung

Page 23: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Angepasster Fahrstil…kann den Energieverbrauch von Werkzeugmaschinen um ein Drittel senken.

* Effizienter Energieeinsatz für Werkzeugmaschinen

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

EWOTeK

[Ideallinie]*

www. effizienzfabrik.de

Input Output Input Output

Verluste Verluste

Verb

rauc

her

Verb

rauc

her

Page 24: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

EWOTeK

40 Prozent der Betriebsausgaben für Werkzeugmaschinen sind Kosten für Energie und Medien. Dies zeigen exemplarische Studien. Ein weiterer Anstieg der Energiepreise und damit auch deren Anteil an den Betriebskosten ist zu erwarten. Im Projekt EWOTeK soll der Energieverbrauch von Werkzeug-maschinen durch eine intelligente Lastermittlung und geeignete Standby-Strategien gesenkt werden. Um die Transparenz des Energieverbrauchs zu erhöhen und die Einsparpotentiale genauer zu quantifizieren, sind zunächst grundlegende Messungen zum dynamischen Momentanenergieverbrauch von Werkzeugmaschinen und ihrer wesentlichen Komponenten erforder-lich. Auf dieser Grundlage sollen eine lernbasierte und/oder prädiktive Last-abschätzung, ein Konzept für abgestufte Standby-Betriebsarten und die Optimierung ausgewählter Komponenten entwickelt werden – dies sind zum Beispiel bedarfsorientierte Kühlkonzepte, energiesparende Hydraulik-konzepte und eine bedarfsgerechte Schmierung von Spindellagern. Anhand von Prototypen werden dann die erschlossenen Energiesparpotentiale auf-gezeigt. Eine transparente Darstellung der Kosten-Nutzen-Relation soll die Marktakzeptanz einer ressourcenschonenden und umweltfreundlichen Werkzeugmaschine mit energieeffizienten Komponenten und Betriebs-arten steigern.

Koordination: Gebr. HELLER Maschinenfabrik GmbH, Nürtingen Thomas DornTel: 07022 77-5311 Fax: 07022 77-165311 [email protected] Weitere Projektpartner: BKW Kälte-Wärme-Versorgungstechnik GmbH, Wolfschlugen Bosch Rexroth AG, Lohr am Main INDEX-Werke GmbH & Co. KG Hahn & Tessky, Esslingen Knoll Maschinenbau GmbH, Bad Saulgau Siemens AG, Erlangen Werkzeugmaschinenlabor RWTH Aachen

Effizienter Energieeinsatz für Werkzeugmaschinen

www.ewotek.de

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Page 25: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Feuer frei…für effiziente Technologien zur Wärmebehandlung hochfester Stähle.

* Passgenaue Bauteileigenschaften durch flexible Wärmebehandlung

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

FlexWB

[Maß schneidern]*

www. effizienzfabrik.de

Crash-Absorption

Crash-Absorption

Hohe FestigkeitB-Säule

Quelle: Audi AG

Page 26: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

FlexWB

Leichtbaukonzepte im Automobilbau sind ein wichtiger Ansatz, um CO2-Emissionen der Fahrzeuge zu senken. Hierzu kommen Bauteile aus hochfes-ten Stählen zum Einsatz, die zum Umformen thermisch vorbehandelt wer-den müssen. Diese Wärmebehandlung eröffnet gleichzeitig die Möglichkeit, maßgeschneiderte Werkstoffeigenschaften durch Zonen lokaler Festigkeit bzw. Duktilität zu erzeugen. An dieser Stelle setzt das Projekt FlexWB mit dem Ziel an, effiziente Prozessketten für eine ofenfreie Warmumformung zu entwickeln, die die Erzeugung lokaler Bauteileigenschaften ermöglichen. Im Fokus steht dabei die Integration des Verfahrens der Kontaktwärme-behandlung in die Warmumformprozesskette. Das Verfahren basiert auf der Wärmeübertragung durch direkten Kontakt zwischen zwei Kontakt platten als Wärmequelle und der Platine. Damit lassen sich flexible, mehrstufige Temperaturführungen in Teilzonen einer Platine realisieren und so lokale Werkstoffeigenschaften gezielt einstellen. Neben flexibleren Abläufen und der Schonung des Werkzeugs ist der geringe(re) Energiebedarf des neu-artigen Verfahrens ein weiterer Vorteil. Von der FlexWB-Technologie können alle Branchen mit dem Anwendungsbereich Leichtbau profitieren. Aufgrund des deutlich niedrigeren Investitionsbedarfs eröffnet sie auch KMUs den Einstieg in die Produktion von warmumgeformten Teilen.

Koordination: Neue Materialien Bayreuth GmbH, Bayreuth Prof. Dr.-Ing. Vasily PloshikhinTel: 0921 507-36 121 Fax: 0921 507-36 199 [email protected] Weitere Projektpartner: AUDI AG, Ingolstadt Daimler AG, Sindelfingen Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik, Chemnitz preccon robotics GmbH, Bayreuth Schuler SMG GmbH & Co. KG, Waghäusel SMS ELOTHERM GmbH, Remscheid ThyssenKrupp Steel Europe AG, Duisburg

Passgenaue Bauteileigenschaften durch flexible Wärmebehandlung

www.forschungsprojekt-flexible-waermebehandlung.de/

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 27: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Effizienz nimmt Gestalt an...durch funktionsorientierte Prozesslenkung und solide Qualitätsaussagen.

