Maschinen sind für die Produktion von Produkten unverzichtbar, weshalb die Produktionstechnik durch zum Beispiel einer langen Nutzungsdauer, Materialeinsparungen oder Photovoltaikanlagen auf den Dächern einen auch wesentlichen Beitrag dafür leisten muss, dass die Industrie bis 2050 klimaneutral wird. Wie das aussehen kann wird auf der Nortec vom 23. bis 26. Januar in Hamburg gezeigt.
1. Lange Nutzungsdauer in der Produktionstechnik
2. Intelligente Algorithmen in der Produktionstechnik
3. Stoffkreisläufe in der Produktionstechnik
4. Selbstproduzierter Strom in der Produktionstechnik
Lange Nutzungsdauer in der Produktionstechnik
„Nichts ist so nachhaltig, wie Maschinen möglichst lange zu nutzen“, erklärt Stephan Mayer, Leiter der Division Werkzeugmaschinen des Lasertechnikspezialisten und Nortec Ausstellers Trumpf mit Sitz im schwäbischen Ditzingen. Das Familienunternehmen Trumpf hat Nachhaltigkeit zum festen Bestandteil seiner Strategie erklärt. So verweist Mayer darauf, dass bei der Herstellung einer Tonne Stahl rund 1,4 Tonnen CO2 anfallen. Maschinen in der Blechfertigung bringen nicht selten über 10 Tonnen auf die Waage.
„Unternehmen reduzieren ihren CO2-Fußabdruck enorm, wenn sie ihre Maschinen bis an ihr Lebensende im Feld lassen“, erklärt Mayer. Dabei will Trumpf seine Kunden vielfältig unterstützen, etwa durch besonders langlebige und robuste Maschinen oder die Möglichkeit, gebrauchte Anlagen wieder aufzuarbeiten. Dazu zählt, wichtige Funktionen nachzurüsten und die Anlage dadurch länger in Betrieb zu halten. Trumpf bietet mehrere Lösungen an, um ältere Maschinen wieder auf Vordermann zu bringen. Dazu gehört etwa das OPC UA-Retrofit. Damit können Anwenderinnen und Anwender ihre älteren Bestandsmaschinen um eine OPC UA-Schnittstelle erweitern, dem internationalen, plattformunabhängigen Standard für den Datenaustausch in der Fertigung.
Eine weitere Nachrüstlösung von Trumpf ist der Windows-Retrofit. Die Technologie hilft dabei, die steigenden Anforderungen an IT-Systeme innerhalb des Firmennetzwerks bei älteren Maschinen einzuhalten.
Intelligente Algorithmen in der Produktionstechnik
Der größte Hebel für den Klimaschutz sei Material in der Fertigung einzusparen. Dabei helfen neben dem Wissen erfahrener Fachkräfte mittlerweile auch intelligente Computeralgorithmen. „Mit keinem mir bekannten Algorithmus am Markt lassen sich mehr Teile aus einer Blechtafel herausschneiden als mit unserem“, nennt der Trumpf-Manager als Beispiel. Mit der Nanojoint-Technologie für das Laserschneiden lassen sich die Teile sogar wie bei einem Puzzlespiel direkt nebeneinander auf der Blechtafel platzieren. „Das reduziert den Ausschuss deutlich“, so Mayer.
Und das funktioniert so: Normalerweise lässt der Laser kleine Stege stehen, wenn er die Bauteile aus der Blechtafel schneidet. Diese so genannten Mikrojoints verhindern, dass die Bauteile beim Schneiden verkippen. Beim Nanojoint-Verfahren erzeugt der Laser noch kleinere Haltepunkte, an denen er das Metall nicht vollständig durchtrennt. Das spart Material, denn anders als bei den herkömmlichen Mikrojoints lassen sich die Bauteile jetzt direkt nebeneinander auf der Blechtafel schachteln.
Höhere Materialeffizienz ist also ein wesentlicher Schlüssel zur Steigerung der Nachhaltigkeit. So sieht das auch der Wissenschaftler Christoph Herrmann, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig. „Es gilt, die Materialeffizienz über die gesamte Prozesskette zu steigern, denn höhere Effizienz bedeutet in der Regel auch einen geringeren Energiebedarf“, sagt Herrmann,der auch Universitätsprofessor für Nachhaltige Produktion und Life Cycle Engineering sowie Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der Technischen Universität Braunschweig ist. Unter dem Dach der WGP (Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik) hat er zudem an der Energieeffizienz-Initiative mitgewirkt.
