Abstract
Energy efficiency becomes an increasingly important quality attribute of modern machine tools. In order to stay competitive and in liability toward our environment, the energy consumption of machine tools must be significantly reduced without deteriorating the productivity and the quality of manufacturing. In line with the rising importance, the number of available energy efficiency solutions is increasing. However, a broad application of these solutions does not exist since the hypothetical saving potentials are hard to evaluate. This chapter presents two self-developed software solutions designed for different application levels. The presented assessment tool allows for a quick and easy assessment of the energy demand of a given production machine and is therefore intended for utilization in the procurement process of production machines. In contrast, the production machine simulation tool is designed for an assessment of the energy demand in the early product development stages by providing detailed energy and power demand information for all energy-relevant functional modules as well as for the entire production machine. For both approaches, no additional hardware measurements are required as input.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Similar content being viewed by others
References
Abele E, Sielaff T, Beck M (2012) Konfiguration energieeffizienter Werkzeugmaschinen. Werkstattstechnik online: wt 102:292–298
Abele E, Braun S, Schraml P (2015) Holistic simulation environment for energy consumption prediction of machine tools. In: 22nd CIRP conference on life cycle engineering in Sydney, Australia, 7–9 Apr 2015. Paper Accepted
BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (2013) Energiewirtschaftliche Entwicklung in Deutschland. 1. Quartal 2013, Berlin
Bittencourt JL (2013) Selbstoptimierende und bedarfsgerechte Steuerungsstrategien für Werkzeugmaschinen zur Steigerung der Energieeffizienz. Apprimus, Aachen
Böhner J (2013) Ein Beitrag zur Energieeffizienzsteigerung in der Stückgutproduktion. Shaker Verlag, Aachen
Degner W, Herfurth K (1983) Energieaufwand bei spanender Teilefertigung. Fertigungstechnik und Betrieb 33:684–687
Degner W, Wolfram F (1983) Richtwerte und Regeln für den Energieaufwand bei spanender Fertigung. Fertigungstechnik und Betrieb 33:739–742
Degner W, Resch R, Wolfram F (1984) Energieaufwand spanender Fertigungsverfahren und das Prinzip der vergegenständlichten Energie in der Teilefertigung. Metallverarbeitung 83:132–134
Dietmair A, Verl A, Wosnik M (2008) Zustandsbasierte Energieverbrauchsprofile – Eine Methode zur effizienten Erfassung des Energieverbrauchs von Produktionsmaschinen. wt Werkstattstechnik online 98:640–645
Dietmair A, Verl A (2009) Energy consumption forecasting and optimisation for tool machines. Mod Mach (MM) Sci J, Paper 4
Dietmair A, Verl A, Huf A (2009) Automatisierung spart Energie – Direkte und indirekte Maßnahmen in der Gerätetechnik. In: Energy 2.0, p 26
Dietmair A (2010) Energy consumption assessment and optimisation in the design and use phase of machine tools. In The International Academy for Production Engineering (CIRP) (ed): Proceedings of the 17th CIRP international conference on life cycle engineering
Draganescu F, Gheorghe M, Doicin C (2003) Models of machine tool efficiency and specific consumed energy. J Mater Process Technol 141:9–15
Eisele C (2014) Simulationsgestützte Optimierung des elektrischen Energiebedarfs spanender Werkzeugmaschinen. Shaker Verlag, Aachen
Gutowski T, Dahmus J, Thiriez A (2006) Electrical energy requirements for manufacturing processes. In The International Academy for Production Engineering (CIRP) (ed): Proceedings of the 13th CIRP international conference on life cycle engineering, pp 623–627
Gutowski T et al (2007) A thermodynamic characterization of manufacturing processes. In International Association of electronics recyclers (ed): Proceedings of the 2007 IEEE international symposium on electronics & environment, pp 137–142
IEA International Energy Agency (2008) Worldwide trends in energy use and efficiency
Jaffe AB (1994) The energy-efficiency gap. What does it mean? Energy Policy 22:804–810 (Elsevier, Amsterdam)
Kienzle O, Victor H (1957) Spezifische Schnittkräfte bei der Metallbearbeitung. Werkstofftechnik und Maschinenbau 47:224–225
Kuhrke B (2011) Methode zur Energie- und Medienbedarfsbewertung spanender Werkzeugmaschinen. epubli, Berlin
Paucksch E et al (2008) Zerspantechnik: Prozesse, Werkzeuge. Technologien. Vieweg+Teubner, Wiesbaden
PTW TU Darmstadt (2008) CO$TRA—Life Cycle Costs Transparent, Abschlussbericht – Kurzfassung
Reeber R (1980) Der Energiebedarf bei trennenden Fertigungsverfahren. Werkstatt und Betrieb 113:109–113
Rief M (2012) Vorhersagemodell für den Energiebedarf bei der spanenden Bearbeitung für eine energieeffiziente Prozessgestaltung. Shaker, Aachen
Schiefer E (2001) Ökologische Bilanzierung von Bauteilen für die Entwicklung umweltgerechter Produkte am Beispiel spanender Fertigungsverfahren. Darmstädter Forschungsberichte für Konstruktion und Fertigung
Schmid C (2004) Energieeffizienz in Unternehmen: eine wissensbasierte Analyse von Einflussfaktoren und Instrumenten. vdf – Hochschulverlag AG, Zürich
Schrems S (2014) Methode zur modellbasierten Integration des maschinenbezogenen Energiebedarfs in die Produktionsplanung. Shaker Verlag, Aachen
Thiede S (2011) Energy efficiency in manufacturing systems. Springer, Berlin
VDI Verein Deutscher Ingenieure (2013) Simulation von Logistik-, Materialfluss- und Produktionssystemen (3633). Beuth Verlag GmbH, Berlin
VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbauer (2014) Messvorschrift zur Bestimmung des Energie- und Medienbedarfs von Werkzeugmaschinen in der Serienfertigung, Entwurf (34197). Beuth Verlag GmbH, Berlin
Wolfram F (1986) Aspekte der energetischen Bewertung von Produkten und Prozessen der Abtrenntechnik nach dem Prinzip der vergegenständlichen Energie. Dissertation, Karl-Marx-Stadt
Wolfram F (1990) Energetische produktbezogene Bewertung von Fertigungsprozessen. Dissertation, Chemnitz
Acknowledgements
The research leading to these results has received funding from the European Community’s Seventh Framework Program (FP7/2007-2013) under grant agreement n° 285363. The funded project’s title is “Eco Manufactured Transportation Means from Clean and Competitive Factory.”
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2019 Springer Nature Switzerland AG
About this chapter
Cite this chapter
Abele, E., Schraml, P., Beck, M., Flum, D., Eisele, C. (2019). Two Practical Approaches to Assess the Energy Demand of Production Machines. In: Thiede, S., Herrmann, C. (eds) Eco-Factories of the Future. Sustainable Production, Life Cycle Engineering and Management. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93730-4_7
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-93730-4_7
Published:
Publisher Name: Springer, Cham
Print ISBN: 978-3-319-93729-8
Online ISBN: 978-3-319-93730-4
eBook Packages: EngineeringEngineering (R0)