* Funktionsorientiert geregelte Mikrofertigungsprozesse

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

FunkProMikro

[Ideen versprühen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 28: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

FunkProMikro

Bei der Fertigung von Werkstücken sind Abweichungen von der Soll-Gestalt und ungewollte Einflüsse des Produktionsprozesses auf die Oberfläche unvermeidlich. Wesentlich für das Ergebnis ist jedoch, dass das gefertigte Werkstück seine vorgesehene Funktion erfüllt. Im Projekt FunkProMikro werden Methoden und Strategien zur Beschreibung der funktionsorientiert zulässigen Gestaltabweichungen, für die Fertigungsprozesslenkung und die Vorausbestimmung der zu erwartenden funktionalen Qualität von Werk-stücken entwickelt. Im Fokus der Betrachtung stehen dabei Mikrostruk turen und mikrostrukturierte Bauteile. Es gilt, eine Wissensbasis über die kau salen Zusammenhänge zwischen Werkstückgestalt und Funktionserfüllung auf-zubauen. Anhand von Teststrukturen mit unterschiedlichem Funktions-verhalten wird das Bauteilverhalten modelliert. Basierend auf einer modell-gestützten Prüftechnik werden funktionsorientierte Kennwerte abgeleitet. An konkreten Beispielen der Projektpartner aus den Bereichen des Motoren- und Druckmaschinenbaus werden die Methoden und Kennwert systeme erprobt und validiert. Durch modular aufgebaute Lösungswege sind die Ergebnisse auf ähnliche Prozesse und Produkte mit vergleichbar hohen funktionalen Anforderungen übertragbar.

Koordination: Werth Messtechnik GmbH, Gießen Dipl.-Ing. Thomas Wiedenhöfer(Leiter Forschungs- und Entwicklungskooperationen) Tel: 0641-7938-546 Fax: 0641-7938-742 [email protected] Weitere Projektpartner: Continental Automotive GmbH, Limbach-Oberfrohna Daimler AG, Mercedes-Benz Werk Mannheim, Mannheim Heidelberger Druckmaschinen AG, Wiesloch MAG Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH, Göppingen Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl Qualitätsmanagement und Fertigungsmesstechnik, Erlangen Karlsruher Institut für Technologie (KIT), wbk – Institut für Produktionstechnik, Karlsruhe

Funktionsorientiert geregelte Mikrofertigungsprozesse

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 29: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Weniger ist mehr…schlankeres Herstellverfahren spart Dampf und Strom.

* Integriertes Entwicklungszentrum für Spezialkautschuk

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

INTEK

[Profil zeigen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 30: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

INTEK

Für die Herstellung des Spezialkautschuks Butyl, wie er für Schläuche und die Innerliner von Reifen benötigt wird, werden noch heute Produktions-verfahren aus den 1940er Jahren angewandt. So erfordert einer der Pro-zessschritte eine Kühlung des Materials auf minus 100 Grad Celsius. Im Projekt INTEK wird ein neuartiges Herstellungsverfahren entwickelt, das den Energie verbrauch bei der Butylherstellung massiv senkt. Das Verfahren umfasst weniger Prozessschritte als das herkömmliche Vorgehen. Es strebt eine Optimierung des Katalysatorsystems und damit höhere Reaktions-temperaturen an. Zudem werden bei Polymerisation und Modifikation des Materials Ressourcen eingespart, indem sie im selben Lösungsmittel durch-geführt werden. Statt des chlorierten Lösungsmittels wird ein umwelt-verträglicheres Alkan verwendet. Mit Hilfe der neuen Verfahren sollen 70 Prozent weniger Dampf und 35 Prozent weniger Strom verbraucht wer-den. Dies würde zu einer signifikanten Reduzierung der Fertigungskosten in einer world-scale Anlage führen.

Projektkoordination:LANXESS Deutschland GmbH Dr. Hanns-Ingolf PaulTel: 0214 30-57992 Fax: 0214 30-49135 [email protected]

Weitere Projektpartner: Bayer Technology Services GmbHBuss-SMS-Canzler GmbHUniversität BonnUniversität Dortmund

Integriertes Entwicklungszentrum für Spezialkautschuk

Page 31: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Energieverbrauch kalt erwischt…mit anspruchsvollen Verfahren zur Herstellung von leistungsfähigen Bauteilen.

* Hochleistungsbauteile durch effizientes Kaltumformen

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

KAMASS

[Zahn zulegen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 32: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

KAMASS

Die Kaltumformung einbaufertiger Bauteile ist eine energiesparende Alternative zu herkömmlichen Herstellungsmethoden. Konventionelle Prozessketten wie Schmieden, Härten und anschließende spanende Nach-bearbeitung sollen im Rahmen des Projekts KAMASS vollständig durch die Kaltumformung ersetzt werden. Die energieintensive Erwärmung der Bau-teile beim Schmieden und Härten auf bis zu 1.000 Grad Celsius ist damit nicht mehr notwendig. Bei Ausbringungsraten von bis über hundert Teilen pro Minute liegt die Materialausnutzung bei bis zu 100 Prozent und damit viel höher als bei der spanenden Fertigung. Die Kaltumformung ist insbe-sondere für die Herstellung von Hochleistungsbauteilen, beispielsweise im Antriebsstrang, Getriebe- und Fahrwerkbereich, von Interesse, da die Umfor-mung zur Verfestigung des Werkstoffs führt. Zusätzlich wirken sich der nicht unterbrochene Faserverlauf, Druckeigenspannungen sowie die riefenfreie Oberfläche positiv auf die Belastbarkeit kaltumgeformter Bauteile aus. Im Projekt wird deshalb die Beeinflussung dieser Werkstoff- und Bauteileigen-schaften in Abhängigkeit der Prozessauslegung untersucht und modelliert, so dass sie bereits im Herstellungsprozess aktiv optimiert werden können. Von den Ergebnissen können alle Unternehmen, die sich mit dem Leichtbau und hoch beanspruchten Bauteilen beschäftigen, profitieren. Koordination: ZF Sachs AG, Schweinfurt Dr.-Ing. Ralf VölklTel: 09721 98-8101 Fax: 09721 9892-563813 [email protected]

Weitere Projektpartner: SSF-Verbindungsteile GmbH, Nürnberg LFT, Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen Wezel GmbH, Frickenhausen

Hochleistungsbauteile durch effizientes Kaltumformen

www.kamass.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 33: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Glasklar für mehr Effizienz…und der Solarthermie technologisch den Weg bereiten.

