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RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE, Klaus Löffler 23.06.2016

TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH

RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE durch den Einsatz des Werkzeugs Laserstrahl

Klaus Löffler

Berlin, 23.06.2016

Geschäftsführer Vertrieb und Services


Der Laser ist ein vielseitiges Werkzeug und bringt Prozessenergie präzise ein.

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Warum Laser?

Verschiedene Anwendungen Unterschiedliche Werkstoffe Keine mechanische

Beeinflussung Fokussierbarkeit Kleiner Wärmeeintrag Keine Massenträgheit Schnelle Ablenkung & Steuerung Automatisierbarkeit Verschleißfreies Werkzeug

Effizienz

Die Fokussierbarkeit und die vergleichsweise große Energiedichte kombiniert mit moderner Strahlquellentechnologie sind Basis für energieeffiziente Fertigungsprozesse.


Ist der Laser also eine ‚grüne‘ Technologie?

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Warum Laser?

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Agenda

Energie- und Ressourceneffizienz kann auf verschiedenen Ebenen erreicht werden

Werkzeuge verbessern

Werkzeuge ersetzen

Prozesse verbessern

Prozesse ersetzen

Produkte verbessern

Produkte ersetzen

Hebelwirkung

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Leistungs- und Effizienzsteigerung

In industrietauglichen Scheibenlasern hat sich die Leistung je Scheibe in den letzten Jahren vervielfacht.

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Industrietauglich Laborergebnis

Damit einher geht eine kontinuierliche Steigerung der Energieeffizienz.


Agenda



Werkzeuge ersetzen

Prozesse verbessern

Prozesse ersetzen

Produkte verbessern

Produkte ersetzen

Hebelwirkung

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Prozesse verbessern: Laserstrahlschweißen

Laserstrahlschweißen ist signifikant energieeffizienter als herkömmliche Schweißverfahren bei deutlich besserer Schweißqualität

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Beispiel: Energieverbrauch beim Rohrschweißen WIG-Schweißen: ca. 430 kWh pro Tonne Laserschweißen: ca. 170 kWh pro Tonne

Laserstrahlschweißen WIG-Schweißen


Prozesse verbessern: Additive und Subtraktive Verfahren

Laserhärten Laserauftragschweißen Reinigen, Markieren Laserauftragschweißen

pulverbettbasiertes Laserschmelzen

Strukturieren Laserschweißen


Agenda



Werkzeuge ersetzen

Prozesse verbessern

Prozesse ersetzen

Produkte verbessern

Produkte ersetzen

Hebelwirkung

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Nachhaltigkeit muss vom gesamten Lebenszyklus von Endprodukten her gedacht werden.

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Nachhaltige Energieeffizienz

Wichtiger als der Energieverbrauch einzelner Prozessschritte zu betrachten, ist der Energieverbrauch des Produktes bei Nutzung und Gesamtherstellung zu optimieren!

Beispiele aus der Automobiltechnik und -produktion:

Einspritzdüsen Laserbohren

Höchstfeste Stähle Laserschneiden

Karosseriebau Laserschneiden,

Laserschweißen


Durch präzisere Bohrungen in Einspritzdüsen, lässt sich der Kraftstoff-verbrauch von Verbrennungsmotoren bis zu 20 % senken

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Beispiel Einspritzdüsen

Bilder:

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.

Allein in Deutschland können hierdurch jährlich 12 Mio.Tonnen CO2 eingespart werden!


Karosserien aus sogenannten warmumgeformten Stählen ermöglichen höhere Festigkeit bei geringerem Gewicht und somit geringere Verbräuche

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Beispiel Karosseriebau 1

- 4,6 kg

Gewichtsreduktion an einer typischen B-Säule Der Anteil an höchstfesten Stählen steigt kontinuierlich

Die Reduzierung des Fahrzeuggewichts um 10 % kann den Kraftstoff-verbrauch um >4 % senken.

Zugfestigkeit ≤ 140 Mpa 180 - 240 Mpa 260 - 300 Mpa 300 - 420 Mpa ≥1000 MPa


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


Durch konsequente Ausnutzen moderner Fertigungstechniken lassen sich auch eigentlich ausgereifte Baugruppen nachhaltig verbessern

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K-joint

flange ≈ 7 mm

Spot welding

flange ≈ 15 mm

Flanschlose Blechverbindungen durch Umform- und Lasertechnik (Schweißen)


Das erste Fahrzeug, das diesen Ansatz konsequent verfolgt ist der StreetScooter, ein neuartiges Elektroauto

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Viele weitere Komponenten in Elektro-Fahrzeugen entstehen mit Hilfe der Lasertechnik

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Beispiel Elektromobilität

Elektro- motor 1

Getriebe 2

HV-Batterie 5 Leistungs-elektronik 3 Steuerungs

einheit 4

Charger 6

Leichtbau 7


Die Photonik ist eine Schlüsseltechnologie in vielen unterschiedlichen technischen Bereichen.

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Zusammenfassung

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.


Industrie 4.0 auf unterschiedlichen Ebenen

Sensoren Aktuatoren

Systeme Maschinen

Unternehmen Fabrik

Industrie Sektoren

Internet

Intranet

Feldbus


Ressourceneffizienz-Kreislaufwirtschaft im Alltag


Photonics 4.0: Startup Contest

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Future of Engineering with the Speed of Light


TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH

Klaus Löffler Geschäftsführer Vertrieb und Services +49 7156 303-35382 [email protected]

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