Aktuell / 20.06.2013

Startschuss für die ETA-Fabrik

Auftaktveranstaltung „ETA-Fabrik“: TU-Präsident Hans Jürgen Prömel, Ministerin Eva Kühne-Hörmann, Prof. Eberhard Abele, TU-Kanzler Manfred Efinger und Dr. Hans-Christoph Wirth vom BMWi. © Sibylle Scheibner, TU Darmstadt
Modell der geplanten Fabrik: Das Ziel ist es, den Energiebedarf in der industriellen Fertigung zu senken. Hierfür wird eine für die metallverarbeitende Industrie repräsentative Prozesskette aufgebaut. © G. Hirn, BINE Informationsdienst

Der Primärenergiebedarf der industriellen Produktion soll um bis zu 40 Prozent sinken. Das wollen zwölf Unternehmen sowie fünf Forschungseinrichtungen und Universitäten erreichen. Im neu gestarteten Forschungsprojekt „ETA-Fabrik“ entwickeln sie unter der Federführung der Technischen Universität Darmstadt die energiesparende Fabrik der Zukunft.

Gemeinsam erforschen sie, wie ein gesamter industrieller Produktionsprozess energetisch optimiert werden kann.  Für das im Mai gestartete Forschungsprojekt „ETA-Fabrik - Energieeffiziente Fabrik für interdisziplinäre Technologie- und Anwendungsforschung“ entsteht an der TU Darmstadt eine Forschungsfabrik, in der sie ausgehend von einer exemplarischen Produktion das Gesamtsystem aus Produktionskette und Gebäude kontinuierlich verbessert wird.

„Der Herausforderung Energiewende müssen wir interdisziplinär begegnen“, sagt Professor Dr. Eberhard Abele, geschäftsführender Leiter des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) der TU Darmstadt anlässlich der Auftaktveranstaltung des Projektes am 11. 6. 2013. „Die ETA-Fabrik soll sich zu einem Projekt entwickeln, das international als Leuchtturm wahrgenommen wird“, betont er. Sie soll neben den Forschungsaktivitäten zum Thema Energieeffizienz für die fachdisziplinübergreifende Ausbildung des ingenieurwissenschaftlichen Nachwuchses und für die Weiterbildung von Kompetenzträgern in der Industrie genutzt werden.

Statt die Energieeffizienz durch eine isolierte Optimierung von Teilsystemen zu verbessern, wollen die Experten alle Komponenten des Gesamtsystems „ Fabrik“ berücksichtigen und optimal vernetzen, um ein höheres Einsparpotenzial zu erschließen. In dieser Modellfabrik wird von den Maschinen bis zur Gebäudeausrüstung und Gebäudehülle alles darauf ausgerichtet, Energie ganzheitlich optimal zu nutzen und den Energiebedarf zu senken.

Energieeffiziente Produktion interdisziplinär und ganzheitlich verwirklichen

Maschinenbauer, Bauingenieure und Architekten arbeiten  gemeinsam an der Entwicklung der hocheffizienten Fabrik. Um Produktionsanlagen für die Metallbearbeitung zu analysieren und zu optimieren, bauen die Forscher eine Produktionsprozesskette des Industriepartners Bosch Rexroth zur Herstellung eines Hydraulikpumpen-Bauteils nach. Diese umfasst die Schritte Zerspanung in Weich- und Hartbearbeitung, Wärmebehandlung und diverse Zwischen- und Endreinigungsprozesse.  Der Maschinenpark der Fabrik wird sich aus Werkzeugmaschinen, Reinigungsmaschinen und einem Ofen zur Wärmebehandlung zusammensetzen.

Während die Maßnahmen zur Verbesserung der Ressourcen- und Energieeffizienz an einzelnen Produktionsmaschinen schon weitgehend ausgereizt sind, liegt ein bisher noch kaum erschlossenes Potenzial in der Weiternutzung der beim Maschinenbetrieb entstehenden Abwärme durch die Verknüpfung von Wärmequellen und -senken. Diese Energie lässt sich mit thermischer Speichertechnik und Technik zur Energietransformation speichern und zeitgerecht dort abgeben, wo sie gebraucht wird. In der Fabrik wird die Abwärme, zum Beispiel aus der Wärmebehandlung, als Wärmequelle für Reinigungsanlagen genutzt, sie kühlt über eine Absorptionskälteanlage die Werkzeugmaschinen oder sorgt für eine bedarfsgerechte Hallenklimatisierung.

Diese Technologien sollen weiterentwickelt werden. Zusätzlich sollen Möglichkeiten genutzt werden, die sich aus der Interaktion mit dem Fabrikgebäude und den darin liegenden Potenzialen ergeben, z. B. zur Energierückgewinnung. Die Projektpartner gehen davon aus, dass durch ein Zusammenwirken bisher unabhängig voneinander agierender Bereiche eine Einsparung von ca. 40 % gegenüber dem derzeitigen Stand erreicht wird.
Das Bundeswirtschaftsministerium fördert das Projekt mit 7,9 Millionen Euro.

Die Projektschwerpunkte

Das Forschungsvorhaben ist in acht untereinander vernetzte, eigenständige Teilprojekte untergliedert: In einem wird ein Konzept zur Simulation des Energieverbrauchs und der Energieflüsse in der energieeffizienten Fabrik entwickelt. In drei weiteren Teilprojekten werden Energieeffizienzmaßnahmen an den Fertigungsmaschinen erarbeitet, die energetische Vernetzung zwischen Maschinen und Gebäudeausrüstung vorbereitet und Demonstratormaschinen für den realen Fabrikbetrieb entwickelt. Ein anderes beschäftigt sich damit, wie Energieverbrauchsdaten in der Fertigung erfasst, aufbereitet und erschlossen werden können. Im nächsten Teilprojekt wird ein übergreifendes Konzept zur thermischen Interaktion zwischen Prozesskette, Gebäudetechnik und Fabrikgebäude entwickelt. Und es werden innovative Fassadenelemente, basierend auf ultrahochfestem Beton und Schaumbeton entwickelt und mittels Kapillarrohrmatten thermisch aktiviert.

Die Praxisrelevanz und Ergebnistransfer der Forschungsinhalte wird über die Partner in den 8 Teilprojekten hinaus durch die Beteiligung weiterer Industrieunternehmen in einem Anwenderarbeitskreis sichergestellt, in dem Automobilhersteller und -zulieferer, Maschinenhersteller sowie weitere Maschinenbauunternehmen mitarbeiten.

Verknüpfte Projekte

  • Bei der Herstellung von Maschinenbauteilen ist das Schleifen ein Fertigungsschritt mit vergleichsweise geringer Energieeffizienz. Forscher aus Industrie und Wissenschaft haben gemeinsam neue Verfahren entwickelt, die mit minimaler Schmierung signifikante Einsparpotenziale erreichen. ... mehr

Weitere Informationen

Verbundprojekt „Energieeffiziente Fabrik für interdisziplinäre Technologie- und Anwendungsforschung – ETA-Fabrik“: www.eta-fabrik.de

Technische Universität Darmstadt
Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen

Prof. Dr.-Ing. Eberhard Abele
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64287 Darmstadt
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