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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

0. Einleitung

Zusammenfassung
Energie ist ein Produktionsfaktor, ohne den keine Verfahren ablaufen, keine Werkstoffe und Produkte herzustellen sind. Energie- und Rohstoffquellen sind jedoch nur begrenzt verfügbar. Zu den Aufgaben moderner Ingenieurtätigkeit gehört die Sicherstellung einer wirtschaftlichen Fertigung. Mit einem möglichst geringen Einsatz an Energie und Werkstoffen ist durch verschiedene Verfahren ein möglichst langlebiges Produkt herzustellen.
Thomas Herlan

1. Stand der Erkenntnisse

Zusammenfassung
Die zweimalige sprunghafte Verteuerung des ölpreises in den siebziger Jahren führte auch in der Industrie zu einem geänderten Energiebewuβtsein. Erste Ansätze zur Bewertung des Energieverbrauchs fertigungstechnischer Verfahren wurden 1976 in einem Seminar des British Energy Council und der Institution of Production Engineers /1/ vorgestellt. Damals standen zwei wesentliche Fragen im Mittelpunkt, die bis heute nichts an Aktualität eingebüβt haben:
1.
Wieviel Energie ist in den in der Fertigungstechnik verarbeiteten Werkstoffen bereits gebunden?
 
2.
Wieviel Energie wird für die verschiedenen Fertigungsverfahren aufgewendet?
 
Thomas Herlan

2. Zielsetzung

Zusammenfassung
Eine sprunghafte Änderung von Energie- und Werkstoffpreisen ist für alle Beteiligten schädlich /72/. Nur eine kontinuierliche Preisentwicklung schafft die Voraussetzungen für eine mögliche Umstrukturierung zu energie- und Werkstoffsparenden Fertigungsverfahren.
Thomas Herlan

3. Auswahl Eines Energiemodells für die Massivumformung

Zusammenfassung
Max Planck bezeichnet Energie als die Fähigkeit eines Systems äuβere Wirkung hervorzubringen. Energie kann gespeichert, an ein System gebunden oder Systemgrenzen überschreitend auftreten. Physikalisch betrachtet geht Energie jedoch weder verloren, noch kann man sie gewinnen. Sie kann aber in andere Energieformen und Energiezustände umgewandelt und in entscheidendem Maβe nutzbar gemacht werden.
Thomas Herlan

4. Prozesskettananalyse Vorgelagerter Systeme Zur Halbzeugfertigung

Zusammenfassung
Die vorgelagerten Prozeβstufen zur Herstellung von Stahl- und Aluminiumwerkstoffen sollen jeweils für sich getrennt in einem integrierten Hüttenwerk stattfinden.
Thomas Herlan

5. Energieeinsatz bei der Werkstückfertigung durch Massivumforumung

Zusammenfassung
Die Aufgaben der umformenden Fertigungsverfahren werden von Kienzle /113/ wie folgt beschrieben: „Mit möglichst geringem Werkstoffabfall den Formen (Maβe und Toleranzen) und Eigenschaften des gewünschten Fertigteils möglichst nahezukommen, wobei diese Annäherung und die unter Umständen erforderlichen Nacharbeiten zu einem Kostenminimum führen sollen.“ Das Verfahren Flieβpressen (DIN 8583 T6) wurde deshalb für die Untersuchung ausgewählt, weil es diesen Forderungen entspricht und durch seine hohe Werkstoffausnutzung das angestrebte Ziel, die Herstellung möglichst nicht mehr weiterzubearbeitender Werkstückgeometrien (Near Netshape-Technologie) erreicht. In der Stückgutherstellung gibt es kein Verfahren mit einer solchen wirtschaftlichen Bedeutung, das über den gesamten Temperaturbereich von Raumtemperatur bis zu 1300°c angewendet wird.
Thomas Herlan

6. Energieeinsatz bei der Fertigung Ausgewählter Werkstückgeometrien

Zusammenfassung
Für das Verfahren Kaltflieβpressen zeigt Bild 29 eine Zuordnung der installierten Antriebsleistung zu der Pressennennkraft verschiedener Maschinen. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daβ mit zunehmender Anzahl der Umformstufen auch die Antriebsleistung zunimmt, obwohl sich die Pressenkraft auf mehrere Stufen gleichzeitig verteilen kann. Die eingezeichneten Geraden zur Trennung nach einstufigem und mehrstufigem Betrieb stellen eine versuchte Zuordnung dar. Die Breite des Feldes zeigt, daβ bei der Ermittlung von Energiekennzahlen zum Betrieb von Pressen groβe Streuungen zu erwarten sind. Diese spiegeln die unterschiedlichen Anwendungsfälle wider. Zur systematischen Untersuchung der Einfluβgröβen auf den Energieeinsatz wird zunächst für nur einen Pressennennkraftbereich das Leistungsverhalten näher betrachtet. Für die Untersuchung stand keine mechanische oder hydraulische Presse mit sich gleichender Anschluβleistung zur Verfügung. Für den gebräuchlichsten Pressennennkraftbereich von 6, 3 MN wurde jeweils eine mechanische und eine hydraulische Presse ausgewählt. Sie wurden in ihrem Verhalten hinsichtlich der aufgenommenen Antriebsleistung bzw. der abgegebenen Umformarbeit an verschiedenen Werkstücken untersucht. Beide Pressen wurden von Drehstromasynchronmotoren angetrieben. Die mechanische Presse weist eine Antriebsleistung von 150 kW auf, die hydraulische Presse verfügt über 240 kW Antriebsleistung. Die Pressen unterscheiden sich nur in ihrem Antriebsprinzip, die Einsatzbereiche beider Pressen sind vergleichbar. Zur Ermittlung des Energieeinsatzes werden beim Kaltflieβpressen verschiedener Werkstücke Leistungsmessungen durchgeführt und die aufgenommene Wirkleistung für einen Pressenarbeitszyklus ermittelt.
Thomas Herlan

7. Optimierung zum Rationellen Energieeinsatz in einem Produktionsbertrieb der Massivumformung

Zusammenfassung
Die bisherigen Angaben zum Energieeinsatz bei der Massivumformung beziehen sich auf den Stand der Technik in den Produktionsbetrieben. Einsparungspotentiale lassen sich mit der Methode der Prozeβkettenanalyse auffinden.
Thomas Herlan

8. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung
Vor dem Hintergrund steigender Werkstoff- und Energiekosten gewinnen zunehmend diejenigen Fertigungsverfahren an Bedeutung, die sich durch einen geringen Einsatz an Energie bei gleichzeitiger hoher Werkstoffausnutzung auszeichnen.
Thomas Herlan

Backmatter

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