22.09.2017

Energieeffizienz in der Sägetechnik: Produktivität vs. Kostendruck

Energieeffizienz? Ja – aber nicht um jeden Preis: Das ist das Motto vieler metallverarbeitender Unternehmen, die Produktivität und Kostendruck unter einen Hut bekommen müssen. Beispiel Sägetechnik: Hier sind Sparmaßnahmen beim Stromverbrauch nur dann sinnvoll, wenn sie nicht zulasten der Leistungsfähigkeit gehen. Die KASTO Maschinenbau GmbH hat darauf bei der Entwicklung ihrer neuen Baureihe KASTOwin besonderen Wert gelegt. Heraus kam eine äußerst effiziente Bandsägemaschine, mit der Betreiber erhebliche Einsparungen erzielen können – und das ohne Abstriche bei der Zerspanungsleistung.

Wachsender Kostendruck und ein harter internationaler Wettbewerb bei gleichzeitig steigendem Anspruch der Kunden stellen metallverarbeitende Unternehmen vor große Herausforderungen: Zum einen gilt es, von Losgröße Eins bis zur Serienfertigung immer mehr unterschiedliche Materialien und Abmessungen flexibel und in hoher Qualität bereitstellen zu können. Zum anderen müssen die Stückkosten so niedrig und wettbewerbsfähig sein, dass sich die eigene Fertigung auch wirtschaftlich rentiert. Hier die goldene Mitte zu finden, ist für viele Betriebe eine schwierige Aufgabe.

Auch die Sägetechnik entwickelt sich vor diesem Hintergrund weiter. Schließlich steigen mit der Komplexität der Aufgaben auch die Anforderungen an die Maschinenhersteller: Sägeautomaten müssen vielfältige Kriterien erfüllen wie eine hohe Zerspanungsleistung, ein breites Anwendungsspektrum, geringe Nebenzeiten, perfekte Schnittergebnisse, hohe Wiederholgenauigkeit, eine einfache Bedienung und eine effektive Materialausnutzung. Auch die Effizienz spielt in Zeiten zunehmender Energiekosten und immer längerer täglicher Einsatzzeiten eine wichtige Rolle. Schließlich hat der Stromverbrauch einer Sägemaschine bereits im einschichtigen Betrieb einen beträchtlichen Einfluss auf die Betriebskosten – bei zwei oder mehr Schichten umso mehr.

Doch nicht jede Maßnahme, die die Energieeffizienz einer Maschine verbessert, ist auch im Sinne des Anwenders: „Oft gehen solche Ideen zulasten der Leistungsfähigkeit“, erklärt Matthias Eigbrecht, Abteilungsleiter Elektrokonstruktion bei der KASTO Maschinenbau GmbH & Co. KG. Der führende Metallsägetechnik-Anbieter hat mit der KASTOwin eine Baureihe auf den Markt gebracht, die sowohl durch ein vielfältiges Einsatzgebiet und hohe Schnittleistungen überzeugt wie auch durch einen vergleichsweise niedrigen Energieverbrauch. „Unser Ziel war dabei, eine wirtschaftliche Lösung ohne Funktionseinschränkungen zu entwickeln, die alle Anforderungen unserer Kunden erfüllt – und das zu einem attraktiven Preis“, führt Eigbrecht aus.

Realisiert wurde, was sinnvoll war
Basis der Entwicklungsarbeit war eine gründliche Analyse aller in der Maschine verbauten Energieverbraucher und ihrer jeweiligen Bedarfswerte. Mit diesen Ergebnissen entwarf KASTO eine Reihe von Konzepten, wie sich an verschiedenen Stellen Energie einsparen ließe. „Diese Konzepte wiederum haben wir in kommerzieller Hinsicht bewertet, sprich die Mehrkosten bei der Investition und die möglichen Einsparungen im Betrieb gegeneinander abgewogen“, beschreibt Eigbrecht das Vorgehen. „Dabei haben sich manche Maßnahmen als sinnvoll herausgestellt, manche aber auch nicht – und die haben wir dann auch wieder verworfen.“ Übrig blieben jedoch einige Punkte, mit denen KASTO die Energieeffizienz der neuen Baureihe deutlich verbessern konnte.

