Energiesparen für Fortgeschrittene

Das neue Penta-NC Modul „EcoPlus“ steuert die Umrichter, die Vakuumpumpe und die Absaugung so, dass Sie nur mit soviel Kraft wie nötig arbeiten – und spart so sofort Energie und damit Kosten!

Energie wird immer teurer. Vor allem im letzten Jahr hat der Strompreis extrem angezogen. Ob privat oder als Unternehmen hat es jeden getroffen. Die logische Konsequenz darauf ist die Suche nach Alternativen und Einsparungspotenzialen. Und genau das haben wir gemacht.

CNC-Maschinen und ihre „Begleiterscheinungen“ wie Vakuumpumpen oder Absaugungen laufen viel und lange, und sind dabei richtige Stromfresser. Sie laufen dabei oft bei voller Leistung, obwohl es gar nicht nötig wäre. Das ist der Punkt, an dem wir eingehakt haben – das muss doch effizienter gehen!

Und das tut es auch! Mit unserer Entwicklung „Eco Plus“  spart man bis zu 75% Energie!

Wie ist das möglich? Wo schenkt man hier soviel her? Hier erfahrt ihr es im Detail:

UMRICHTER

Als Erstes haben wir uns die Umrichter im „Standby“ angeschaut. Das Standby ein Fixverbraucher ist, wissen wir von zuhause vom Fernseher und wird oft unterschätzt. Wo liegen hier die Unterschiede?

Da wir selbst mit verschiedenen Umrichtern arbeiten, wurden in diese Messung auch 3 verschiedene Umrichter eingeschlossen. Hierbei geht es um die reine Leistungsaufnahme der Umrichter, ohne Modulation am Ausgang.

Es ist deutlich zu erkennen, das es einen Unterschied zwischen den 3 Umrichtern gibt, wobei Umrichter 3 deutlich mehr Leistung aufnimmt, als die anderen beiden.

Der erste Punkt, an dem man durch die bewusste Auswahl der Hardware bereits dauerhaft einspart.

ABSAUGUNG

Je nach Material muss die Absaugung richtig viel leisten. Teilweise aber auch fast nichts und dann ist vor allem beim Ausfräsen von leichten Kleinteilen eine volle Saugkraft kontraproduktiv.  Auch darauf haben wir ein Auge geworfen und eine geregelte Absaugung entwickelt. Damit hat man den Verbrauch und die Leistung je nach Bedarf komplett selbst in der Hand.

Um sinnvolle und vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, wurde mithilfe einer Reduzierung des Schlauchdurchmessers eine Last simuliert.

Man erkennt gut den Mehrverbrauch der Umrichter. Bei 50 Hz ist der Netzbetrieb prinzipiell am Sparsamsten. Vorteil der geregelten Lösung ist der geringere Einschaltstrom, sowie die Möglichkeit die Absaugung zwischen 20Hz und 60Hz zu betreiben. Somit kann man selbst zwischen Performance und Effizienz entscheiden und wenn nötig Anpassungen vornehmen.

Und eventuell werden sogar weniger der leichten Kleinteile in Absaugungen verschwinden 😉

VAKUUM

Punkt 3 ist die Vakuumpumpe. Ein sehr wichtiges Element jeder CNC-Maschine, das normalerweise immer auf voller Leistung läuft, um das Arbeitsmaterial zu fixieren und damit Produktionsfehler zu vermeiden.  Unverzichtbar – aber muss die Vollast immer sein? Wir denken, das kann man effizienter regeln und haben auch hier eine Steuerung entwickelt.

Um das Einsparpotential der Vakuum-Regelung zu erfassen, wurden zwei gleiche GFK Platten gefräst:

  • 380 Löcher mit jeweils 8mm Durchmesser
  • Zustellungen: 2 (Letzte Zustellung am Ende)
  • Automatische Vakuumabschaltung: AUS
  • Drei Vakuumfelder aktiv
  • Unterdruck: -550mBar

Einmal mit einer geregelten Vakuumpumpe, und einmal mit der Vakuumpumpe direkt am Netz

Um Falschluft so gut wie möglich auszuschließen, wurden die Ränder der Platten, sowie der Übergang zwischen der Platte und dem Aluminiumrahmen der Maschine mit Klebeband abgedeckt.

Es ist deutlich zu erkennen, dass die geregelte Vakuumpumpe weniger Energie benötigt. In diesem Beispiel ergibt sich eine Ersparnis von 34,18% (!!!) gegenüber der ungeregelten Version.

Diese Statistik spricht für sich wenn man einen Strompreis von ca. 0,50 €/KWh annimmt und hochrechnet

Rechenbeispiel: Vakuumpumpe 6h am Tag in Gebrauch für 200 Tage , Strompreis 0,50 €/KWh

  • ungeregelt: 0,50 € /KWh x 6 x 200 = 600,- €
  • geregelt: 0,50 €/KWh – 34,18% = 0,33        0,33 x 6 x 200 = 396,- €

Alleine bei der Vakuumpumpe gibt es also eine Einsparung von 204 € bei diesem Beispiel. Und es geht hier nur um eine Einzelne. Hier lässt man mit einer ungeregelten Vakuumpumpe damit richtig Geld liegen!

STANDBY-BETRIEB

Last but not Least wird noch eine Messung des generellen Standby-Betriebes vorgenommen. Es sind ja nicht nur die Umrichter interessant – es geht auch um die Basics. Vorerst soll daher hier nur die Maschine selbst (Servoachsen, Computer, Netzteile,…) ohne Spindel oder Absaugung / Vakuum betrachtet werden.

Anfangs ist die Maschine normal angeschaltet. Nach einiger Zeit geht diese in „Standby“. Die drei kleineren Stufen ergeben sich durch die Schaltschranklüfter. Der Energieverbrauch im „Standby“ verringert sich um rund ein Drittel. Und das ein Drittel viel sein kann, haben wir bei dem Rechenbeispiel der Vakuumpumpe schon gesehen.  Eine Regelung / Steuerung ist daher auch hier unbedingt ratsam und jedem Stromsparer zu empfehlen.

Zusammengefasst kann man also sagen, das bei jeder CNC-Maschine enormes Sparpotenzial dahinter steckt, sodass sich dieses Modul sehr früh selbst abzahlt. Nebenbei verkleinert man auch noch seinen Ökologischen Fussabdruck – und das schadet nie 😉