Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Im Bereich der mobilen Maschinen ist ein Trend zum Einsatz elektrischer Antriebe zu beobachten. Die elektrischen Antriebe werden dabei für rotatorische Fahr- und Arbeitsfunktionen auf den Maschinen eingesetzt. Lineare Bewegungen nennenswerter Kraftdichte und Leistung werden jedoch weiterhin hydraulisch realisiert. Nachteilig dabei ist, dass zum Betrieb umweltschädliches Hydrauliköl benötigt wird und dass Hydrauliksysteme insbesondere im Teillastbereich einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen. Durch die zusätzliche Elektrifizierung der linearen Aktuatoren wird ein erhebliches Potential zur Emissionsreduzierung und Effizienzsteigerung auf Gesamtmaschinenebene bei gleichzeitiger Verbesserung der Prozess-qualität gesehen. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen des Projekts anhand zweier Beispiele aus der Kommunaltechnik (Betrieb eines Mähbalkens und Verstellung eines Führungsarms am Kehrvorsatz) Line-araktuatoren nennenswerter Kraftdichte mit elektrischer Energieversorgung entwickelt und erprobt werden. Fazit Für einen Verstellaktuator und einen oszillierenden Aktuator wurde jeweils ein elektrischer Direktantrieb ausgelegt, als Versuchsmuster aufgebaut und dessen Funktion an Versuchsständen erprobt. Die oszillierende Bewegung und der krafteffiziente Resonanzbetrieb des elektrifizierten Mähbalkens wurden erfolgreich realisiert. Dabei zeigte sich, dass die Dynamik des Systems den gestellten Anforderungen entspricht. Herausforderungen für den Verstellaktuator waren die eingeschränkte Leistungsdichte und daraus resultierend die Integration in bestehende Baugruppen. In weiteren Arbeiten sollte die Funktionsintegration elektrischer Aktoren untersucht werden, um dem begrenzten Bauraum mobiler Maschinen Rechnung zu tragen.
a) Zielstellung, fachliche Begründung: Zu a: In den Sektoren Industrie und Gewerbe existieren nicht unerhebliche wirtschaftliche Einsparpotenziale, die nicht den allgemein bekannten Techniken mit sehr großem Einsparpotenzial zuzuordnen sind. Auch diese nicht sehr großen, aber dennoch nicht unerheblichen wirtschaftlichen Einsparpotenziale müssen erschlossen werden, damit die Energie- und Klimaschutzziele sowohl des Sektors Industrie und Gewerbe erreicht werden können. So bestehen auch im Bereich des Einsatzes pneumatischer und hydraulischer Antriebe inder Industrie nicht unerhebliche wirtschaftliche Möglichkeiten zur Energieeinsparung und damit Minderung energieverbrauchsbedingter Emissionen durch die energetische Optimierung oder den Ersatz der eingesetzten Technik insbesondere durch elektrische Antriebe. In bisherigen Untersuchungen wurden die Einsparpotenziale durch Substitution und Optimierung im Bereich der hydraulischen Antriebe noch nicht ausreichend ermittelt. Des Weiteren wurde auch das mögliche Energieeinsparpotenzial bei Verwendung spezieller Hydrauliköle sowie die technische Ausschöpfung der Einsatzwerte für Hydrauliköle bisher noch nicht in Erfahrung gebracht. Zu klärende Sachverhalte sind weiterhin die vergleichende Bewertung der zu betrachtenden Techniken hinsichtlich Ressourcenverbrauch, Wirtschaftlichkeit und Einsatzmöglichkeiten in den einzelnen Industriebranchen und Maßnahmenvorschläge, wie die ermittelten Potenziale erschlossen werden können.
