Green Automation does it really exist? Manfred Gundel CEO, KUKA Roboter GmbH

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1 Green Automation does it really exist? Manfred Gundel CEO, KUKA Roboter GmbH

2 Green Automation does it really exist? KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 2

3 KUKA AG KUKA Roboter KUKA Laboratories KUKA Systems Automotive 50 % General Industry 50 % Technology Platform New Markets Automotive 90 % / General Industry 10 % KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 3

4 Inhalt Warum Green Automation? Entwicklung der Energiepreise Energiemanagementsysteme DIN EN 16001:2009 EU-Verordnung zur Verminderung der CO 2 Emission Neue Werkstoffe im Karosseriebau Energie-effizientes Robotersystem Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus Reduzierung der produktiven Energieaufnahme Reduzierung der Standby Energieaufnahme Simulation des Energiebedarfes KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 4

5 Energieeffiziente Produktion - Entwicklung der Energiepreise Die Energiepreise werden in den nächsten Jahren definitiv steigen, die exakte Höhe der Preissteigerung ist aber nicht vorhersehbar: innerhalb der Betriebsdauer eines Robotersystems wird sich der Energiepreis für die Automobil-Industrie von 0,10 für 1 kwh auf 0,20 verdoppeln die Verknappung der natürlichen Ressourcen wird sich auf die Energiepreise auswirken, da die Entwicklung wettbewerbsfähiger, erneuerbarer Energiequellen erst begonnen hat Energieeinsparung durch Installation energieeffizienter Robotersysteme wird eine neue Energiequelle Development of Energy Prices (approx. 6% Inflation) End Customer Stock Exchange Price Quelle: Nicht kalkulierbare Energiekosten als Unternehmensrisiko KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 5

6 Energiemanagementsysteme - DIN EN 16001:2009 Anforderungen an ein Energiemanagementsystem, das Unternehmen in die Lage versetzen soll, den Energieverbrauch systematisch und kontinuierlich zu reduzieren: Kosten reduzieren - durch die Einführung eines EnMS können bis zu 10 % der Energiekosten in den ersten Jahren nach der Implementierung eingespart werden Umwelt schützen - ein effizientes Energiemanagement ist ein wichtiger Baustein, denn es kann maßgeblich zur Verringerung von Treibhausgasemissionen beitragen nachhaltig wirtschaften - neue Energiekonzepte und innovative Energietechnologien sind der Schlüssel, um auch in den nächsten Jahren erfolgreich am Markt zu operieren Außendarstellung verbessern - tendenziell werden ökologische Anforderungen bei öffentlichen Ausschreibungen in Europa vermehrt einbezogen Energieintensive Unternehmen können gesetzliche Erleichterungen nutzen KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 6

7 EU-Verordnung zur Verminderung der CO 2 Emissionen von Personenkraftwagen Die Europäische Union hat sich verpflichtet, die CO 2 Emissionen bis 2020 um mindestens 20 % (gegenüber dem Stand von 1990) zu reduzieren: mit einem Anteil von ca. 26 % trägt der Verkehr erheblich zu den CO 2 -Gesamtemissionen in der EU bei der Pkw-Verkehr ist dabei mit ca. 12 % für in etwa die Hälfte der Emissionen verantwortlich es wird ein CO 2 - Emissionsdurchschnitt für alle neu zugelassenen neuen Pkw von 130 g CO 2 /km festgelegt durch die Verordnung wird ein ab 2020 geltendes Ziel für die Neuwagenflotte von 95 g CO 2 /km festgelegt werden die Vorgaben nicht erreicht, müssen Strafzahlungen in abgestufter Höhe geleistet werden ab 2012 ab g Flottenabweichung = 475 / Neufahrzeug KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 7

8 Neue Werkstoffe in der Automobil-Industrie Neue Werkstoffe tragen dazu bei Fahrzeuggewicht und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren: Gesamtgewicht eines durchschnittlichen Pkw: 65 % Karosserie und Fahrwerk 20 % Ausstattung inklusive Elektrik 15 % Antrieb Karosserie und Fahrwerk für Pkw liegen deshalb im Fokus der Leichtbau-Forschung und Entwicklung mit faserverstärkten Kunststoffverbunden werden je nach Belastungsfall Gewichtseinsparungen bis 50% gegenüber konventionellen Stahlbauweisen erreicht der Einsatz von Aluminiumstrukturen lässt 30-40% Gewichtsreduzierung gegenüber Stahl erwarten Quelle: CCeV Automotive Forum Automatisierte Fertigungsprozesse für neue Materialien KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 8

