Energie- und ressourceneffiziente mobile Arbeitsmaschinen (ERMA)

www.uni-kl.de/erma

Neben dem kraftstoffeffizienten Arbeiten der Maschine muss auch die Ökoeffizienz über den kompletten Lebenszyklus berücksichtigt werden. Um bereits frühzeitig in der Entwicklungsphase Aussagen über die Effizienz eines Produkts treffen zu können, werden vermehrt Simulationsprogramme eingesetzt.

Diese Herausforderungen waren der Initialfunke für das Projekt „Energie- und ressourceneffiziente mobile Arbeitsmaschinen (ERMA)“ der Forschergruppe Produktentwicklung des Zentrums für Nutzfahrzeugtechnologie (ZNT). Die vier Lehrstühle KIMA (Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinen- und Apparatebau), MEGT (Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik), MEC (Lehrstuhl für Mechatronik in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik) und VPE (Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung) des Fachbereichs Maschinenbau und Verfahrenstechnik wurden am Beispiel eines Baggers der Firma Volvo Construction Equipment neue Konzepte und Methoden zur Steigerung der Energieeffizienz entwickeln.

Im Mittelpunkt stand praxisorientiertes, akribisches Arbeiten an zahlreichen Details. Gefördert wurde das Forschungsprojekt durch die Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation. Die Teilaufgaben des Projektes wurden den Kernkompetenzen der Arbeitsgruppen entsprechend aufgeteilt:

Teilprojekt AG KIMA: Entwicklung eines digitalen Mobilbaggermodells zu Energieverlust- und Energieverbrauchssimulation mit anschließender energetischer Optimierung der Arbeitsmaschine auf hydraulisch-mechanischer Basis
Teilprojekt AG MEGT: Reibungsverlustoptimierung an Dichtungen und Lagern
Teilprojekt AG MEC: Energieeffiziente mechatronische Antriebssysteme für mobile Arbeitsmaschinen
Teilprojekt AG VPE: Ableitung und Entwicklung von prozessorientierten Methoden und Konzepten zur lebenszyklusweiten Erfassung und Bewertung des Energie- und Ressourcenbedarfs von mobilen Arbeitsmaschinen.

Die entwickelten Konzepte reichen von Optimierungsmaßnahmen am bestehenden Hydrauliksystem mit Einsparungspotenzialen von ca. 10 Prozent und einer zeitlich kurzfristigen Umsetzbarkeit bis hin zu vollelektrischen Antriebslösungen und Einsparpotentialen von über 50 Prozent (mittel bis langfristige Ansätze für die nächsten Jahre bis Jahrzehnte). Zu der Untersuchung gehören auch Betrachtungen zu den Reibverlusten in den Einzelkomponenten wie z.B. Zylinder und Getriebe mit Verbesserungsmöglichkeiten.

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