RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE .Produkt. Produkt. RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE, Klaus L¶ffler 23.06.2016

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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

  • RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE, Klaus Löffler 23.06.2016

    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.

  • RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE, Klaus Löffler 23.06.2016

    Ist der Laser also eine ‚grüne‘ Technologie?

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    Warum Laser?

  • RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE, Klaus Löffler 23.06.2016 4

    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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    1999 2004 2006 2009 2012 2013

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    ( kW

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    Industrietauglich Laborergebnis

    Damit einher geht eine kontinuierliche Steigerung der Energieeffizienz.

  • RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE, Klaus Löffler 23.06.2016 6

    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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    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

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    Prozesse verbessern: Additive und Subtraktive Verfahren

    Laserhärten Laserauftragschweißen Reinigen, Markieren Laserauftragschweißen

    pulverbettbasiertes Laserschmelzen

    Strukturieren Laserschweißen

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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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    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

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    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!

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    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

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    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

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

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    Beispiel Karosseriebau 2

    K-joint

    flange ≈ 7 mm

    Spot welding

    flange ≈ 15 mm

    Flanschlose Blechverbindungen durch Umform- und Lasertechnik (Schweißen)

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

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    Beispiel Karosseriebau 2

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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

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    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.

  • RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE, Klaus Löffler 23.06.2016 18

    Industrie 4.0 auf unterschiedlichen Ebenen

    Sensoren Aktuatoren

    Systeme Maschinen

    Unternehmen Fabrik

    Industrie Sektoren

    Internet

    Intranet

    Feldbus

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    Ressourceneffizienz-Kreislaufwirtschaft im Alltag

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    Photonics 4.0: Startup Contest

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    Future of Engineering with the Speed of Light

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    TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH

    Klaus Löffler Geschäftsführer Vertrieb und Services +49 7156 303-35382 klaus.loeffler@de.trumpf.com

    ANSPRECHPARTNER

    RESSOURCENEFFIZIENTE PRODUKTE, Klaus Löffler 23.06.2016

    Foliennummer 1 Warum Laser? Warum Laser? Outline Leistungs- und Effizienzsteigerung Outline Prozesse verbessern: Laserstrahlschweißen Prozesse verbessern: Additive und Subtraktive Verfahren Outline Nachhaltige Energieeffizienz Beispiel Einspritzdüsen Beispiel Karosseriebau 1 Beispiel Karosseriebau 1 Beispiel Karosseriebau 2 Beispiel Karosseriebau 2 Beispiel Elektromobilität Zusammenfassung Industrie 4.0 auf unterschiedlichen Ebenen Ressourceneffizienz-Kreislaufwirtschaft im Alltag Future of Engineering with the Speed of Light Foliennummer 21