Die Ermittlung und Bewertung der Umweltwirkungen von Produkten und Dienstleistungen und ihre Kommunikation im Rahmen von Nachhaltigkeitsstrategien von Unternehmen oder als Teil des Marktgeschehens gegenüber privaten und öffentlichen Verbrauchern erfolgt mit verschiedenen Instrumenten. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung von Lösungsvorschlägen zur Berücksichtigung von nachwachsenden Rohstoffen in den Vergabegrundlagen des Umweltzeichens Blauer Engel für Schmierstoffe und Hydraulikflüssigkeiten, Kunststoffe und Wasch- und Reinigungsmittel mit Anforderungen und Nachweisregelungen. Voraussetzung zur Einbeziehung von Rohstoffen aus der stofflichen Biomassenutzung ist der Nachweis von ökologischen Vorteilen ausgehend vom Leitbild der Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung. Eine Machbarkeitsstudie soll die Einbeziehung von Rohstoffen aus stofflicher Biomassenutzung produktgruppenübergreifend aus übergeordneter Sicht aufarbeiten und Vorschläge zur Umsetzung in das Blaue Engel - Programm liefern. Darüber hinaus sollen bestehende Zertifizierungssysteme evaluiert werden, um die Einhaltung ökologischer und sozialer Mindeststandards bei der Gewinnung nachwachsender Rohstoffe in den Erzeugerländern bei der Vergabe des Blauen Engel als Kriterium zur Produktbewertung heranziehen zu können. So muss sichergestellt sein, dass bei Einsatz nachwachsender Rohstoffe sowohl aus ökologischer, ökonomischer und sozialer Sicht eine Verbesserung erzielt wird.
Das 1955 gegründete Unternehmen betreibt für Kunden Produktentwicklungen und realisiert Verpackungslösungen aus Kunststoff. Es werden Flaschen, Verschlüsse, Preforms (Vorformlinge) und Tuben aus verschiedenen Kunststoffen hergestellt. ALPLA gilt im Bereich der Kunststoffverpackung als internationaler Technologieführer. Im Januar 2015 begründete ALPLA zusammen mit neun anderen Vorarlberger Unternehmen das 'Klimaneutralitätsbündnis 2025' mit dem Ziel, ihre gesamten Aktivitäten bis zum Jahr 2025 zu 100 Prozent klimaneutral zu gestalten. Der derzeitige Herstellungsprozess von Kunststofftuben besteht aus mehreren Schritten und basiert auf dem nachträglichen Ausformen bzw. Anbringen der Tubenschulter an den Tubenkörper. Dafür werden hohe Materialstärken und viel Energie benötigt. Die neuartige Extrusionsblasmaschine vereint die Herstellungsschritte Granulateinspeisung, Extrusion, Kalibrierung und Schneiden in einem Prozess. Am Ende dieses Prozesses steht die fertige Tube. Mit dem neuen Verfahren können ca. 35 Prozent Material und 46 Prozent Energie eingespart werden. Außerdem reduzieren sich die Betriebskosten für Hydrauliköl, Kühlwasser und Reinigungsaufwand. Bei einer geplanten Produktionsmenge von 20 Millionen Tuben jährlich können rund 86 Tonnen Kunststoff und 55,4 Megawattstunden Strom eingespart werden, dies entspricht einer CO2-Reduzierung von rund 32,5 Tonnen pro Jahr. Die Innovation des Vorhabens besteht darin, dass im Vergleich zum Stand der Technik die Tuben im neuen Verfahren in einem Prozess produziert werden können. Das macht den Produktionsprozess günstiger und spart gleichzeitig Material und Energie. Die neue Technik kommt erstmalig in Deutschland zum Einsatz. Das Verfahren ist direkt auf andere Tubenhersteller übertragbar.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Im Bereich der mobilen Maschinen ist ein Trend zum Einsatz elektrischer Antriebe zu beobachten. Die elektrischen Antriebe werden dabei für rotatorische Fahr- und Arbeitsfunktionen auf den Maschinen eingesetzt. Lineare Bewegungen nennenswerter Kraftdichte und Leistung werden jedoch weiterhin hydraulisch realisiert. Nachteilig dabei ist, dass zum Betrieb umweltschädliches Hydrauliköl benötigt wird und dass Hydrauliksysteme insbesondere im Teillastbereich einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen. Durch die zusätzliche Elektrifizierung der linearen Aktuatoren wird ein erhebliches Potential zur Emissionsreduzierung und Effizienzsteigerung auf Gesamtmaschinenebene bei gleichzeitiger Verbesserung der Prozess-qualität gesehen. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen des Projekts anhand zweier Beispiele aus der Kommunaltechnik (Betrieb eines Mähbalkens und Verstellung eines Führungsarms am Kehrvorsatz) Line-araktuatoren nennenswerter Kraftdichte mit elektrischer Energieversorgung entwickelt und erprobt werden. Fazit Für einen Verstellaktuator und einen oszillierenden Aktuator wurde jeweils ein elektrischer Direktantrieb ausgelegt, als Versuchsmuster aufgebaut und dessen Funktion an Versuchsständen erprobt. Die oszillierende Bewegung und der krafteffiziente Resonanzbetrieb des elektrifizierten Mähbalkens wurden erfolgreich realisiert. Dabei zeigte sich, dass die Dynamik des Systems den gestellten Anforderungen entspricht. Herausforderungen für den Verstellaktuator waren die eingeschränkte Leistungsdichte und daraus resultierend die Integration in bestehende Baugruppen. In weiteren Arbeiten sollte die Funktionsintegration elektrischer Aktoren untersucht werden, um dem begrenzten Bauraum mobiler Maschinen Rechnung zu tragen.
