Ausgabe 5 / 2012 - technik + EINKAUF
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Technik Bioschmierstoffe für die reibungslose Windkraft Rohstoffe für nachhaltig betriebene Anlagen Schmierstoffe sind ein wichtiger Hilfsstoff bei vielen technischen Bewegungen. In der Industrie reduzieren sie den Energieverbrauch, ermöglichen innovative Fertigungstechniken und erhöhen die Lebensdauer der Maschinen und Anlagen. 1 Bild 1: Bioraffinerien können Pflanzen zu Rohstoffen verarbeiten. Eine Möglichkeit ist die Herstellung von Bioschmierstoffen. Bild 2: Schmierung eines Windkraftgetriebes Bild 3: Prüfstand am IFAS der RWTH Aachen zur Entwicklung von hydraulischen Kraftübertragungen für Windenergieanlagen. Bild 4: Schmierstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen können aus dem heimischen Raps (Brassica napus) gewonnen werden. Dabei werden die Samen zur Gewinnung von Rapsblütenöl genutzt. Auch beim Bau und der Forstwirtschaft erlauben sie den Betrieb leistungsfähiger Aggregate. Eine Domäne sind Hydraulikanlagen. An diese wichtigen Hilfsstoffe werden gemäß dem Aktionsplan der Bundesregierung zur stofflichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe zunehmend Forderungen nach mehr Nachhaltigkeit gestellt. Hierzu sind schon einige Ergebnisse vorzuweisen, denn in den Jahren 2000 bis 2008 stellten die Betreiber ungefähr 40 000 Maschinen und Anlagen auf Bioschmierstoffe um. Insgesamt habe die Bundesregierung hierzu 32,4 Mio Euro Fördermittel investiert, so Dr. Gabriele Peterek von der Fachagentur Nachwachsenden Rohstoffe e.V. (FNR). Die FNR ist Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV). Da der Begriff Bio von Marketingstrategen begehrt ist, schlägt die Agentur eine präzise Definition für Bioschmierstoffe vor. Sie sollten gemäß ihrer Broschüre „Technische Bioöle“ drei Kriterien erfüllen: Zunächst müssen sie zu einem wesentlichen Teil biobasiert sein. Dies heißt konkret, dass sie zu mindestens 25 % aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen sollen. Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die biologische Abbaubarkeit und zwar zu einem Anteil von mehr als 60 %. Außerdem sollten sie nicht als umweltgefährdend eingestuft sein. Wie andere Bioöle auch sind diese Produkte der Bioraffinerien, die einmal teilweise Erdölraffinerien ersetzen sollen, indem sie durch ein multifunktionales Konzept aus der Biomasse als vielfältige Rohstoffquelle unterschiedliche Produkte und Zwischenprodukte herstellen. Biogene Schmierstoffe werden aus Ölpflanzen wie Raps, Sonnenblumen oder Soja hergestellt, indem das Pflanzenöl aufgereinigt und chemisch zu synthetischem Esteröl veredelt wird. Im Bereich der Hydraulikflüssigkeiten kann es bei Produkten auf der Basis von Mineralölen zu starken Umweltbelastungen kommen. Hier ist die Substitution von Mineralölen durch Bioöle wünschenswert, weil diese Öle ein wesentlich geringeres Gefährdungspotenzial für die Quelle des Bildes: Dr. Thomas Isenburg 4 Bild: Fraunhofer UMSICHT 52 technik+EINKAUF · 05 2012
Februar · B67993 · Einzelpreis 15,00 € www.konstruktion.de Umwelt bei Leckagen darstellen, wenn sie biologisch abbaubar sind. Im Bereich der privaten Pkw oder bei Nutzfahrzeugen sind Maschinen- und Motoröle extrem hohen Belastungen ausgesetzt, denn sie müssen bei allen Temperatur- und Lastzuständen eine sichere Schmierung garantieren, sollen möglichst ganzjährig verwendbar und auch bei niedrigen Temperaturen kaltstartfähig sein. Selbst für diese hohen Ansprüche gibt es heute zuverlässige Zweitakt- und Viertakt-Motorenöle mit Grundölen aus pflanzenölbasierten synthetischen Estern. Bioschmierstoffe sind bei der Windkraft insbesondere im Offshore-Bereich gefragte Produkte. Den Grund nennt Dr. Rolf Schneider vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung in Warnemünde: „Marine Ökosysteme, besonders im Bereich der Ostsee, aber auch der deutschen Bucht, sind durchaus in der Lage, biogene fettige Oberflächenfilme abzubauen.