Automatisieren zum Wohl der Umwelt

"Green Automation" Produkthighlights auf der AUTOMATICA 2010

(PresseBox) (München, ) "Green Automation" nimmt Gestalt an. Zahlreiche Aussteller bekennen sich auf der AUTOMATICA 2010 zu zukunftsfähiger, umweltschonender Produktion und Energiegewinnung. Leitexponat der Initiative "Green Automation" ist der vom IPA entwickelte Seilroboter IPAnema, der unter anderem zur Montage und Wartung von Sonnenkollektoren eingesetzt werden kann. Auch an den Messeständen tragen zahlreiche Produkte das Green Automation-Label, das auf besonders ressourcenschonenden Umgang mit und durch Automatisierungstechnologie aufmerksam macht.

Mit Automatisierungstechnologien zur Gestaltung einer lebenswerten Welt beitragen - dafür steht die Initiative "Green Automation", die von der AUTOMATICA, der internationalen Leitmesse für Automation und Mechatronik, dem VDMA Robotik + Automation und dem Fraunhofer Institut Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) ins Leben gerufen wurde. Bei Green Automation wird die Automatisierungstechnik zum einen selbst als Verbraucher von Ressourcen betrachtet - und großer Wert auf Energieeinsparung gelegt. Zum anderen wird Automatisierungstechnik zur Herstellung umweltverträglicher, ressourcenschonender Produkte eingesetzt. Denn was nützen kreative Konzepte für den Leichtbau, für wenig CO2erzeugende Antriebe, zur umweltverträglichen Energiegewinnung und zu vielem mehr, wenn diese nur in Versuchsaufbauten funktionieren und sich nicht wirtschaftlich in Großserien umsetzen lassen?

Aufbruch in ein neues Energiezeitalter

Inzwischen hat das "grüne" Engagement der Unternehmen und Forschungsinstitute die Theoriephase schon weit hinter sich gelassen. Das zeigt die AUTOMATICA 2010, die vom 8. bis 11. Juni 2010 auf dem Gelände der Messe München stattfindet. Green Automation spielt dort eine tragende Rolle. Auf herausragende Projekte zu diesem Thema aufmerksam macht zum Beispiel das Green Automation Leitexponat in Halle B2:

Hier ist der vom IPA neu entwickelter Seilroboter ausgestellt, der in Zukunft eine Schlüsselrolle bei der Montage von großflächigen Solarstromanlagen einnehmen kann.

Denn Sonnenstrom aus der Wüste ist eine vielversprechende Idee, um die Welt mit zukunftsfähiger Energie zu versorgen. Das Desertec-Konsortium hat beispielsweise ein Konzept vorgestellt, das Solarenergieanlagen in den Wüsten Nordafrikas vorsieht. Eine solche solarthermische Anlage besteht aus mehreren Kollektorfeldern, deren Parabolspiegel jeweils eine Fläche von über einem Quadratkilometer bedecken. Sie bündeln das Sonnenlicht, um Öl in einem Rohrsystem zu erhitzen, das wiederum Dampf erzeugt. Damit lassen sich konventionelle Turbinen und Generatoren zur Stromerzeugung betreiben.

Seilroboter zur Montage großflächiger Solarstromanlagen

Der Haken daran: Es müssten Hunderte Millionen dieser Parabolspiegeleinheiten in der Wüste installiert werden - eine Arbeit, für die es in der benötigten Größe und Mobilität bislang keine Automatisierungsmöglichkeit gab. Der IPA-Seilroboter, dessen Prototyp den Namen IPAnema trägt, könnte Abhilfe schaffen. Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl gibt ihm beste Chancen: "Der Seilroboter kann Aufgaben eines Krans übernehmen und große Bauteile transportieren - allerdings wesentlich schneller, präziser und vor allem voll automatisierbar. Aufgrund des extremen Leichtbaus seiner Konstruktion lässt er sich mobil ausführen und einen großen Arbeitsraum abdecken."

Die neue Kinematik des Seilroboters basiert auf Seilen, die durch mehrere Winden angetrieben werden und eine Plattform, einen Greifer oder ähnliches im Raum bewegen. Bei dem auf der AUTOMATICA zu sehenden IPAnema kommen wahlweise sieben oder acht digital gesteuerte Winden zum Einsatz. Sie sind für hochdynamische Bewegungen konstruiert und erlauben Bewegungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 m/s sowie Beschleunigungen von bis zu 10 g. Dabei kann die Länge des Seils durch ein in die Winde integriertes Absolutmesssystem exakt eingestellt werden. Das Steuerungssystem besteht aus einer für Roboter angepassten CNC-Steuerung und läuft zusammen mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung in Echtzeit. Der Arbeitsraum kann je nach Anwendung bis zu 100 x 100 x 30 m umfassen. Die effiziente Kraftübertragung durch die Seile erlaubt je Seil eine Nutzlast von mehreren Tonnen.

