>Verbundprojekte>Simulation und Bewertung>BEAT

BEAT — Ganzheitliche Bewertung der Energieeffizienz alternativer Technologieketten

Verbundprojektkoordinator
Projektpartner
  • Effizienz-Agentur NRW, Duisburg
  • PE International Experts in Sustainability, Leinfelden-Echterdingen
  • Robert Bosch GmbH, Gerlingen-Schillerhöhe
  • RWTH Aachen, Institut für Elektrische Maschinen (IEM), Aachen
  • RWTH Aachen, Werkzeugmaschinenlabor (WZL), Aachen
Projektwebsite
beat-bmbf.de/de/default.html

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

Ziel des Projekts BEAT ist die Entwicklung eines Softwaretools, das Unternehmen bei der Auswahl der effizientesten Technologiekette für den Zerspanungsprozess 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 Ressourceneffizienz herangezogen. So lassen sich Technologieketten bilanzieren und mögliche Alternativen energetisch bewerten. Die Ergebnisse des Projekts werden in einem Leitfaden zur energetischen Prozessauslegung mechanischer Fertigungsverfahren zusammengefasst und in einer Datenbank hinterlegt, auf die ein spezialisiertes Softwaretool zugreift. Aufgrund der belastbaren Datenbasis ermöglicht BEAT kurzfristig Verbesserungen in der mechanischen Fertigung und langfristig eine kostenoptimale Produktionsplanung.
Seine Praxistauglichkeit stellt das Softwaretool bei Demonstrationsanwendungen in der Fertigung von Zahnrädern eines Schaltgetriebes und von Ventilen für Dieseleinspritzinjektoren unter Beweis. Diese Projektergebnisse sind direkt auf Anwender aus der spanenden Fertigung übertragbar.

Lösungen

  • Modell zur Bewertung des Energieverbrauchs von Zerspanprozessen

    Im Rahmen des BEAT-Projektes wurde für Zerspanprozesse ein Modell entwickelt, dass die elektrische Leistungsaufnahme von Werkzeugmaschinen auf wenige charakteristische Größen zurückführt. Der Bedarf an elektrischer Energie, der dem Prozess zuzuordnen ist, lässt sich in Relation zu dem zerspanten Volumen setzen und so ein Kennwert für die Effizienz des Prozesses bilden. Mittels Modellierung über physikalische Wirkzusammenhänge lässt sich der spezifische Energieverbrauch pro zerspanter Volumeneinheit über gängige Prozessparameter prognostizieren. Dieser Ansatz konnte durch Vergleich mit realen Messdaten verifiziert werden.

    Quellen:

    Sustainabilty in Manufacturing – Energy Consumption of Cutting Processes
    F. Klocke, R. Schlosser, D. Lung, in: Advances in Sustainable Manufacturing Proceedings of the 8th Global Conference on Sustainable Manufacturing

    Günther Seliger, Marwan M.K. Khraisheh und I.S. Jawahir
    ISBN: 987-3-642-20182-0

    Energy and Resource Consumption of Cutting Processes – How Process Paramter Variations can Optimise the Total Process Efficiency
    F. Klocke, R. Schlosser, D. Lung, in: Proceedings of the 17th CIRP International Conference on Life Cycle Engineering 2010, Hefei, China

    Marvin Binder, WZL - RWTH Aachen, Tel. 0241 80-27360, M.Binder@wzl.rwth-aachen.de
  • Methodik zur Bewertung des Energie- und Ressourcenverbrauchs von Prozessen und Technologieketten

    Sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Sicht müssen Technologieketten ressourceneffizient ausgelegt werden um nachhaltige Produkte über den gesamten Lebenszyklus bereitzustellen. Ein Modell zur Vorhersage des Material- und Energieaufwandes in der Herstellungsphase ist bisher nicht vorhanden. Daher wurde im Rahmen des Projektes BEAT eine LCA-basierte Methodik für zwei Fallstudien der Automobilindustrie entwickelt, um produktbezogene Aussagen zum Ressourceneinsatz und zum ökologischen Impact ableiten zu können. Es zeigte sich, dass nicht die Verbraucher mit der höchsten Prozesslast auch bauteilbezogen der größten Einfluss haben. Durch den gewählten Ansatz kann ein besseres Verständnis für den Ressourceneinsatz erreicht werden, und es lassen sich Hinweise auf Verbesserungsmaßnahmen ableiten. Ein generisches Softwaretool zur Bilanzierung von Prozessketten auf Basis von GaBi 5 wurde erarbeitet und ermöglicht den Transfer in die industrielle Praxis.

    Quellen:

    Assessment of Energy and Resource Consumption of Processes and Process Chains within the Automotive Sector
    R. Schlosser, F. Klocke, B. Döbbeler, B. Riemer, K. Hameyer, T. Herold, W. Zimmermann, O. Nuding, B. A. Schindler und M. Niemczyk in: Glocalized Solutions for Sustainability in Manufacturing

    Proceedings of the 18th CIRP International Conference on Life Cycle Engineering, Technische Universität Braunschweig, Germany, May 2nd - 4th, 2011
    Jürgen Hesselbach und Christoph Herrmann ISBN: 987-3-642-19691-1

    Marvin Binder, WZL - RWTH Aachen, Tel. 0241 80-27360, M.Binder@wzl.rwth-aachen.de