“ Dabei sieht die Helsinki-Kommission die Ostsee als eines der am schwersten belasteten Meeresgebiete der Welt. Hier soll die EU-Meeresstrategie entgegenwirken, indem sie eine Konzentration dieser Umweltchemikalien nahe Null fordert. Für Tests zur Umweltrelevanz von Bioschmierstoffen führt das Institut, an dem Schneider wirkt, Versuche mit Bioölen und Miesmuscheln durch. 2 3 Quelle des Bildes: FNR / Hardy Mülle Quelle des Bildes : Johannes Schmitz (IFAS) Zur weiteren Entwicklung besteht ein Verbundforschungsprojekt: ‚Bioschmierstoffe für steigende Anforderungen im Hinblick auf Standortwahl und Ertrag von Windkraftanlagen‘. Forschungsgegenstände sind Schmierstoffentwicklung, Getriebeuntersuchungen, Wälzlageruntersuchungen, Condition Monitoring und ökologische Untersuchungen. Projektpartner sind Unternehmen wie die Südzucker AG, der Schmierstoffhersteller Fuchs Petrolub AG, die Lagerspezialisten SKF GmbH und Thyssen-Krupp Rothe Erde, Bosch Rexroth AG und die Windanlagenhersteller GE Wind Energy GmbH und die Nordex Höherer Einkaufspreis versus längere Standzeiten Energy GmbH. Als Forschungspartner unterstützen das Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung der RWTH Aachen sowie das Leibniz-Institut für Ostseeforschung das Projekt. Diese Aktivitäten treffen auf den Schmierstoffmarkt. Laut Statistiken und Prognosen liegt dieser bei einer benötigten Schmierstoffmenge von ungefähr 1 Mio Tonnen pro Jahr in Deutschland. Nach Schätzungen der FNR beträgt der Anteil an Bioschmierstoffen etwa 35 000 Tonnen jährlich. Das ist ein Anteil von ungefähr drei Prozent am Gesamtschmierstoffmarkt. Dr. Gunter Kraft von der Fuchs Europe Schmierstoff GmbH schätzte auf dem Bioschmierstoffkongress des BMELV im Juni 2012 aus technischer Sicht das EU-Marktpotenzial für biogene Schmier- und Verfahrensstoffe mit 1,5 Mio Tonnen pro Jahr ein. Das Hauptproblem beim Markteintritt der marktreifen Bioschmierstoffe ist der höhere Einkaufspreis gegenüber den etablierten Produkten auf Basis von Mineralöl. So haben sich die Literpreise der Hydrauliköle im letzten Jahrzehnt bei ungefähr 1 bis 1,50 Euro pro Liter bewegt. Der Preis von Bioölen lag zwischen 3 und 5 Euro für das gleiche Volumen. Durch Pflegemaßnahmen am Öl kann jedoch die Standzeit des Schmierstoffs erheblich verlängert werden. Das Gewicht des Schmierstoffeinkaufspreises auf die Produktionskosten wird dadurch kleiner. FAZIT Die Anwendung von Bioschmierstoffen hat ihre Vor- und Nachteile. Die schnelle biologische Abbaubarkeit, geringe Toxizität sowie die besseren Schmiereigenschaften sind ein großer Vorteil von Bioschmierstoffen. Nachteile sind in dem veränderten Alterungsverhalten, in der Mischungsproblematik mit Mineralölprodukten und im höheren Preis zu sehen. Ob sich die Bio-Schmierstoffe weiter durchsetzen, bleibt abzuwarten. Dr. Thomas Isenburg Ohne antriebspraxis wäre es nur eine Achterbahn TECHNIK IN BEWEGUNG ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK Kleinstantriebe bewegen Serviceroboter Seite 14 MECHANISCHE ANTRIEBSTECHNIK Getriebe für den Antriebsstrang von Pressen Seite 35 ANTRIEBSAUTOMATISIERUNG Achssynchronisation in Folienstreckanlage Seite 44 Sicher in Bewegung Möglichkeiten der antriebs integrierten Sicherheit mit dem Portfolio von Pilz S. 40 Hybridtechnik Elektro-hydrostatischer Aktuator Seite 38 Zielgruppe: Konstrukteure, Entwickler, Planer Auflage: 15.000 Exemplare Erscheinungsweise 2012: 6 Ausgaben www.konstruktion.de antriebspraxis – Technik in Bewegung verlag moderne industrie GmbH Justus-von-Liebig-Str. 1 86899 Landsberg Tel.: 08191/125-0 Fax 08191/125-444 www.mi-verlag.de technik+EINKAUF · 05 2012 53
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Februar · B67993 · Einzelpreis 15,00 €<br />
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Umwelt bei Leckagen darstellen, wenn<br />
sie biologisch abbaubar sind.<br />
Im Bereich der privaten Pkw oder bei<br />