9 Die Konsequenzen Nachhaltige Produktentwicklung umfasst sowohl die lebensdauergerechte Planung, Konzeption und Konstruktion als auch die verwendeten Produktionsverfahren unterstützt den Gebrauch des Produktes durch Echtzeit-Erfassung und -Bewertung des aktuellen Produktzustandes berücksichtigt das Wirtschaften in Kreisläufen im Hinblick auf Recycling, Wiederverwendung und Verwertung Nachhaltige Produktionsstrategien Einsatz von energie-effizienten Fertigungssystemen und eine deutliche Verkürzung der Materialflusswege das Prinzip des Kostenvorteils großer Produktionsvolumina ist zu überdenken, um hochflexibel und ressourcen-schonend zu produzieren kundennahe und dezentrale Produktion und Verwertung mit verringerter Abhängigkeit von Auslastungs-Schwankungen durch Entwicklung kleiner, modularer Produktionsanlagen KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 9

10 Nachhaltigkeit über den gesamten Lebenszyklus Energie-Effizienz in der Fertigungshalle bis zu 30 % weniger Energieverbrauch in der Bewegung bis zu 80 % weniger Energieverbrauch im Standby-Modus Supply-Chain-Logistik Innovatives Logistikkonzept 60-prozentige Reduzierung der CO 2 -Emissionen Robuste Robotersysteme Lebensdauer von mehr als 15 Jahren Rückkauf von Gebrauchtsystemen Engineering und Konstruktion 12-prozentige Gewichtsreduzierung 30-prozentige Volumenreduzierung nachhaltige Materialien KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 10

11 Durchschnittlicher Energieverbrauch Stand gestern Warten in Regelung Produktionsbewegung Standby- Modus 1 Durchschnittlicher Energieverbrauch eines Roboters mit 210kg Traglast, einer Reichweite von 2700mm unter voller Last KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 11

12 Energieeffizienz - Produktionsbewegung Die Serien KRC4 und QUANTEC sind in Bezug auf Geschwindigkeit und Energieeffizienz marktführend 15 % Reduzierung des Schweißzangen-Gewichts durch roboterbasierten Zangenausgleich 12 % Reduzierung des Gewichts der Roboterstruktur optimierte Getriebeeinheiten mit minimierter Reibung energie-effiziente Motor- und Antriebstechnik modellbasierte Regelung für energie-effiziente Bewegung und Positionierung intelligentes Bremssteuerungssystem temperaturgeregelter Steuerschranklüfter Energieverbrauch 30% KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 12

13 Energieeffizienz Virtueller Hauptschalter im Standby KRC4 unterstützt das PROFIenergy-Profil zur Reduzierung des Energieverbrauchs im Standby-Modus sowie für ein effizientes Energiemanagement der Standard wurde von der deutschen Automobilindustrie in Zusammenarbeit mit SIEMENS und KUKA definiert während der Produktionspausen reduziert die Robotersteuerung automatisch den Energieverbrauch die Produktionspausen werden von der SPS der Linie unter Verwendung standardisierter PROFInet-Services initiiert KRC4 unterstützt zwei verschiedene Standby-Modi, die in Abhängigkeit von der Dauer der Pause aktiviert werden KRC4 unterstützt mit konfigurierbaren Mess-Stellen alle erforderlichen Informationen zur Gewährleistung eines zukünftigen fabrikweiten Energiemanagementsystems Standby 2 Standby 3 30% 80% KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 13

14 Warten in Regelung Produktionsbewegung Standby- Modus 1 Standby- Modus 2-30 % Keine Verzögerung Verzögerung 0,05 s Verzögerung 10 s - 60 % - 15 % - 30 % KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 14 Standby- Modus 3 Verzögerung 60 s Durchschnittlicher Energieverbrauch Das neue KUKA Robotersystem - 80 % Durchschnittlicher Energieverbrauch eines QUANTEC mit 210kg Traglast, einer Reichweite von 2700mm unter voller Last

15 Energieeffizienz Verbrauchsprognosen während der Planung Das Kriterium der Energieeffizienz muss bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden: der erwartete Energieverbrauch der Applikation muss auf der Grundlage einer offline programmierten Roboterbahn prognostiziert werden durch Anpassung der Traglastklasse, der Werkzeugparameter und der Geschwindigkeit wird die Energieeffizienz verbessert die Optimierung von Roboter- und Werkzeugauswahl sowie Bahn und Geschwindigkeit garantieren eine höchste Energieeffizienz Roboter- Simulation Analyse Überprüfung Optimierte Roboterauswahl Modellbasierte Prognose des Energieverbrauchs Taktzeit und energieoptimierte Bahnen Einstellungen Traglastklasse des Roboters Werkzeuge Gewicht Schwerpunkt Anpassung von Geschwindigkeit und Beschleunigung Energieoptimierte Fahrprofile Energieoptimierte Roboterbahnen KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 15

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! KUKA Roboter GmbH Manfred Gundel Seite 16

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