Das größte Potenzial lag dabei in der Hydraulik, die für einen wesentlichen Teil des Energieverbrauchs der Sägemaschine verantwortlich ist. KASTO testete und verglich zunächst Aggregate verschiedener Hersteller und entschied sich daraufhin für das sparsamste. Dazu realisierten die Ingenieure für die KASTOwin eine elektromechanische Lösung für den Sägevorschub. Die Hydraulik ist nur noch für die Werkstück- und Sägebandspannung zuständig und muss deshalb deutlich seltener angesteuert werden als bisher. „Dadurch konnten wir die Gesamtenergiebilanz der Maschine um knapp 30 Prozent verbessern“, berichtet Eigbrecht.

Moderne Antriebstechnik nutzt Energie intelligent
Bei den Sägemotoren setzt KASTO frequenzgeregelte Antriebe der Effizienzklasse IE3 ein. Damit sind Schnittgeschwindigkeiten von zwölf bis 150 Meter pro Minute möglich. Gleichzeitig sind die Motoren kompakt gebaut und äußerst sparsam. Auch beim Material- und Sägevorschub kommen moderne Servoantriebe zum Einsatz. Linearführungen und Kugelrollspindeln sorgen für eine präzise Kraftübertragung mit hohem Wirkungsgrad. Anwender profitieren damit nicht nur von exakten und wiederholgenauen Sägeergebnissen, sondern auch von einem niedrigen Energiebedarf.

Sämtliche Antriebe werden durch eine intelligente Umrichtertechnik geregelt. KASTO hat die Frequenzumrichter dazu mit einer Zwischenkreiskopplung ausgestattet: Überschüssige Energie, die etwa beim Abbremsen des Sägemotors entsteht, kann damit zurückgewonnen und anderweitig im System genutzt werden. Herkömmliche Technologien führen diese Energie über einen Bremswiderstand ab, wobei sie als Wärme ungenutzt verloren geht. „Unsere Lösung dagegen nutzt Synergieeffekte optimal aus und verringert den Stromverbrauch der Säge signifikant“, erklärt Eigbrecht. Die Zwischenkreiskopplung setzt KASTO schon seit längerem in seinen automatischen Lagersystemen erfolgreich ein.

Auch beim Gewicht der Sägemaschinen haben die KASTO-Ingenieure Hand angelegt – denn je mehr Masse bei jedem Schnitt bewegt werden muss, desto mehr Energie ist nötig. Dynamische Teile wie der Sägerahmen sind deshalb mittels neuer Methoden bewusst leicht konstruiert, ohne dabei Abstriche bei Schwingungsdämpfung und Laufruhe machen zu müssen.

Investition lohnt sich schon nach kurzer Zeit
In der Summe schaffen es die verschiedenen Verbesserungen, die Energieeffizienz der KASTOwin-Baureihe auf beeindruckende Weise zu verbessern. Je nach Sägeaufgabe ist der Energieverbrauch im Mittel knapp 30 Prozent niedriger als bei den vergleichbaren Vorgängermodellen. Anwender können damit – abhängig von den jeweiligen Einsatzzeiten – pro Maschine mehrere hundert Euro an Betriebskosten im Jahr einsparen. Leistungseinbußen sind dabei nicht zu befürchten – „schließlich orientieren wir uns bei unseren Entwicklungen zuallererst am Kundennutzen“, betont Konstruktionsleiter Eigbrecht. Die KASTOwin liefert in unterschiedlichen Anwendungen quer durch sämtliche Branchen hohe Zerspanungsleistungen und optimale Ergebnisse. Und auch in wirtschaftlicher Hinsicht punktet die Säge: Dank ihres attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnisses hat sich die Anschaffung oft schon nach kurzer Laufzeit amortisiert. Die Komponenten sind schon in der Standardausstattung enthalten.

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