Green Automation-Highlights auf der AUTOMATICA

Visionen und Großprojekte wie solche Solarkraftwerke wecken Aufmerksamkeit und begeistern ein breites Publikum. Doch die AUTOMATICA weist auch auf viele kleinere, bereits verfügbare Green Automation-Lösungen hin. Mit speziellen, an den Ständen angebrachten Labels machen die Aussteller auf Produkte aufmerksam, die die Green Automation-Anforderungen erfüllen.

In der Automatisierungstechnik sind die Reduzierung des Energieverbrauchs und der Baugröße bei gleichzeitig steigender Leistung die drei bekanntesten Ansätze zur Schonung der Umwelt. Innerhalb der Bildverarbeitung, bei der Entwicklung von intelligenten Kameras und Visionsensoren mit hoher Rechenleistung, ergeben sich schon bei der Wahl des Prozessorkonzepts Einsparmöglichkeiten. Viel Leistung pro Watt und Volumen bietet die intelligente Kameralösung mvBlueLYNX-X der Matrix Vision, Oppenweiler. Sie setzt auf die OMAPTM 3-Prozessorserie von Texas Instruments, die mit maximal 5 Watt unter Volllast auskommt, während andere Systeme typischerweise bis zu 15 Watt verbrauchen. Die ARM-Prozessoren verbrauchen nicht nur weniger Strom als andere, sie sind auch kleiner in ihrer Baugröße. So ist die mvBlueLYNX-X ohne Objektiv nur 85 x 55 x 35 mm (H x B x T) groß.

Clevere Beleuchtungssteuerungen aus dem Hause Stemmer Imaging, Puchheim, schonen auf intelligente Weise die Umwelt. Leuchtdioden oder kurz LEDs sind aus der Bildverarbeitung nicht mehr wegzudenken. Ihre hohe, aber doch endliche Lebensdauer kann deutlich erhöht werden, indem man die Beleuchtung nur dann einschaltet, wenn sie tatsächlich benötigt wird. Wenn eine Inspektion eine Belichtungszeit von 10 ms erfordert und alle 100 ms wiederholt wird, so muss die Beleuchtung nur zeitgleich mit der Aufnahme eingeschaltet werden. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer der LED-Beleuchtung im Vergleich zum Dauerbetrieb annähernd um den Faktor 10. Mit Blitz-Controllern ist eine dynamische Kontrolle unterschiedlichster LED-Beleuchtungen, Betriebsmodi und Techniken möglich. Dies optimiert einerseits die Beleuchtungsabläufe, andererseits sorgen Blitz-Controller auch für eie Entlastung der Umwelt, weil sie die Lebensdauer der Beleuchtung verlängern, somit Ressourcen schonen und zudem den Energieverbrauch reduzieren.

Bildverarbeitungssysteme spielen auch in der Solartechnik eine bedeutende Rolle. So hat zum Beispiel Isra Vision, Darmstadt, das Bildverarbeitungssystem 3D-Solscan entwickelt, das über die kamerabasierte 3D-Inline-Inspektion von Solarparabolspiegeln noch höhere Energieausbeute verspricht. Das System wird normalerweise als Inline-System in einer Spiegelproduktion eingesetzt und setzt dabei neue Maßstäbe hinsichtlich der Genauigkeit. Die Zykluszeit für einen kompletten Spiegel beträgt nur etwa 20 s. Das kamerabasierte Inspektionssystem ist damit wesentlich schneller als die Lasertechnik, mit der bei geringerer Geschwindigkeit typischerweise nur ein Inspektionsraster von 50 mm erreicht wird.

