Hydraulik Energieeffizienz-Booster für Tiefziehpressen

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FAULHABER Austria GmbH

Fastems Systems GmbH

WFL Millturn Technologies GmbH & Co. KG

Mit der servohydraulischen Antriebslösung von Bosch Rexroth lässt sich die Energieeffizienz von Tiefziehpressen um bis zu 30 Prozent steigern. Gleichzeitig ist der Kühlbedarf des Hydraulikaggregats geringer, was zusätzlich Ressourcen einspart.

Mit seiner servohydraulischen Antriebslösung kann Bosch Rexroth die Effizienz in der Blechumformung erhöhen. Durch Rekuperation (Energierückgewinnung) kann nach eigenen Angaben die Energieeffizienz von Tiefziehpressen um bis zu 30 Prozent gesteigert werden. Das modulare Design vereinfache das Engineering und die Installation für den Maschinenhersteller. Endkunden profitieren laut Hersteller zudem von reduziertem Ölvolumen und verringertem Bauraum. Bleche sollen mit erhöhter Produktivität und Qualität umgeformt werden können. Gleichzeitig eröffne die Lösung mehr Möglichkeiten zur Digitalisierung. Endanwender können laut Bosch Rexroth beispielsweise mit einem Condition Monitoring Stillstandszeiten minimieren.

Geringer Aufwand und Energieverbrauch

Moderne Tiefziehpressen formen Bleche in konstant hoher Qualität und Produktivität um und verbrauchen möglichst wenig Energie. Gleichzeitig benötigen Maschinenhersteller standardisierte Antriebskonzepte, um verschiedenste Anwendungen wirtschaftlich realisieren zu können. Dabei sollen insbesondere die Engineering- und Installationsaufwände reduziert werden.

Die servohydraulische Antriebslösung von Bosch Rexroth biete hier viele Vorteile. Die Module aus der servohydraulischen Pumpeneinheit SHP und dem Steuerblock lassen sich je nach Anforderung zur bedarfsgerechten Versorgung von Ziehkissen und Oberkolben einsetzen. Werden beide servohydraulischen Lösungen mit einem gemeinsamen elektrischen Antriebssystem betrieben, kann eine solche Tiefziehpresse laut Hersteller im Vergleich zu einer konventionellen Hydraulikpresse mit Ventilsteuerung eine Energieersparnis von bis zu 30 Prozent erzielen, so Bosch Rexroth.

Prozessenergie beim Tiefziehen zurückgewinnen

Die servohydraulische Pumpeneinheit SHP besteht aus der Blockanbaupumpe A10VZA bzw. ab Nenngröße 71 aus der 4-quadrantenfähigen Blockanbaupumpe A4VZA und dem Synchronservomotor MS2N. Die kompakte Modifikation der Axialkolbeneinheit A4VSG lässt sich kupplungsfrei an den Motor anbauen und bildet mit diesem eine kompakte und trägheitsoptimierte Motor-Pumpen-Einheit, was laut Bosch Rexroth zahlreiche Vorteile bietet:

• eine hohe Leistungsdichte,

• eine einfache Integration,

• weniger Platzbedarf,

• eine hohe Energieeffizienz und

• reduzierte Geräuschemissionen im Vergleich zu herkömmlichen Motor-Pumpen-Baugruppen.

Für die Steigerung der Energieeffizienz ist zum einen die drehzahlgeregelte Servomotor-Pumpeneinheit für den Oberkolben verantwortlich, die zu jedem Zeitpunkt des Pressenzyklus die exakt benötigte Leistung bereitstellt. Zum anderen kann beim Tiefziehen ein Teil der Prozessenergie über die Servomotor-Pumpeneinheit im Ziehkissen zurückgewonnen werden, die bei Einsatz der sonst üblichen Ventilsteuerung zur Regelung der Ziehkissenkraft verlorengehen würde. Die zurückgewonnene elektrische Energie kann dem Oberkolben über den gemeinsamen Zwischenkreis zur Verfügung gestellt oder ins Netz zurückgespeist werden. Dadurch reduziere sich der Energieverbrauch der Maschine direkt während des Ziehvorgangs.

Verringerter Kühlbedarf des Hydraulikaggregats

Die direkte Montage an einen Hydraulikblock reduziert den eingeleiteten Körperschall und die Schallabstrahlung der SHP. Deshalb ist das System leiser als herkömmliche Pumpenbaugruppen mit ähnlicher Leistung.

Darüber hinaus ergeben sich zusätzliche Einsparpotenziale, denn die servohydraulische Antriebslösung hat einen verringerten Kühlbedarf des Hydraulikaggregats. Grund hierfür ist der hohe Wirkungsgrad beziehungsweise die drastische Reduktion der Drosselverluste. Das führt zu einer geringeren Erwärmung des Hydrauliköls, wodurch das Aggregat kleiner ausgelegt und teilweise komplett auf eine Kühlung verzichtet werden kann. Das wiederum senkt nochmals die Investitions- und Betriebskosten.

Mehr Produktivität, Qualität und Transparenz

Die digitale Steuerung des servohydraulischen Antriebs soll sich positiv auf die Prozessqualität und -transparenz sowie die Produktivität auswirken. Da sich die einzelnen Drücke, Positionen, Geschwindigkeiten und Kräfte präzise regeln lassen, können Blechteile laut Hersteller wiederholgenau mit höherer Qualität produziert werden. So könne zum Beispiel der Oberkolbenantrieb auch mit sehr niedrigen Motordrehzahlen von wenigen Umdrehungen pro Minute arbeiten. Gleichzeitig ermöglichen die reaktionsschnellen Servomotoren kürzere Zykluszeiten und eine höhere Ausbringung. Verschiedene Pumpenoptionen mit 2-Punkt- oder proportionalem Verstellsystem bis hin zur Mehrquantensteuerung erweitern laut Bosch Rexroth den Gestaltungsspielraum zusätzlich, wodurch das energiesparende Antriebskonzept noch für viele weitere Anwendungen attraktiv werde.

Der servohydraulische Antrieb ermöglicht zudem datenbasierte Analysen zur Prozessoptimierung und ein Condition Monitoring zur Reduzierung von Stillstandszeiten.

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