* Laserfügen von Rohrgläsern für Solarkollektoren

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

LaFueSol

[Sonne tanken]*

www. effizienzfabrik.de

Page 34: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

LaFueSol

Regenerativen Energien gehört die Zukunft. Zur möglichst effizienten Nutzung der Sonnenenergie werden Solarröhrenkollektoren eingesetzt. Um diese Kollektoren in großen Stückzahlen herzustellen, sind neue Ferti-gungsverfahren gefragt. Das traditionelle Verfahren zum Fügen von Rohr-gläsern für Kollektoren mittels Brennertechnologie hat viele Nachteile. Dazu zählen hohe energetische Verluste, chemischer Einfluss auf das Glas, geringe Reproduzierbarkeit der Fügeprozesse und enorme Strahlenbelas-tungen für das Anlagenbedienpersonal. Im Rahmen des Projekts LaFueSol wird eine neuartige laserbasierte Fügetechnologie für Rohrgläser zur Her-stellung von Solarröhrenkollektoren entwickelt. Dieses neue Verfahren soll das bisherige Brennerverfahren ersetzen. Die Automatisierbarkeit des Lasers, seine präzise Regelbarkeit hinsichtlich der Glastemperatur sowie die definierte Energie einbringung führen zu einer höheren Produktivität des gesamten Füge prozesses. Einzeltechnologien wie die Onlineanalyse der Eigen spannungen im Glas und die Temperaturfelderfassung und -regelung zur Prozess führung durch eine Infrarotkamera sind weitere Schwerpunkte. Am Ende des Projekts steht ein Prototypsystem bereit, das branchenüber-greifend unter anderem auch für die Quarzglasverarbeitung eingesetzt werden kann.

Koordination: Herbert Arnold GmbH & Co. KG, Weilburg Dipl.-Ing. Roger KnetschLaser Zentrum Hannover e. V., Hannover Dipl.-Ing. (FH) Lars RichterTel: 0511 2788-287 Fax: 0511 2788-100 [email protected] Weitere Projektpartner: ilis GmbH, Erlangen IRCAM GmbH, Erlangen

Laserfügen von Rohrgläsern für Solarkollektoren

www.lzh.de/de/projekte/lafuesol

Page 35: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Von der Rolle…mit innovativen Technologien für die Serienproduktion von Brennstoffzellen.

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* Effiziente Fertigungstechnik zur Oberflächenveredelung

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

LokedeL

[Goldgrube]*

www. effizienzfabrik.de

Page 36: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

LokedeL

Um Mikro-Brennstoffzellen vor Innen-Korrosion zu schützen, wird deren Oberfläche mit Gold und anderen Edelmetallen veredelt. Der Vorteil von Gold ist, dass es auch einen geringen Kontaktwiderstand bietet und damit einen langzeitstabilen Betrieb der Brennstoffzellen ermöglicht. Dem stehen jedoch die hohen Kosten gegenüber, die eine Massenproduktion derzeit unmöglich machen. Das Ziel des Projektes LOKEDEL ist es, den Einsatz von Edelmetallen deutlich zu reduzieren. Dazu werden lokal funktionale Ober-flächen entwickelt, die eine verbesserte Nutzung des eingesetzten Mate-rials sicherstellen. Grundlage dafür sind Untersuchungen der Grund- und Schichtmaterialien, die auch die Herstellungsverfahren lokaler Beschichtun-gen und Degradationsprozesse berücksichtigen. Anschließend werden Kon-zepte für die Massenproduktion erarbeitet. Ergänzend zu der bereits entwi-ckelten hochproduktiven Rolle zu Rolle Montage von Brennstoffzellen, wird eine massenfertigungstaugliche Rollenproduktion der Substrate und ganz-flächigen sowie lokalen Oberflächenveredelungsverfahren für Korrosions-schutz- und Kontaktschichten entwickelt. Diese LOKEDEL-Technologien kön-nen auf die Fertigung anderer Bauteile, z.B. aus der Sensor-, Polymer- und Medizintechnik übertragen werden.

Koordination: Dr.-Ing. Meywald GmbH & Co. KG, Bad Arolsen Dr.-Ing. Volker MeywaldTel: 05691 9798-0 Fax: 05691 40367 [email protected] Weitere Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration - IZM, Berlin Gaskatel GmbH, Kassel Lüberg Elektronik GmbH & Co. Rothfischer KG, Weiden Umicore Galvanotechnik GmbH, Schwäbisch Gmünd

Effiziente Fertigungstechnik zur Oberflächenveredelung

www.lokedel.de www.lokedel-brennstoffzelle.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 37: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Keine Reibungsverluste…dank innovativer Beschichtungsverfahren mit Nanotechnik.

* Effiziente Fertigung plasmastrukturierter Oberflächen

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

NANODYN

[wie geschmiert]*

www. effizienzfabrik.de

Page 38: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

NANODYN

Durch eine nanoskalig strukturierte Beschichtung können Oberflächen und deren Benetzungsverhalten so verändert werden, dass die Ressourcen­effizienz der Produkte aufgrund verminderter Reibungs­ und Verschleiß­verluste maßgeblich verbessert wird. Die Vereisung von Flugzeugflügeln und Windrädern ist beispielsweise ein komplexes Problem, das durch gezielte Veränderung der Oberflächeneigenschaften beeinflusst werden kann. Die aufwändige Heizung der Flügelvorderkanten kann so reduziert und Flugbenzin sowie CO2­Emissionen eingespart werden. Ziel des Projekts NANODYN ist die Entwicklung einer Produktionstechnik, die durch lokal strukturierte Oberflächenbeschichtungen effizientere Bauteilfunktionen ermöglicht. Mikro­ und nanoskopische Vorgänge auf reibenden sowie be­ und entnetzenden Oberflächen zu untersuchen und zu simulieren, sind wei­tere wichtige Aspekte dieses Projektes. Dabei wird der Ansatz verfolgt, die technischen Anforderungen auf die Grenzflächenbeschaffenheit zurückzu­führen und sie durch eine nanoskalig strukturierte Schicht zu beeinflussen. Im Ergebnis stehen Prozesse und Anlagen für den industriellen Einsatz zur Verfügung, durch die Benetzungseigenschaften gezielt eingestellt werden können. Diese Technologie kann vielfältig eingesetzt werden, so für Bauteile aus der Luftfahrt und für die Beschichtung von Bandwaren und Wälzlagern.