Windkraft dagegen ist für VMT der Pepperl + Fuchs Gruppe in Mannheim ein zentrales Thema. Das Unternehmen hat ein Komplettsystem zur Roboterbahnführung beim Schleifen und Lackieren von Windkraftflügeln entwickelt. 70 Meter lang sind die Rotorblätter, die bislang in Handarbeit gereinigt und lackiert wurden. Zur Automatisierung wurden auf zwei Linearachsen jeweils zwei Roboter montiert. Einer übernimmt die Reinigung des Flügels mit einem Sandstrahl-Vakuum-System, der andere ist für die Lackierung zuständig. Die Onlinevermessung erfolgt durch zwei Laserlaufzeitmesssysteme, die fest am Reinigungsroboter montiert sind. So kann die Roboterbahn an die Torsion und das Durchhängen des Flügels angepasst werden. Das VMT-System sorgt außerdem für bestmögliche Fertigungsqualität bei engen Formtoleranzen, für geringen Einricht-, Betriebs- und Wartungsaufwand sowie für vollständige Prozesskontrolle und dokumentation.

Wenn es um das Handling von Wafern und fertigen Solarzellen geht, bietet Schunk, Lauffen, passende Lösungen wie den hochdynamischen Solarzellengreifer SZG. Er ist enorm schnell und prozesssicher. Einen Transportzyklus von 550 mm inklusive Inspektion durch ein Kamerasystem und Rückweg erledigt er in einer Taktzeit unter einer Sekunde. Damit definiert er eine neue Effizienzklasse in der Solarzellenfertigung. Für den Bau von Windkraftanlagen hat Schunk den Schwerlastgreifer SLG entwickelt, der Lager, Naben und andere schwere Bauteile sicher handhaben kann. Bei der Konstruktion dieser Greifer achtet Schunk selbst auf Energieeffizienz und Ressourcenschonung. Für das Lauffener Unternehmen spielen zum Beispiel Leichtbauprinzipien eine wesentliche Rolle. So wurde mit Hilfe einer FEM-Analyse das Gewicht des Schwerlastgreifers minimiert.

Schwere Lasten und tonnenschwere Einheiten können auf der Rundschiene von Strothmann Machines & Handling, Schloß Holte-Stutenbrock, energieeffizient bewegt werden. Die kugelgelagerten Rollen der Transportwagen sorgen für einen ruhigen Lauf, geringe Rollwiderstände und eine hohe Verschleißfestigkeit. Darüber hinaus eignet sich die Rundschiene als Transportmittel mit dem sich schwere Lasten mit geringem Kraftaufwand bewegen lassen: Bis zu 10 t kann eine Person manuell bewegen. Die Rundschienen-Technik wird in der Fließ- und Taktmontage angewendet, aber auch in der Intralogistik leistet diese Applikation einen Beitrag zur ressourcenschonenden Prozessverbesserung.

Für minimalen Druckluftverbrauch sorgen Vakuum-Ejektoren mit integrierter Luftsparfunktion. Die Vakuum-Ejektoren SCPi und SMPi von Schmalz, Glatten, ermöglichen es, Arbeitsprozesse zu optimieren, Ressourcen effizienter zu nutzen, Betriebskosten deutlich zu senken und die Umwelt zu entlasten. Die Sparfunktion unterbricht die Vakuum-Erzeugung sobald ein vorgegebener Wert erreicht ist. Erst bei Überschreiten eines definierten Mindestwertes wird die Vakuum-Erzeugung wieder aktiviert. Damit spart der Ejektor mit Luftsparfunktion gegenüber herkömmlichen Produkten bis zu 65% Betriebskosten. Zudem entlastet der Anwender aufgrund des reduzierten Energieverbrauchs die Umwelt.

In vielen Bereichen der Automatisierungstechnik sind Effizienz und Umweltschonung bereits heute möglich. So arbeitet Reis Robotics, Obernburg, seit längerem daran Prozesse zu entwickeln, aus denen Produkte hervorgehen, die bei Herstellung, im Betrieb sowie am Ende ihrer Gebrauchsdauer Umwelt und Menschen möglichst wenig belasten.

Das Angebotsspektrum des Herstellers reicht von energieeffizienten Antrieben über komplett automatisierte Fertigungsanlagen für Photovoltaik-Module bis zu automatisierten Recycling-Lösungen. Ein Beispiel für Ressourceneinsparung ist automatisiertes Schweißen und Schneiden mittels Laser. Geringerer, sehr gezielter Energieeinsatz und Wegfall von Nacharbeiten sind nur zwei Vorteile dieser Technik. Wegweisend und ohne Vorläufer sind Laser-Roboter im Bereich Recycling. Am Beispiel von verschweißten Autoscheinwerfern hat das Obernburger Unternehmen bewiesen, dass es sogar kaufmännisch sinnvoll ist, diese am Ende der Nutzungsdauer mit einem Schneidelaser in einzelne Bestandteile zu zerlegen, um die teilweise wertvollen Rohstoffe sortenrein einer erneuerten Verwendung zuzuführen.

