Viel energieeffizienter pressen

Moog hat gemeinsam mit einem  Hersteller von Metallbearbeitungspressen die erste elektrohydrostatische Hochgeschwindigkeitspresse entwickelt, die Energie aus der Dekompression des Pressvorgangs zurückgewinnt. Die Technologie regelt den Energieverbrauch über ein Moog DE2020 Energiemanagementsystem, um die aus dem Netz entnommene Leistung auf einem konstanten Standardlastniveau zu halten. 

Ursprünglich hatte der Maschinenhersteller für seine Metallpresse eine Hydraulikpumpe mit variabler Geschwindigkeit und Servoantrieben verwendet, wobei jeder Zyklus zwei Lastspitzen aufwies, was Energiespitzen für die Beschleunigung und Verzögerung der Bewegung bedeutet. Die Bediener legen pro Zyklus Metall in die Maschine ein, um das Werkstück zu pressen, zu stabilisieren und zu entnehmen. Während einige Hersteller zumindest Bremsenergie zurückgewinnen und wiederverwenden, hat sich der Pressenhersteller an Moog gewandt, um die maximal mögliche Energie aus dem Pressvorgang zurückzugewinnen und somit neue Standards in Sachen Energieeffizienz zu setzen. 

Bei der Entwicklung der neuen elektrohydraulischen Hochgeschwindigkeitspresse ersetzte der Maschinenhersteller die Hydraulikpumpen des Vorgängermodells durch die hocheffiziente elektrohydrostatische Pumpeneinheit (EPU) von Moog, die über Servoantriebe gesteuert wird. Das Energiemanagementsystem DE2020 von Moog regelt dabei die Energiezufuhr. Vor der ersten Inbetriebnahme und während der Maschinenzyklen lädt das DE2020 die Energiespeichermodule mit einem optimierten Stromniveau und versorgt die Maschine mit Leistung.  

Die Speichermodule wurden von Moog so entwickelt, dass sie den eigentlichen Energieaustausch übernehmen, Lastspitzen abfedern und sich Energieverluste lediglich auf die Mechanik der Maschine beschränken. Anstelle des Stromnetzes erzeugen die Module nun die Energiespitzen, um den Druck in der Maschine aufzubauen und die Bewegung innerhalb des Zyklus zu leisten. Durch Rekuperation werden die Module wieder aufgeladen, wenn die Maschine abbremst und druckentlastet wird. 

„Der DE2020 liefert nur die Energie, die unbedingt notwendig ist, damit die Maschine die geforderte Arbeit verrichten kann, wobei sich dieser Energieverbrauch letztlich nicht vermeiden lässt“, so Franco Talpone, Senior Application Engineer bei Moog. „Das bedeutet, dass aus dem Stromnetz gleichmäßig Energie entnommen wird, also eine konstante Last ohne Spitzen. Daher muss der Stromanschluss nicht mehr für eine Spitzenlast ausgelegt sein, wie es früher der Fall war. Mit dieser Technologie konnte Moog – ganz ohne Qualitätseinbußen – den Energieverbrauch der Antriebssysteme um rund 50 Prozent zur Vorgängerpresse senken, ein wirklich großer Fortschritt.“ 

Weniger Kosten, schnell amortisiert 

Dank des innovativen Konzeptes von Moog profitiert der Betreiber der neuen Presse von einer besseren Auslastung. Die Lösung ermöglich außerdem deutliche Kosteneinsparungen, die die Investition in relativ kurzer Zeit amortisieren. Mit der von Moog ausgestatteten Energiemanagementlösung benötigt die neue Pressengeneration des Herstellers im Durchschnitt nur 20 Prozent der Energie einer konventionellen Presse.  

Darüber hinaus, etwa  bei gegebenen Anschlusswerten, können nun mehrere elektrohydrostatische Hochgeschwindigkeitsmaschinen über dasselbe Stromnetz betrieben werden, da keine Energiespitzen abzudecken sind. Bei der Entwicklung der neuen Metallbearbeitungsmaschine setzten die Moog Ingenieure elektro­hydrostatische Pumpeneinheiten (EPU), Servoantriebe, das Energiemanagementsystem DE2020, die Zwischenkreisdrossel DF2020 und hocheffiziente Energiespeichermodule auf Kondensatorbasis (ESU-C) ein.  

Mit dieser modularen Plug-and-play-Lösung wird maximale Effizienz erreicht, der Leistungsverlust auf das unvermeidbare Minimum reduziert und der Platzbedarf für die Versorgungselektronik verringert. 

Eng mit dem Kunden 

Um derartige technische Fortschritte und signifikante Einsparungen zu realisieren, reicht eine Technologieführerschaft allein nicht aus. „Bei Moog pflegen wir enge Kundenbeziehungen, wodurch wir unsere Lösungen an die sehr spezifischen Anforderungen jeder Anwendung anpassen können“, erklärt Talpone und fasst zusammen, dass sich die mit dieser Lösung erzielten Energieeinsparungen und verringerten Spitzenlasten problemlos auf elektromechanische Pressen und andere Maschinen mit elektrohydraulischer oder sogar klassischer Hydraulik übertragen lassen. Insofern sollten sich Maschinenentwickler und Konstrukteure an das Moog Vertriebs- und Anwendungsteam wenden, um professionelle Unterstützung für ihr Projekt zu erhalten. 

Autor: Jörn Jacobs, Fachjournalist, IHW Marketing GmbH 

Bilder: Moog GmbH