Koordination: Cerobear GmbH, Herzogenrath Dr. Heinz HilgersTel: 0177 3332113 Fax: 02407 96224 [email protected] Weitere Projektpartner: EADS Innovation Works, München Fraunhofer­Institut für Grenzflächen­ und Bioverfahrenstechnik ­ IGB, Stuttgart Pink GmbH Plasma­finish, Wertheim ROWO Coating Gesellschaft für Beschichtungen mbH, Herbolzheim Universität Bremen, Bremen

Effiziente Fertigung plasmastrukturierter Oberflächen

Dieses Forschungs­ und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

www.nanodyn.de

Page 39: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Wasser marsch… mit mehr Effizienz dank intelligenter Mikrosiebe.

* Effiziente Filtration durch Antifoulingschichten

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

Nanoefficiency

[Klar machen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 40: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Nanoefficiency

Bei Filtrationsprozessen tritt gewöhnlich das Problem auf, dass sich inner-halb kurzer Zeit sogenannte Foulingschichten bilden, die allein durch Strömungs prozesse nicht von den Filtermembranen entfernt werden kön-nen. Die Filtrationsleistung kann dann innerhalb weniger Minuten deutlich absinken. Dies verursacht aufwändige Reinigungsschritte, die mit einem hohen Verbrauch an Chemikalien verbunden sind. Im Projekt Nano efficiency wird eine neuartige Beschichtung spezieller Mikrofilter mit ungiftigen, photo katalytischen Titandioxid-Nanopartikeln entwickelt. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie katalytisch Verschmutzungen zersetzen kann und zudem antikorrosiv wirkt. Damit sollen über den gesamten Filtrations-prozess 50 Prozent der Ressourcen im Vergleich zu herkömmlichen Verfah-ren gespart werden. Neben der Entwicklung und Optimierung der Beschich-tungsmethoden steht vor allem die Herstellung von neuen Mikrofiltern, sogenannten Mikrosieben, im Fokus. Im Anschluss an die Übertragung des Verfahrens auf Mikrobauteile wie Mikropumpen werden die Sparleistung quantifiziert und die Toxizität abgeschätzt. Die beschichteten Mikrosieb-module sollen abschließend ihre Praxistauglichkeit in einer dezentralen Trink-wasseraufbereitungsanlage unter Beweis stellen. Die innovativen Filter eröff-nen Möglichkeiten für eine breite Anwendung in der chemischen Industrie, der Nahrungsmittelindustrie, der Pharmazie und Kraftwerkstechnik.

Koordination: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik – UMSICHT, Oberhausen Dr.-Ing. Ilka GehrkeTel: 0208 8598-1260 Fax: 0208 [email protected] Weitere Projektpartner: Bartels Mikrotechnik GmbH, Dortmund CUT Membrane Technology GmbH & Co. KG, Düsseldorf Evers e.K., Hopsten Nano-X GmbH, Saarbrücken Sachtleben Chemie GmbH, Duisburg (assoziiert)

Effiziente Filtration durch Antifoulingschichten

www.nano-water.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 41: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Keine Leichtgewichte in Sachen Effizienz… sind hochbelastete Komponenten aus Aluminium.

* Plasmabeschichtungstechnik für Aluminiumbauteile

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

ODPat

[Hart im Nehmen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 42: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

ODPat

Bei der Verbrennungsmotoren-Entwicklung steigen auch die werkstoff ichen Anforderungen an die hochbelasteten Komponenten wie beispielsweise die Kolbenbaugruppe. Leichtbau-Kolbensysteme aus Aluminium besitzen zudem eine Schlüsselfunktion im Hinblick auf die Kraftstoff einsparung. Die Verwendung von Aluminium hat aber den Nachteil, dass es sich bei hohen Belastungen verformt sowie für verschleiß- und reibungsminimierende Beschichtungen, wie z.B. DLC (Diamond-Like-Carbon), eine unzureichende Stützfunktion aufweist. Deshalb ist eine adäquate Oberfächenbehandlung des Aluminiumwerkstoffs essenziell. Die Entwicklung einer Duplex-Plasma-technologie im Rahmen des Projekts ODPat soll dies ermöglichen und zugleich das Anwendungsspektrum des Leichtmetalls im Fahrzeugbau stark erweitern. Diese Technologie verknüpft die Verfahrensschritte Härtung durch Plasmadiffusion, Wärmebehandlung und Plasma-CVD-Beschichtung und wird in einer Demonstrationsanlage getestet. Im Ergebnis soll es mög-lich werden, auf einer bis zu 100 µm starken Aluminium nitritschicht eine DLC-Schicht von etwa 10 µm zu erzeugen. Als Beispielanwendungen sind Kolben und Liner von Verbrennungsmotoren und Komponenten von Ver-drängerpumpen geplant. Die Technologie hat das Potenzial für einen brei-ten Einsatz in vielen Bereichen des Leichtbaus, insbesondere bei hochbelas-teten und verschleißbeanspruchten Komponenten. Koordination: KS Kolbenschmidt GmbH, Neckarsulm Dr. Matthias JankeTel: 07132 33-2693 Fax: 07132 33-2905 [email protected] Weitere Projektpartner: Eckerle Industrie-Elektronik GmbH, Malsch Federal-Mogul Burscheid GmbH, Burscheid Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik - IWM, Freiburg inprotec AG, Heitersheim Plasmetrex GmbH, Berlin

Effiziente Fertigung plasmastrukturierter Oberfächen

www.iwm.fraunhofer.de/odpat

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 43: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Leuchtendes Beispiel für Effizienz…sind innovative Optiken für den LED-Einsatz.