Vorhabensziel: Das Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung einer hybriden, diesel-elektrisch angetriebenen mobilen Straßenbaumaschine als Alternative zu den gängigen hydraulischen Antriebskonzepten. Typische Hybridfunktionen wie zum Beispiel Start/Stopp-Funktionen für alle Aggregate, elektrisches Boosten in Kombination mit Motordownsizing und Lastpunktverschiebung sollen implementiert werden. Das Konzept sieht einen seriellen Voll-Hybrid-Straßenfertiger mit Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterie vor. Die Vorteile dieser Technologie sind vor allem eine erhebliche Effizienzsteigerung in Kombination mit einer Reduzierung der Schadstoff- und Lärmemissionen. Des Weiteren sind elektrische Antriebe praktisch wartungs- und verschleißfrei und können neben der Einsparung von Dieselkraftstoff und Hydrauliköl zusätzlich die Betriebskosten senken. Arbeitsplanung: Für das Vorhaben ist ein Zeit- und Arbeitsplan mit neun Arbeitspaketen für drei Jahre Projektlaufzeit erarbeitet worden. Durch sieben Meilensteine, die halb- oder vierteljährlich fällig sind, wird der Projektvortschritt sichergestellt. AP 1: Analysen, Lasten- /Pflichtenheft AP 2: Simulationsmodelle und Kenngrößenermittlung AP 3: Simulation/Spezifikation der Komponenten AP 4: Entwicklung/Test der Komponenten AP 5: Konstruktion/Anpassung des Gesamtsystems AP 6: Fahrzeugintegration AP 7: Test und Erprobung am Gesamtsystem Fertiger AP 8: Transfer der Forschungsergebnisse AP 9: Projektkoordination
1. Vorhabenziel Auch wenn die Kraftübertragung die Hauptaufgabe des Hydrauliköles im System darstellt befinden sich die kritischen Stellen in den tribologischen Kontakten (bei hohen Drücken, Temperaturen und Scherraten), wo das Hydrauliköl die Aufgabe eines Schmierstoffes übernimmt. Das Hydrauliköl ist deshalb als Maschinenelement zu betrachten, das die Vollschmierung in diesen Kontakten gewährleisten soll. In diesem Vorhaben wird das Hydrauliköl an die Bedingungen in der Pumpe so angepasst, dass diese Reibung minimiert wird; unter Berücksichtigung der chemischen und physikalischen Eigenschaften bezüglich Verträglichkeit mit dem gesamten 'neuentwickelten' Pumpensystem, genauer: Die Multimaterialsysteme und die Verschleißschutzschichten. Im Hinblick auf Umwelt und Nachhaltigkeit hat der zu entwickelnde Schmierstoff indirekte (gegenüber dem Pumpensystem mit der Minimierung des Energieverbrauches) und direkte Verpflichtungen (gegenüber der Umwelt mit einem minimierten Ölverbrauch). 2. Arbeitsplanung Im Rahmen der Aufgabenverteilung zwischen den Projektpartnern ist die Mineralöl-Raffinerie Dollbergen GmbH an den Aufgaben in den Arbeitspaketen 3 und 4 'Werkstoffentwicklung und -prüfung' sowie 'Auslegung von tribologischen Systemen' beteiligt (Details bitte dem Einzelantrag entnehmen). Die zeitliche Einordnung der Arbeitspakete sowie der Meilensteine sind dem Arbeitsplan des Gesamtprojektes zu entnehmen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 61 |
| Europa | 1 |
| Land | 3 |
| Weitere | 5 |
| Wissenschaft | 23 |
| Zivilgesellschaft | 5 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 46 |
| Gesetzestext | 1 |
| Text | 13 |
| unbekannt | 9 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 22 |
| Offen | 45 |
| Unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 68 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Dokument | 8 |
| Keine | 41 |
| Webseite | 25 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 53 |
| Lebewesen und Lebensräume | 48 |
| Luft | 39 |
| Mensch und Umwelt | 69 |
| Wasser | 26 |
| Weitere | 69 |