Stoffkreisläufe in der Produktionstechnik
Neben höherer Material- und Energieeffizienz muss die Industrie auch die mit der Werkzeugmaschine verbundenen peripheren Systeme im Blick behalten, wie etwa die Kühlschmierstoffversorgung. Diese müsse auf erneuerbare Ressourcen umgestellt werden – etwa durch bio-basierte Öle und Additive für die Formulierung des Kühlschmierstoffs, sagt der Wissenschaftler.
So hat der Kühlschmierstoffhersteller Oemeta aus Uetersen bei Hamburg einen mineralölfreien wassermischbaren Kühlschmierstoff aus synthetischen Esterölen für anspruchsvolle Zerspanungsprozesse entwickelt. Bei der Herstellung von synthetischen Estern wird die chemisch aus nativen Ölen gewonnene Fettsäure gezielt mit einem ebenfalls aus natürlichem Ursprung gewonnenen oder einem synthetischen Alkohol in Reaktion gebracht. Synthetische Esteröle sind wie native Pflanzenöle mineralölfrei und biologisch abbaubar, meist aber wesentlich haltbarer und leistungsfähiger.
Herrmann hält es für zentral, die Stoffkreisläufe sowohl klein- als auch großräumig zu schließen: „Seit einigen Jahren forschen wir an zirkulären Fabriken als Ort, an dem sowohl Produkte hergestellt als auch gebrauchte Produkte fertigungs- und verfahrenstechnisch so prozessiert werden, dass Produkt- und Materialkreisläufe geschlossen werden“. Dieser Ansatz, auch verbunden mit einem höheren Grad an Dezentralität, sei sehr vielversprechend.
Ökologische Nachhaltigkeit kann zudem nur erreicht werden, wenn neben der Werkzeugmaschine auch die Hintergrundsysteme klimaneutral werden. Konkret bedeutet das etwa die Erzeugung und Nutzung regenerativer Energien – entweder durch eigene Anlagen am oder in unmittelbarer Nähe zum Produktionsstandort oder durch entsprechende Energieverträge, wie Herrmann erklärt. Als aktuelles Beispiel dazu führt er die Fabriktransformation des Werks der Robert Bosch Elektronik GmbH in Salzgitter an. Hier komme gleich ein ganzes Bündel von Maßnahmen zum Einsatz – angefangen von Photovoltaik über Abwärmenutzung aus einem benachbarten Stahlwerk bis hin zur Nutzung von grünem Wasserstoff.
Selbstproduzierter Strom in der Produktionstechnik
Auch Trumpf nimmt für sich in Anspruch, selbst viel zu tun, um möglichst nachhaltig zu fertigen. „Wir produzieren einen Teil unseres Stromverbrauchs selbst, beispielsweise über Photovoltaikanlagen auf unseren Dächern“, erklärt Mayer. Außerdem prüft das Unternehmen, an welchen Standorten sich Geothermie und Windkraft eignen. Zudem nutzt der Werkzeugmaschinenbauer die Abwärme seiner Lasermaschinen zum Heizen von Gebäuden und hat den Fuhrpark elektrifiziert. „An unserem Stammsitz in Ditzingen betreiben wir zudem eine der größten Elektrotankstellen Süddeutschlands“, sagt der Manager.
Der Werkzeugmaschinenhersteller produziert nach eigenen Angaben bereits seit 2020 bilanziell CO2-neutral. „Wir möchten unsere Bilanz nicht allein durch den Kauf von Zertifikaten verbessern, sondern mehr und mehr den Ausstoß reduzieren“, erklärt Mayer. Trumpf habe an all seinen Standorten im Jahr 2022 nur noch halb so viel CO2 wie im Geschäftsjahr 2018/19 verursacht, trotz starken Wachstums.
Bis der Umbau der gesamten Industrieproduktion zur Kreislaufwirtschaft vollzogen ist, bleibt also noch viel zu tun. Die Nortec wird zeigen, welche Möglichkeiten es heute schon gibt, die Industrieproduktion klimaschonend zu gestalten und nachhaltige Geschäftsmodelle für die Zukunft zu entwickeln. Auf zwei Bühnen, dem Auditorium und der Speakers‘ Corner, werden täglich Vorträge, Workshops und Diskussionen rund um aktuelle Themen in der Produktionstechnik präsentiert. Am 24. Januar finden zwischen 13 und 16 Uhr im FormUM@NORTEC zahlreiche inspirierende Impulse und Gespräche zum Schwerpunktthema Nachhaltigkeit statt. Am 25. Januar um 13 Uhr lädt zudem der VDMA Landesverband Nord im Auditorium auf der Nortec zu einem Workshop zum Thema „“Nachhaltigkeit in der Produktion – ein Wettbewerbsvorteil?“ (Daniel Schauber, Fachjournalist, Mannheim / vk)