Downsizing von Robotern und Energie einsparen in Produktionspausen, das sind die beiden Wege, die Yaskawa mit dem Robotik-Geschäftszweig Motoman, Allershausen, verfolgt. Das Reduzieren der Manipulatorengröße hat kompaktere Roboter zur Folge, die einen geringeren Aufstellbereich benötigen. Bis zu 30% elektrische Energie sparen Produktionsanlagen bei denen der Knickarmroboter in Prozessnebenzeiten in die Energy-Saving-Funktion schaltet. Mit diesem Mix sparen Motoman-Anlagen Geld und schonen gleichzeitig die Umwelt.

Speziell für High-Speed-Aufgaben in der Verpackungs- und Solarindustrie wurde der 4-Arm-Roboter Quattro s650H von Adept, Dortmund, entwickelt. Aufgrund seiner extrem hohen Geschwindigkeit und den niedrigen Energiekosten senkt der 4-Arm-Roboter im Produktionsprozess die Total Costs of Ownership. Angaben des Unternehmens zufolge verbraucht er im Vergleich zu anderen Robotern seiner Kategorie 25 bis 35% weniger Energie - im Vergleich zu 6-Achs-Robotern erziele der Adept Quattro s650H sogar Energieeinsparungen bis zu 45%.

Nicht nur die eigene Produktion hat der Augsburger Roboterhersteller Kuka umweltschonend ausgelegt, sondern auch die erzeugten Produkte selbst konsequent für einen Ressourcen schonenden Betrieb entwickelt. Dabei hat sich die Technologieschmiede auf Energieverbrauch, Schmierstoffverbrauch und Langlebigkeit seiner Roboter fokussiert. Ein Indikator für die Energieeffizienz ist das Verhältnis zwischen Eigengewicht des Roboters und seiner Traglast: Je weniger Material beschleunigt und bewegt werden muss, umso weniger Energie wird verbraucht. Ein Paradebeispiel dafür ist der 7achsige Leichtbauroboter Kuka LBR, der ein Verhältnis von 2:1 zwischen Eigengewicht und Traglast erreicht. Auf der AUTOMATICA stellt Kuka Steuerungsfunktionen vor, die es ermöglichen, Roboter in den Arbeitspausen abzuschalten - ähnlich wie sparsame Automobile an einer roten Ampel den Motor abstellen.

Ressourcenschonende Antriebssysteme gibt es von Wittenstein nicht erst seit das Thema "Schonung der Ressourcen" ein Megatrend und damit in aller Munde ist. So entwickelte die Unternehmenstochter Wittenstein alpha , Igersheim, ein Servo-Schneckengetriebekonzept, das alle Anforderungen an eine Ressourcen effiziente Servoanwendung erfüllt: mehr Leistung auf kleinerem Raum, geringerer Energieverbrauch und eine hohe Lebensdauer. Insbesondere die sonst bei Schneckengetrieben übliche Zunahme des Verdrehflankenspiels mit der Lebensdauer ist durch die Optimierung der speziellen Hohlflankenverzahnung auf ein definiertes Minimum reduziert. Erreicht werden somit insgesamt eine höhere Leistungsdichte und damit mehr Leistung auf kleinerem Raum.

Bereits eine einzelne, wirkungsgradoptimierte Antriebskomponente mit entsprechender Energieeffizienz kann zu einer guten Energiebilanz beitragen. Doch erst die sinnvolle Kombination aus Motor, Getriebe, Frequenzumrichter und Steuerung machen aus einzelnen Antriebskomponenten echte Energiesparlösungen. Die effiDRIVE-Energiesparkonzepte von SEW-Eurodrive, Bruchsal, basieren auf einem Baukastenprinzip. Dazu gehören der DR-Motorbaukasten, das mechatronische Antriebssystem Movigear, die Antriebs- und Frequenzumrichter Movidrive und Movitrac oder der Mehrachs-Servoverstärker Moviaxis. Dabei nimmt die Beratung im Energiesparkonzept von SEW-Eurodrive einen sehr hohen Stellenwert ein. Im engen Kontakt mit dem Kunden sichten die Bruchsaler Fachleute Energiesparpotenziale und erarbeiten auf den Anwender zugeschnittene Lösungen.

