RESSOURCENEFFIZIENZ DURCH LASERTECHNIK

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1 TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH RESSOURCENEFFIZIENZ DURCH LASERTECHNIK Klaus Löffler Geschäftsführer Vertrieb und Services Ditzingen,

2 Warum Laser? Der Laser ist nicht nur ein äußerst vielseitiges, sondern auch ein unerreicht präzises Werkzeug Verschiedene Anwendungen Unterschiedliche Werkstoffe Keine mechanische Beeinflussung Höchste Präzision Geringer Wärmeeinfluss Keine Massenträgheit Schnelle Steuerung Gute Automatisierbarkeit Werkzeuglose Produktion Seine Präzision ist der Grund für die hohe Energieeffizienz laserbasierter Fertigungsprozesse Effizienz 2

3 Warum Laser? Ist der Laser also eine grüne Technologie? 3

4 Produkt Produkt Prozess Prozess Werkzeug Werkzeug Agenda Energie- und Ressourceneffizienz kann auf verschiedenen Ebenen erreicht werden Werkzeuge verbessern Werkzeuge ersetzen Prozesse verbessern Hebelwirkung Prozesse ersetzen Produkte verbessern Produkte ersetzen 4

5 Leistung (kw) je Scheibe Leistungs- und Effizienzsteigerung In industrietauglichen Scheibenlasern hat sich die Leistung je Scheibe in den letzten Jahren vervielfacht Industrietauglich Laborergebnis Damit einher geht eine kontinuierliche Steigerung der Energieeffizienz. 5

6 Energieeffizienz verschiedener Laserarten Direkt-Diodenlaser sind die effizientesten Strahlquellen und eignen sich bereits für viele Löt- und Schweißanwendungen. Energieeffizienz 50% 40% 30% 20% 10% 0% Lampengepumpte Festkörperlaser CO2-Laser Scheibenlaser/ Faserlaser Diodenlaser 6

7 Produkt Produkt Prozess Prozess Werkzeug Werkzeug Agenda Energie- und Ressourceneffizienz kann auf verschiedenen Ebenen erreicht werden Werkzeuge verbessern Werkzeuge ersetzen Prozesse verbessern Hebelwirkung Prozesse ersetzen Produkte verbessern Produkte ersetzen 7

8 Prozesse verbessern: Laserstrahlschweißen Laserstrahlschweißen ist signifikant energieeffizienter als herkömmliche Schweißverfahren bei deutlich besserer Schweißqualität Laserstrahlschweißen WIG-Schweißen Beispiel: Energieverbrauch beim Rohrschweißen WIG-Schweißen: ca. 430 kwh pro Tonne Laserschweißen: ca. 170 kwh pro Tonne 8

9 Produkt Produkt Prozess Prozess Werkzeug Werkzeug Agenda Energie- und Ressourceneffizienz kann auf verschiedenen Ebenen erreicht werden Werkzeuge verbessern Werkzeuge ersetzen Prozesse verbessern Hebelwirkung Prozesse ersetzen Produkte verbessern Produkte ersetzen 9

10 Nachhaltige Energieeffizienz Nachhaltigkeit muss vom gesamten Lebenszyklus von Endprodukten her gedacht werden. Beispiele aus der Automobiltechnik und -produktion: Einspritzdüsen Laserbohren Höchstfeste Stähle Laserschneiden Karosseriebau Laserschneiden, Laserschweißen Wichtiger als der Energieverbrauch einzelner Prozessschritte zu betrachten, ist der Energieverbrauch des Produktes bei Nutzung und Gesamtherstellung zu optimieren! 10

11 Beispiel Einspritzdüsen Durch präzisere Bohrungen in Einspritzdüsen, lässt sich der Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren bis zu 20 % senken Herkömmliche Einspritzdüsen: Der Kraftstoff benetzt teilweise die Zylinderwand und den Kolben. Es kommt zu unvollständiger Verbrennung. Präzise Bohrungen unterschiedlicher Größen optimieren die Verteilung des zerstäubten Kraftstoffes und senken so Verbrauch und Emissionen. Bilder: Allein in Deutschland können hierdurch jährlich 12 Mio.Tonnen CO 2 eingespart werden! 11

12 Beispiel Einspritzdüsen Die benötigte Präzision für solche Bohrungen lässt sich nur mit besonderen Ultrakurzpuls-Lasern erreichen. Für die Ergebnisse dieser mehrjährigen gemeinschaftlichen Entwicklung wurde die Firmen BOSCH und TRUMPF sowie das Fraunhofer IOF in Jena mit dem Deutschen Zukunftspreis 2013 ausgezeichnet. 12

13 Beispiel Karosseriebau 1 Karosserien aus sogenannten warmumgeformten Stählen ermöglichen höhere Festigkeit bei geringerem Gewicht und somit geringere Verbräuche - 4,6 kg Zugfestigkeit 140 Mpa Mpa Mpa Mpa 1000 MPa Gewichtsreduktion an einer typischen B-Säule Der Anteil an höchstfesten Stählen steigt kontinuierlich Die Reduzierung des Fahrzeuggewichts um 10 % kann den Kraftstoffverbrauch um >4 % senken. 13

14 Beispiel Karosseriebau 1 Wirtschaftlich fertigen lassen sich Bauteile aus warmumgeformten Stählen nur durch das Laserstrahlschneiden. Der Laserstrahl schneidet Bauteile ungeachtet ihrer Härte und er verschleißt nicht 14

15 Beispiel Karosseriebau 2 Durch konsequente Ausnutzen moderner Fertigungstechniken lassen sich auch eigentlich ausgereifte Baugruppen nachhaltig verbessern flange 7 mm flange 15 mm K-joint Spot welding Flanschlose Blechverbindungen durch Umform- und Lasertechnik (Schweißen) 15

16 Beispiel Karosseriebau 2 Das erste Fahrzeug, das diesen Ansatz konsequent verfolgt ist der StreetScooter, ein neuartiges Elektroauto 16

17 Beispiel Elektromobilität Viele weitere Komponenten in Elektro-Fahrzeugen entstehen mit Hilfe der Lasertechnik 1 Elektromotor 7 Leichtbau 2 Getriebe 6 Charger 3 Leistungselektronik 4 Steuerungs einheit 5 HV-Batterie 17

18 Zusammenfassung Die Photonik ist eine Schlüsseltechnologie in vielen unterschiedlichen technischen Bereichen. In der Produktionstechnik trägt das Werkzeug Laser durch seine hohe Präzision zur Ressourceneffizienz bei. Die enge Zusammenarbeit von Spezialisten aus Produktdesign, Produktentwicklung, Prozess, Produktion ermöglicht die Materialeinsparungen und die Herstellung energieeffizienter Produkte. 18

19 Ressourceneffizienz-Kreislaufwirtschaft im Alltag 19

20 TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH ANSPRECHPARTNER Klaus Löffler Geschäftsführer Vertrieb und Services

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