* Effiziente Fertigung von Hybridoptiken

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

OPTILIGHT

[Helles Köpfchen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 44: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

OPTILIGHT

Die Herstellung von Optiken für die LED-Beleuchtung muss kostengünstiger werden, um eine flächendeckende Nutzung zu ermöglichen. Hierzu bieten sich Hybridoptiken mit Freiformflächen an, da sie das Licht dorthin lenken, wo es benötigt wird. Gleichzeitig schöpfen diese Optiken den Kostenvor-teil der Kunststoffreplikation ideal aus. Im Ergebnis des Projekts OPTILIGHT steht eine effiziente Produktionskette für mikrostrukturierte, dickwandige Polymer-Hybridoptiken zur Verfügung. Sie reicht von der Auslegung über die Prozessgestaltung bis zur Replikation und soll den Ressourcenaufwand im Vergleich zu konventionellen Systemen um etwa 50 Prozent senken. Nach der Erstellung eines Anforderungsprofils werden Effizienzaspekte in den Auslegungsalgorithmus integriert. Daran schließt sich die Auslegung und Fertigung eines Werkzeugprototyps an, der sowohl das Spritzprägen für transmissive Optiken als auch das Hinterspritzen von Folien für reflektive Optiken abdeckt. Mit Hilfe einer Mess- und Auswertungssoftware werden Fertigungsabweichungen minimiert. Auf Basis dieser Erfahrungen werden Demonstratoren aufgebaut, die auf entsprechende LED-Typen ausgelegt sind und im Anschluss an das Projekt zur Serienreife gebracht werden. Die Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise im Bereich der Leuchtreklame und der öffentlichen Straßenbeleuchtung sind äußerst vielfältig.

Koordination: Stadtwerke Aachen AG, Aachen Ulrich SchlupkothenTel: 0241 181-2415 Fax: 0241 181-2411 [email protected]

Weitere Projektpartner: 3D-Shape GmbH, Erlangen Arburg GmbH & Co. KG, Lossburg electronic service willms GmbH & Co. KG, Stolberg Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen GICS Leuchten GmbH, Hamm Innolite GmbH, Aachen

Effiziente Fertigung von Hybridoptiken

www.optilight-produktion.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 45: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

3-mal 30 Prozent weniger…Energie, Ressourcen und Kosten bei der Leiterplattenherstellung.

* Modulare Fertigung strukturierter Metallschichten

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

P3T

[Strukturen schaffen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 46: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

P3T

Die Hauptkomponenten elektronischer Geräte bestehen zumeist aus einer oder mehrerer Leiterplatten, wobei der Trend immer mehr zu flexiblen Leiter-platten (Flexible Printed Board - FPC) geht. Für den weltweiten Markt für FPC, RFID (Radio Frequency Identification) und Biosensoren werden enorme Wachstumspotenziale prognostiziert. Die Herstellung dieser Elektronik-komponenten ist nach wie vor aufwändig. Für eine RFID-Antenne beispiels-weise werden im Schnitt etwa 80 Prozent der auflaminierten Kupferschicht weggeätzt und anschließend mit hohem Energieaufwand entsorgt oder wiederverwertet. Ziel des Projekts P3T ist die Entwicklung eines modularen prototypischen Anlagenkonzepts zur ressourceneffizienten Fertigung von strukturierten Metallisierungen für Elektronikkomponenten. Das Konzept umfasst drei Fertigungsmodule: die strukturierte Aktivierung der Folien mittels Atmosphärendruckplasma, die selektive additive chemische und galvanische Metallisierung der aktivierten Folien sowie die Aufbau- und Verbindungstechnik. Der im Projekt entwickelte Prototyp soll demonstrie-ren, dass eine Direktstrukturierung von Edelmetall- und Kupferschichten mit einer Dicke von 50 nm bis 20 µm und mit Strukturbreiten von bis zu 20 µm auf Kunststoffträgern in Massenfertigung möglich ist.

Koordination: GRT GmbH & Co. KG, Hamm Dr. Ernst-Rudolf WeidlichTel: 02381 9876627 Fax: 02381 9876619 [email protected] Weitere Projektpartner: Enthone GmbH, Langenfeld Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST, Braunschweig Freudenberg Mektec Europa GmbH, Ekelenz Fritsch GmbH, Kastl OTA Oberflächentechnik Anlagenbau GmbH, Berlin SEHO Systems GmbH, Kreuzwertheim SensLab Ges. zur Entwicklung und Herstellung biochemischer Sensoren mbH, Leipzig Tagstar Systems GmbH, Sauerlach Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen

Modulare Fertigung strukturierter Metallschichten

www.p3t.info

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 47: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Effizienz ist planbar…durch funktionsgerechte Auslegung und Fertigung hochbeanspruchter Bauteile.

* Effizientes Planungswerkzeug zur funktionsorientierten Hartfeinbearbeitung

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

PlanPP

[Stempel aufdrücken]*

www. effizienzfabrik.de

Page 48: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

PlanPP

85 Prozent aller Schadensfälle an Bauteilen werden durch hohe Bean-spruchungen und nicht an den Einsatzfall angepasste physikalische Eigen-schaften der Oberfläche und der Randzone hervorgerufen. Das liegt häu-fig daran, dass ausreichend aussagefähige Kennwerte zur Definition von fertigungs technisch zu erzeugenden Produkteigenschaften fehlen. Der Zusammenhang zwischen den Eigenschaften der Bauteiloberfläche und dem Funktionsverhalten von Bauteilen ist oft nicht hinreichend bekannt. Im Projekt PlanPP wird eine Methode zur funktionsgerechten Prozessplanung in der Hartfeinbearbeitung entwickelt. Über die Definition neuer Kennwerte und Kennwertsysteme zur Beschreibung der Oberflächencharakteristik wird der Zusammenhang zwischen dem Funktionsverhalten und relevan-ten Ober flächenkennwerten (Function Footprint) hergestellt. Der Einfluss der Fertigungsfolge und deren Prozessparameter auf die erarbeiteten Kenn-wertsysteme soll anschließend ermittelt werden (Technology Footprint). Die Erkenntnisse werden in dem Technologienavigator, einem Softwaretool, umgesetzt und am Beispiel der Verfahren Schleifen, Hartdrehen und Hart-glattwalzen für die Belastungsarten Wälzfestigkeit und Biegewechsel-festigkeit getestet. Die PlanPP-Methodik wird allgemeingültig und erweiter-bar implementiert, so dass sie in vielen produzierenden Branchen einsetzbar ist.