Steigende Energiepreise, die Notwendigkeit zur Reduktion von CO2-Emissionen sowie Potenziale zur Erhöhung der Energieproduktivität stehen auf dem Lehrplan der Lernfabrik für Energieproduktivität (LEP) am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) in Garching bei München. In einem realen Lernumfeld werden unter anderem Messmethoden, methodisches Vorgehen, Optimierungsmöglichkeiten, organisatorische Umgestaltungen sowie technische Lösungen gezeigt. Das Angebot richtet sich sowohl an Studierende als auch an Experten und Manager aus der Industrie.

Nachhaltiges Wirtschaften ist ein zentraler Aspekt der Initiative "Green Automation", da sich mit moderner Automatisierung erheblich Energien einsparen oder Ressourcen effizienter verbrauchen lassen. Zur konkreten Berechnung von langfristigen Einsparungen dient die Lebenszykluskostenrechnung (Life cycle cost LCC). Der VDMA hat dazu vor einigen Jahren das Einheitsblatt 34160 entwickelt, das alle Kostenelemente enthält, an die ein Maschinenbauer bei der Lebenszykluskostenrechnung denken sollte. Jetzt hat der VDMA Fachverband Robotik + Automation auf Basis dieser Berechnung ein neues Excelbasiertes LCC-Rechenmodell speziell für Automatisierer entwickelt. Um den Einsatz dieses Instrumentes zu üben, bietet der VDMA am 11. Juni 2010 auf der AUTOMATICA in der "LCC-Knowhow Lounge" in Halle B1 ganztägig Workshops an. Sie dauern jeweils 90 Minuten und beginnen um 9.30 Uhr, 12 Uhr und 14.30 Uhr. Interessenten müssen sich vorab anmelden und erhalten eine Anmeldebestätigung.

"Green Automation" ist auch zentraler Aspekt auf dem AUTOMATICA Forum, das unter dem Motto "Automation in Dialogue" an allen vier Messetagen in Halle B1 stattfindet. In Podiumsdiskussionen und Vorträgen werden Automatisierungsthemen quer durch alle Anwenderbranchen diskutiert. Die Vorträge werden Top-Referenten aus Wirtschaft und Forschung halten. Das Vortragsprogramm am 10. Juni greift das Thema Neue Energien und Green Automation auf. Z.B. wird Erhard Schletterer, Geschäftsführer von LiTec Battery GmbH Einblick gewähren, "Wie man Lithium-Ionen-Batterien baut", Andreas Blochel, Produktionsleiter von Solarfabrik AG wird den interessierten Fachbesuchern das Thema "Automatisierte Solar-Produktion" näherbringen.

Informationen im Internet unter: http://www.automatica-munich.com/...

Über die AUTOMATICA

Internationale Fachmesse für Automation und Mechatronik

Die AUTOMATICA ist die internationale Fachmesse, die alle Segmente des Bereiches Robotik + Automation unter einem Dach vereint. Sie findet seit 2004 im zweijährigen Rhythmus auf dem Gelände der Neuen Messe München statt. Fokus der Messe ist, die komplette Wertschöpfungskette darzustellen. Hinter dem industriegetriebenen Konzept der AUTOMATICA stehen die Messe München GmbH und VDMA Robotik + Automation, ideellfachlicher Träger der Messe. Die Aussteller- und Besucherzahlen der AUTOMATICA sind von einem unabhängigen Wirtschaftsprüfer im Auftrag der Gesellschaft zur Freiwilligen Kontrolle von Messe- und Ausstellungszahlen (FKM) geprüft und international durch UFI (Global Association of the Exhibition Industry) zertifiziert.

Messe München GmbH

Die Messe München International (MMI) ist mit rund 40 Fachmessen für Investitionsgüter, Konsumgüter und Neue Technologien einer der weltweit führenden Messeveranstalter. Über 30.000 Aussteller aus mehr als 100 Ländern und mehr als zwei Millionen Besucher aus über 200 Ländern nehmen jährlich an den Veranstaltungen in München teil. Darüber hinaus veranstaltet die MMI Fachmessen in Asien, in Russland, im Mittleren Osten und in Südamerika. Mit sechs Auslandsbeteiligungsgesellschaften in Europa und Asien sowie 64 Auslandsvertretungen, die mehr als 90 messerelevante Länder der Welt betreuen, verfügt die MMI über ein weltweites Netzwerk. Als global tätiges Unternehmen leistet die Messe München International bei Umweltschutz und Nachhaltigkeit einen wesentlichen Beitrag.

Weitere Informationen unter www.messe-muenchen.de

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