RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE

Transkript

1 TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE durch den Einsatz des Werkzeugs Laserstrahl Klaus Löffler Geschäftsführer Vertrieb und Services Berlin,

2 Warum Laser? Der Laser ist ein vielseitiges Werkzeug und bringt Prozessenergie präzise ein. Verschiedene Anwendungen Unterschiedliche Werkstoffe Keine mechanische Beeinflussung Fokussierbarkeit Kleiner Wärmeeintrag Keine Massenträgheit Schnelle Ablenkung & Steuerung Automatisierbarkeit Verschleißfreies Werkzeug Die Fokussierbarkeit und die vergleichsweise große Energiedichte kombiniert mit moderner Strahlquellentechnologie sind Basis für energieeffiziente Fertigungsprozesse. Effizienz 2

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

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

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

6 Agenda Energie- und Ressourceneffizienz kann auf verschiedenen Ebenen erreicht werden Werkzeug Werkzeuge verbessern Werkzeuge ersetzen Werkzeug Prozess Prozesse verbessern Prozesse ersetzen Prozess Hebelwirkung Produkt Produkte verbessern Produkte ersetzen Produkt 6

7 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 7

8 Prozesse verbessern: Additive und Subtraktive Verfahren pulverbettbasiertes Laserschmelzen Strukturieren Laserschweißen Laserauftragschweißen Laserhärten Laserauftragschweißen Reinigen, Markieren 8

9 Agenda Energie- und Ressourceneffizienz kann auf verschiedenen Ebenen erreicht werden Werkzeug Werkzeuge verbessern Werkzeuge ersetzen Werkzeug Prozess Prozesse verbessern Prozesse ersetzen Prozess Hebelwirkung Produkt Produkte verbessern Produkte ersetzen Produkt 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 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. 12

13 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 13

14 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) 14

15 Beispiel Karosseriebau 2 Das erste Fahrzeug, das diesen Ansatz konsequent verfolgt ist der StreetScooter, ein neuartiges Elektroauto 15

16 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 16

17 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. 17

18 Industrie 4.0 auf unterschiedlichen Ebenen Industrie Sektoren Internet Unternehmen Fabrik Intranet Systeme Maschinen Feldbus Sensoren Aktuatoren 18

19 Ressourceneffizienz-Kreislaufwirtschaft im Alltag 19

20 Future of Engineering with the Speed of Light Photonics 4.0: Startup Contest 20

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