Koordination: Grindaix GmbH, Aachen Dr.-Ing. Bastian MaierTel: 0241 802-7373 Fax: 0241 8062-7373 [email protected] Weitere Projektpartner: CEROBEAR GmbH, Herzogenrath ECOROLL AG Werkzeugtechnik, Celle Mahr GmbH, Göttingen RWTH Aachen - WZL, Aachen Stresstech GmbH, Höhn

Effizientes Planungswerkzeug zur funktionsorientierten Hartfeinbearbeitung

www.planpp.de

Page 49: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Kurzer Prozess für mehr Effizienz…durch ganzheitliche Optimierung.

* Effiziente Prozessketten beim Aluminiumdruckguss

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

ProGRess

[In Form bringen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 50: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

ProGRess

Aluminiumdruckguss zählt zu den energieintensiven Prozessen der Metall-verarbeitung. In Deutschland werden jährlich mehr als 400.300 Tonnen Bauteile aus Aluminiumdruckguss hergestellt. Bei einem Gesamtenergie-bedarf von zwei bis vier Kilowattstunden pro Kilogramm bedeutet dies ungefähr 200 Millionen Kilogramm Kohlendioxid-Äquivalente. In der Pro-zesskette werden etwa 50 Prozent des Gesamtenergiebedarfs zum Erwär-men und Schmelzen des Aluminiums verwendet, die andere Hälfte wird für den Betrieb der Druckgießmaschinen mit den Peripheriegeräten und für die Formtemperierung benötigt. Im Projekt ProGRess soll durch eine Optimie-rung dieser Prozesskette die Energieeffizienz um bis zu 15 Prozent erhöht werden. Zum einen werden die einzelnen Teilprozesse Schmelze, Druck-guss, Wärmebehandlung und Zerspanung untersucht und technologisch optimiert. Zum anderen werden die Energie- und Stoffströme sowohl auf der Ebene der Teilprozesse als auch auf der Ebene der Prozesskette durch simulationsbasierte Untersuchungen einer prozesskettenübergreifen-den Optimierung zugänglich gemacht. Drei unterschiedliche Anwender-unternehmen setzen die Ergebnisse und Maßnahmen um, die sich bran-chenübergreifend auf andere rohstoffintensive Prozessketten übertragen lassen.

Koordination: TU Braunschweig, IWF, Braunschweig PD Dr.-Ing. Christoph HerrmannTel: 0531 391-7149 Fax: 0531 391-5842 [email protected] Weitere Projektpartner: TU Braunschweig, IFS Bühler Druckgiessysteme GmbH, Frankfurt Chem-Trend GmbH, Norderstedt Honsel AG, Meschede KSM Castings GmbH, Hildesheim G.A. Röders GmbH & Co. KG, Soltau TRIMET ALUMINIUM AG, Harzgerode

MAGMA Gießereitechnologie GmbH Dr.-Ing. Götz HartmannTel: 0241 8890120 Fax: 0241 8890160 [email protected]

Effiziente Prozessketten beim Aluminiumdruckguss

http://www.progress-aluminium.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 51: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Effizienz von A bis Z…und Abläufe und Verfahren nachhaltig verbessern.

* Bewertung und Optimierung von Produktionsprozessen

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

reBOP

[Zusammenrücken]*

www. effizienzfabrik.de

Page 52: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

reBOP

40 Prozent des deutschen Energieverbrauchs gehen auf das Konto der Industrie. Obwohl im Zeitraum zwischen 1960 und 2000 der spezifische Energiebedarf um 64 Prozent gesenkt wurde, ist das Ressourceneffizienz-potenzial in der Produktion weiterhin hoch. So muss beispielsweise in der Automobilindustrie beim Zuschneiden von Karosserieblechen nach wie vor bis zu 50 Prozent des verwendeten Materials entsorgt werden. Um Produktions prozesse hinsichtlich ihrer Ressourceneffizienz vergleichbar und bewertbar zu machen, soll im Projekt reBOP ein ganzheitliches Konzept zur umfassenden Bewertung und Optimierung von Prozessketten und Anlagen entwickelt und beispielhaft implementiert werden. Der Prozess des Press-härtens von Karosserieteilen dient als Grundlage für die Methodik, die in vier Schritten erfolgt. Zunächst wird eine Vorgehensweise zur Auswertung und Optimierung der Kennzahlen entwickelt, die die Erfassung der prozess-relevanten Daten einschließt. Auf Basis dieser Ergebnisse wird eine Analyse- und Visualisierungssoftware entwickelt, die zur technischen und organisa-torischen Optimierung von Produktionsprozessen eingesetzt werden kann. Das ganzheitliche Konzept schafft Transparenz über Schwachstellen und Optimierungsmöglichkeiten und kann somit auch zur Qualitätssteigerung, zum Beispiel im Automobilbau, beitragen.

Koordination: voestalpine Polynorm Grau GmbH & Co. KG, Schwäbisch-Gmünd Frank MetzleTel: 07171 972-417 Fax: 07171 972-88417 [email protected] Weitere Projektpartner: AIR LIQUIDE Technology Center, Krefeld Bosch Rexroth AG, Lohr am Main BSN Thermprozesstechnik GmbH, Simmerath Dieffenbacher GmbH & Co. KG, Eppingen PLATOS GmbH, Herzogenrath Rockwell Automation Solutions GmbH, Karlsruhe Ruhr-Universität Bochum, Bochum Schneider Electric GmbH, Ratingen Universität Siegen, Siegen

Bewertung und Optimierung von Produktionsprozessen

www.rebop-projekt.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 53: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Effizienz ist steuerbar… mit intelligenten Werkzeugen und lernender Sensorik.

