Methode zur techno-energetischen Bilanzierung von Fertigungsprozessketten am Beispiel Presshärten

Die Produktionstechnik ist von der voranschreitenden Rohstoffverknappung maßgeblich betroffen. Daher ist es erforderlich, den Energie- und Ressourcenbedarf von Wertschöpfungsketten zu erfassen, um ihn dann kontinuierlich zu reduzieren und deren Effizienz zu verbessern. Um dies langfristig umzusetzen, ist die Entwicklung von technologieorientierten Methoden zur Bilanzierung und Bewertung der Energieund Materialflüsse in der Produktion notwendig. Zwar stehen diverse Methoden zur Energie- und Materialflussbilanzierung zur Verfügung, jedoch fokussieren diese verstärkt auf eine ökologische Bewertung. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, eine Bilanzierungsmethode für Prozesse und Prozessketten der Produktionstechnik zu entwickeln, die den Energiefluss in Bezug auf das herzustellende Bauteil modelliert und dabei konsequent physikalische, technische und technologische Parameter einbezieht. Darauf aufbauend ist eine Auswertung der Energiebilanzen unter techno-energetischen Gesichtspunkten, z. B. dem energetischen Optimum der Bauteilfertigung oder der Energiesensitivität einzelner Prozessparameter, möglich. Am Beispiel des Presshärtens einer ausgewählten Demonstratorgeometrie wird die entwickelte Methode validiert. Im Ergebnis zeigt sich, dass die technologischen Stellhebel zur Senkung des Energiebedarfs beim Presshärten vor allem die Erwärmungs- und Anlagentemperatur sowie die Transferzeit sind. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass die direkte gegenüber der indirekten Presshärteprozesskette ein Energieeinsparpotenzial von circa 53 % aufweist. Die entwickelte techno-energetische Bilanzierungsmethode (TEBMethode) leistet damit einen wichtigen Beitrag, um den Energiebedarf in der Produktion langfristig zu reduzieren und die Energieeffizienz kontinuierlich zu verbessern.