Forschungsschwerpunkt „Energieeffiziente Staub- und Späneerfassung”


Ausgangssituation

Nach Angaben des Statistischen Bundesamts betrugen im Jahr 2006 die Energiekosten der holzverarbeitenden Möbelindustrie in Deutschland ca. 200 Mio Euro, was einem Prozent des Jahresumsatzes von rund 20 Mrd. Euro entspricht.

Nach einer im Jahr 2009 von Roland Berger Strategy Consultants durchgeführten Studie entfallen 40 % der aufgewendeten elektrischen Leistung des wertschöpfenden Prozesses auf die Absaugung, während für die eigentlichen Bearbeitungsprozesse nur ca. 25 % benötigt werden. Der hohe Energiebedarf für die Absaugung entsteht aufgrund häufig überdimensionierter Absauganlagen, um einen möglichst hohen Spanerfassungsgrad zu gewährleisten.

Großvorhaben in Vorbereitung

Im Rahmen eines groß angelegten Forschungsprogramms soll die Span- und Stauberfassung an Holzbearbeitungsmaschinen maximiert werden bei gleichzeitiger Minimierung des Energieeinsatzes für den Weitertransport des Staubs und der Späne zu den zentralen Sammeleinrichtungen. Es wird ein Span- und Stauberfassungsgrad von mindestens 99 % angestrebt. Durch energieeffizienten Transport des Staubs und der Späne soll die benötigte Leistung um wenigstens 50 % gegenüber dem heutigen Stand reduziert werden.

Für dieses Forschungsvorhaben ist ein breites Spektrum sowohl an Fachwissen als auch an Erfahrung notwendig, welches von den FPH-Mitgliedern aus Forschungseinrichtungen und Industrie einfließt. Es sollen unterschiedliche Einzelmaßnahmen für eine effizientere Span- und Stauberfassung entwickelt werden, die modular in der holzverarbeitenden Industrie eingesetzt werden können und in der Summe zum Erreichen des Gesamtziels des Vorhabens führen.

Abbildung: Exemplarische Prozesskette

Die Modularität wird über das gezielte Definieren von Systemgrenzen in der Prozesskette zwischen

  1. Werkzeugeingriffspunkt,
  2. Absaughaube,
  3. Maschineninterner Spantransport,
  4. Zuleitungen zur zentralen Absauganlage,
  5. Hauptleitung der zentralen Absauganlage,
  6. Blenden und Schieber der zentralen Absauganlage,
  7. Filter und Lüfter der zentralen Absauganlage,
  8. Alternative / mechanische Förderschnecken und –bänder und Zellenradschleusen,
  9. Steuer- und Regelungssysteme sowie Umrichter und
  10. Abscheider und Filter

gewährleistet.

Ziele

Vorrangiges Ziel ist es, den Span- und Stauberfassungsgrad und dabei den energetisch notwendigen Wirkungsgrad zu maximieren. Durch einen besseren Span- und Stauberfassungsgrad kann der Schritt der Werkstückreinigung durch Abblasen des verbleibenden Staubs und der Späne auf dem Werkstück entfallen, die Ergonomie der Maschinenbediener steigt wohingegen die gesundheitliche Belastung reduziert wird. Eine Verbesserung der Stauberfassung erhöht die Prozesssicherheit und reduziert die Störanfälligkeit und Rüstzeiten im automatisierten Betrieb, wodurch die Wirtschaftlichkeit zunimmt.

Der gewählte Ansatz entspricht der ganzheitlichen Prozessbetrachtung (energetisch, ökonomischen, ergonomisch) und dem Einbeziehen von Forschungseinrichtungen, Industrieunternehmen aus dem Sektor des Maschinen- und Anlagenbaus sowie der Absaugtechnik als auch der Anwender in der Holzindustrie.

 

 


Bildnachweis: SPÄNEX, C. Wyrwa, IWF der TU Braunschweig