* Ressourcen- und verfügbarkeitsorientierte Instandhaltungsstrategien

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

ReVista

[ans Licht bringen]*

www. effizienzfabrik.de

Page 54: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

ReVista

In den meisten Unternehmen sind die realen Energie- und Stoffströme sowie deren Zuordnung zu den Verursachern nicht bekannt. Das Projekt ReVista widmet sich deshalb der Entwicklung einer ganzheitlichen, res-sourcen- und verfügbarkeitsorientierten Instandhaltungsstrategie, die eine material- und energieeffiziente Produktion ermöglicht und eine bedarfs-gerechte Verfügbarkeit im Betrieb sicherstellt. Dazu wird ein Experten-system („ lernende Sensorik“) zur Analyse des Abnutzungsverhaltens in Abhängig keit der Prozessparameter entwickelt. Dieses System soll Progno-sen zur Ausfallwahrscheinlichkeit verbessern und somit die Nutzungsdauer der Bauteile verlängern. Weiterhin wird der Ressourcenverbrauch der Anla-gen und ihrer Nebenaggregate in Abhängigkeit des Werkzeugverschleißes und der Prozessparameter untersucht und in einer „Betriebspunktdaten-bank“ zusammengeführt. So können die Energiebedarfe prognostiziert und energieeffiziente Betriebspunkte eingestellt werden. Das Software-instrument „ReVista-Cockpit“ verarbeitet diese Informationen, so dass die Instandhaltungsstrategie und deren Abstimmung mit der Produktion bewertbar werden. Die Methode zur ressourcenschonenden und verfügbar-keitsorientierten Produktions- und Instandhaltungsplanung ist ein weiteres wichtiges Projektergebnis. Die ReVista-Tools können in allen produzieren-den Unternehmen zum Einsatz kommen.

Koordination: RWTH Aachen WZL, Aachen Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Daniel Kupke / Dipl.-Ing. Thomas GartzenTel. 0241 80-28210 Fax: 0241 80-6-28210 [email protected] Weitere Projektpartner: Act-in GmbH, Krefeld Heller Services GmbH, Nürtingen MTU Friedrichshafen GmbH, Friedrichshafen NUMAC Maschinenservice GmbH, Krefeld Teekanne GmbH & Co. KG, Düsseldorf TEEPACK Spezialmaschinen GmbH & Co. KG, Meerbusch Weso Aurorahütte, Gladenbach

Ressourcen- und verfügbarkeitsorientierte Instandhaltungsstrategien

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 55: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Mit Effizienz profilieren…und Reibungs- und Verschleißverluste nachhaltig minimieren.

* Funktionale Oberflächenstruktur durch Lasertechnik

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

Smartsurf

[So glatt wie möglich, so rau wie nötig]*

www. effizienzfabrik.de

Page 56: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Smartsurf

Durch funktionale Oberflächenstrukturierungen lassen sich Reibungs- und Verschleißverluste von tribo-mechanisch hoch beanspruchten Bautei-len reduzieren. Im Projekt Smartsurf wird dazu eine hochpräzise Prozess-maschinentechnik auf Basis von Ultrakurzpulslasern entwickelt, die Strö-mungs- und Benetzungseigenschaften verbessert sowie Reibung und Verschleiß von Bauteilen minimiert. Zunächst wird ein Geometriekatalog für topografische Mikrostrukturen entwickelt. Daran schließt sich der Aufbau der Maschinentechnik an, die eine komplexe Streulichtsensorik zur berüh-rungslosen Oberflächencharakterisierung enthält. Ein wesentliches Ziel ist die Verbesserung der Abtragsqualität zur Erzeugung von funktionalen Mikro- und Nanostrukturen auf komplexen 3D-Bauteilstrukturen. Der Ultra-kurzpulslaser kann dabei eine Scangeschwindigkeit von 100 Quadratzenti-meter pro Minute erreichen. Die gesamte Prozesskette wird abschließend unter Produktionsbedingungen evaluiert. Am Beispiel von Motorzylindern, Zylinderlaufbuchsen, Kolbenringen sowie Hydraulikkomponenten und Ven-tilen werden die durch die Oberflächenstruktur veränderten Eigenschaften hinsichtlich Reibung und Verschleiß getestet. Die Ergebnisse können neben der Automobilindustrie und dem Maschinen- und Anlagenbau auch in der Optik, Haptik und Fluidik angewendet werden. Koordination: iST GmbH, Aachen Prof. Dr. Gunter KnollTel: 0241 9800-277 Fax: 0241 9800-278 [email protected] Weitere Projektpartner: ACT Smartware GmbH, Karlsruhe Alicona Imaging GmbH, Grambach/Graz Fraunhofer-Institut für Lasertechnik - ILT, Aachen Freudenberg Anlagen- und Werkzeugtechnik GmbH, Laudenbach Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik GmbH & Co. KG, Weinheim Gehring Technologies GmbH, Ostfildern Robert Bosch GmbH, Schwieberdingen

Funktionale Oberflächenstruktur durch Lasertechnik

www.smartsurface.de

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

Page 57: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Formvollendete Effizienz…dank intelligenter Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung.

* Effiziente Fertigung dünnwandiger Formen für die Kunststoffindustrie

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

SPRAYFORMING

[Gut in Form]*

www. effizienzfabrik.de

Bild: Liebherr Werk Ehingen

Bild: Schmuhl Faserverbundtechnik GmbH & Co.KG

Page 58: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

SPRAYFORMING

Die wirtschaftliche Herstellung komplexer und großvolumiger Kunststoff-bauteile hängt wesentlich davon ab, wie effizient sich die hierfür erforderli-chen Formen und Werkzeuge fertigen lassen. Die konventionell eingesetzten, meist aus dem Vollen gearbeiteten Formen beruhen auf Konstruktions-prinzipien und Herstellungsverfahren, bei denen die Heiz- und Kühlkanäle fertigungsbedingt relativ oberflächenfern verlaufen müssen. Dies führt dazu, dass das Aufheizen und Abkühlen großer Formen energie- und zeit-intensiv ist und hohe Fertigungskosten verursacht. Um die Energiebilanz zu verbessern, wird im Vorhaben SPRAYFORMING der Einsatz des thermischen Spritzens zur Herstellung großformatiger Formen mit komplexer Geo metrie untersucht. Mit diesem Verfahren wird es möglich, besonders dünnwandige Formen und zudem mit integrierter Heizung und Kühlung direkt unter der Oberfläche zu entwickeln. Hierzu müssen geeignete Materialien für das Urmodell identifiziert und verifiziert werden. Aufgrund der parallel durch-geführten numerischen Simulation des Materialverhaltens wird die Ent-wicklungszeit stark verkürzt, da so umfangreiche Experimente an teuren Dummys entfallen. Die SPRAYFORMING-Technologie mit in-situ Diagnostik wird abschließend in eine automatisierte Roboterführung integriert, um die breite Anwendung dieser Technologie in der realen Produktion vorzubereiten.

Koordination: EADS Deutschland GmbH Dietrich P. JonkeTel: 089 607-28703 Fax: 089 607-25842 [email protected] Weitere Projektpartner: Neue Materialien Bayreuth GmbH, Bayreuth Quickstep GmbH, Ottobrunn Schmuhl Faserverbundtechnik GmbH & Co. KG, Liebschütz Universität der Bundeswehr München, Labor für Plasmatechnik, Neubiberg Zierhut Messtechnik GmbH, München (Unterauftragnehmer Universität der Bundeswehr) WESTCAM Fertigungstechnik GmbH, Mils (A), gefördert durch das Pro-gramm TAKE OFF – eine Initiative des österreichischen Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT)

Effiziente Fertigung dünnwandiger Formen für die Kunststoffindustrie

www.forschungsprojekt-sprayforming.de

Page 59: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Stabile Zustände… durch bedarfsgerechte Temperierung in der Kunststoffverarbeitung.

* Effiziente Temperaturregelung in der Kunststoffverarbeitung

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

ZuPrEff

[Cool bleiben]*

www. effizienzfabrik.de

Page 60: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

ZuPrEff

Herkömmliche Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffen nutzen nur circa 19 Prozent der eingesetzten Energie. Vor allem unkoordinierte Aufwärm- und Abkühlvorgänge beim Aufschmelzen bergen ein hohes Energie einsparpotenzial. Das Projekt ZuPrEff soll hier Abhilfe schaffen und die Effizienz des Gesamtprozesses, bestehend aus Maschine, Werk-zeug und Temperierung, verbessern. Dabei stehen die regeltechnische Kopplung aller bisher autonomen Teilsysteme sowie die Umsetzung eines Energiemonitorings im Fokus. Dazu müssen die relevanten Schmelze- und Werkzeug zustände in Abhängigkeit von Prozessschwankungen modellhaft beschrieben werden. Versuchsreihen an einer Spritzgussanlage, die mit ent-sprechender Messtechnik und einer segmentierten Werkzeug temperierung ausgestattet sind, bilden die Basis für die Modellentwicklung. So kann zu jedem Zeitpunkt der Zustand wichtiger Prozessgrößen (wie Schmelz-eigenschaften und Werkzeugoberflächentemperatur) ermittelt und für die Regelung zur Verfügung gestellt werden. Darauf bauen auch die detaillierte Energiebilanzen für den Gesamtprozess auf, die das umfassende Energie-monitoring ermöglichen. In Summe kann dadurch die Prozesseffizienz um bis zu 28 Prozent gesteigert werden.

Koordination: GWK Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH, Kierspe Dipl.-Ing. Ingo BrexelerTel: 02359 665-200 Fax: 02359 665-9200 [email protected] Weitere Projektpartner: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung - IPA, Stuttgart Hochschule Rosenheim, Rosenheim Krallmann Holding und Verwaltungs GmbH, Hiddenhausen KraussMaffei Technologies GmbH, München

Effiziente Temperaturregelung in der Kunststoffverarbeitung

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).

www.zupreff.de

Page 61: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

Energiesparprogramm…sorgt für 30 Prozent mehr Effizienz beim Werkzeugmaschinenbetrieb.

* Effiziente Steuerung von Werkzeugmaschinen

Innovationsplattform Ressourceneffizienz in der Produktion

NCplus

[Mastermind]*

www. effizienzfabrik.de

Page 62: Effizienzfabrik - Ressourceneffizienz in der Produktion

NCplus

Eine neuartige Strategie zum Energiesparen im Werkzeugmaschinenbau ist die bedarfsgerechte Ansteuerung und Abschaltung von Maschinen­komponenten. Denn je nach Maschinentyp und Bearbeitungsprozess wer­den nur 20 bis 80 Prozent der von der Maschine aufgenommenen Energie für die Zerspanung aufgewendet. Die übrige Energie wird für Neben aufgaben eingesetzt. In diesem Bereich soll der Energieverbrauch mit Hilfe des Pro­jekts NCplus minimiert werden. Ein integriertes Fluid­ und Thermik konzept fasst die Kühlkreisläufe der Maschine zusammen und ermöglicht eine prozess abhängige und bedarfsgerechte Kühlung. Durch Verbesserungen an der Hauptspindel wird es möglich, diese auf einem höheren Temperatur­niveau zu betreiben. Ein weiterer Schwerpunkt ist die gezielte Ansteuerung der Achsen, um sie im Stillstand abzuschalten, sofern es der Prozess zulässt. Für diesen Zweck wird eine schnelle und spielfreie Bremse entwickelt. Ein übergeordnetes Energiemanagement, das auch die Peripherie­Komponen­ten intelligent ansteuert, rundet die Maßnahmen ab. Die Untersuchungen bauen auf Messungen der Energieflüsse bei typischen Prozessen auf. Die Wirksamkeit der Maßnahmen wird anhand eines Prototyps nachgewiesen. Die Ergebnisse können auf einen Großteil der Maschinen in der spanenden Fertigung direkt übertragen werden.

Koordination: Deckel Maho Pfronten GmbH, Pfronten Dr.-Ing. Thomas GarberTel: 08363 89­6328 Fax: 08363 89­144 [email protected]

Weitere Projektpartner:BoschRexroth Electric Drives and Controls GmbH, Lohr am MainCAMAIX GmbH, EschweilerChr. Mayr GmbH & Co. KG, MauerstettenFranz Kessler GmbH, Bad BuchauHydac International GmbH Verwaltungs­ und Vertriebsgesellschaft, Sulzbach/SaarKME Germany AG & Co. KG, OsnabrückLeibniz Universität Hannover, Garbsenperpendo Energie­ und Verfahrenstechnik GmbH, Aachen

Effiziente Steuerung von Werkzeugmaschinen

www.ncplus.de

Dieses Forschungs­ und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projekt träger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor (Effizienzfabrik).