Nutzfahrzeugen sind Maschinen- und Motoröle<br />
extrem hohen Belastungen ausgesetzt,<br />
denn sie müssen bei allen Temperatur-<br />
und Lastzuständen eine sichere<br />
Schmierung garantieren, sollen möglichst<br />
ganzjährig verwendbar und auch bei<br />
niedrigen Temperaturen kaltstartfähig<br />
sein. Selbst für diese hohen Ansprüche<br />
gibt es heute zuverlässige Zweitakt- und<br />
Viertakt-Motorenöle mit Grundölen aus<br />
pflanzenölbasierten synthetischen Estern.<br />
Bioschmierstoffe sind bei der Windkraft<br />
insbesondere im Offshore-Bereich gefragte<br />
Produkte. Den Grund nennt Dr. Rolf<br />
Schneider vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung<br />
in Warnemünde: „Marine Ökosysteme,<br />
besonders im Bereich der Ostsee,<br />
aber auch der deutschen Bucht, sind<br />
durchaus in der Lage, biogene fettige<br />
Oberflächenfilme abzubauen.“ Dabei sieht<br />
die Helsinki-Kommission die Ostsee als eines<br />
der am schwersten belasteten Meeresgebiete<br />
der Welt. Hier soll die EU-Meeresstrategie<br />
entgegenwirken, indem sie eine<br />
Konzentration dieser Umweltchemikalien<br />
nahe Null fordert. Für Tests zur Umweltrelevanz<br />
von Bioschmierstoffen führt das Institut,<br />
an dem Schneider wirkt, Versuche<br />
mit Bioölen und Miesmuscheln durch.<br />
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Quelle des Bildes: FNR / Hardy Mülle<br />
Quelle des Bildes : Johannes Schmitz (IFAS)<br />
Zur weiteren Entwicklung besteht ein<br />
Verbundforschungsprojekt: ‚Bioschmierstoffe<br />
für steigende Anforderungen im<br />
Hinblick auf Standortwahl und Ertrag von<br />
Windkraftanlagen‘. Forschungsgegenstände<br />
sind Schmierstoffentwicklung, Getriebeuntersuchungen,<br />
Wälzlageruntersuchungen,<br />
Condition Monitoring und ökologische<br />
Untersuchungen. Projektpartner<br />
sind Unternehmen wie die Südzucker AG,<br />
der Schmierstoffhersteller Fuchs Petrolub<br />
AG, die Lagerspezialisten SKF GmbH und<br />
Thyssen-Krupp Rothe Erde, Bosch Rexroth<br />
AG und die Windanlagenhersteller<br />
GE Wind Energy GmbH und die Nordex<br />
Höherer Einkaufspreis versus<br />
längere Standzeiten<br />
Energy GmbH. Als Forschungspartner unterstützen<br />
das Institut für Maschinenelemente<br />
und Maschinengestaltung der<br />
RWTH Aachen sowie das Leibniz-Institut<br />
für Ostseeforschung das Projekt.<br />
Diese Aktivitäten treffen auf den<br />
Schmierstoffmarkt. Laut Statistiken und<br />
Prognosen liegt dieser bei einer benötigten<br />
Schmierstoffmenge von ungefähr<br />
1 Mio Tonnen pro Jahr in Deutschland.<br />
Nach Schätzungen der FNR beträgt der<br />
Anteil an Bioschmierstoffen etwa 35 000<br />
Tonnen jährlich. Das ist ein Anteil von<br />
ungefähr drei Prozent am Gesamtschmierstoffmarkt.<br />
Dr. Gunter Kraft von<br />
der Fuchs Europe Schmierstoff GmbH<br />
schätzte auf dem Bioschmierstoffkongress<br />
des BMELV im Juni <strong>2012</strong> aus technischer<br />
Sicht das EU-Marktpotenzial für<br />
biogene Schmier- und Verfahrensstoffe<br />
mit 1,5 Mio Tonnen pro Jahr ein.<br />
Das Hauptproblem beim Markteintritt<br />
der marktreifen Bioschmierstoffe ist der<br />
höhere Einkaufspreis gegenüber den etablierten<br />
Produkten auf Basis von Mineralöl.<br />
So haben sich die Literpreise der<br />
Hydrauliköle im letzten Jahrzehnt bei<br />
ungefähr 1 bis 1,50 Euro pro Liter bewegt.<br />
Der Preis von Bioölen lag zwischen<br />
3 und 5 Euro für das gleiche Volumen.<br />
Durch Pflegemaßnahmen am Öl kann jedoch<br />
die Standzeit des Schmierstoffs erheblich<br />
verlängert werden. Das Gewicht<br />
des Schmierstoffeinkaufspreises auf die<br />
Produktionskosten wird dadurch kleiner.<br />
FAZIT<br />
Die Anwendung von Bioschmierstoffen<br />
hat ihre Vor- und Nachteile. Die schnelle<br />
biologische Abbaubarkeit, geringe Toxizität<br />
sowie die besseren Schmiereigenschaften<br />
sind ein großer Vorteil von Bioschmierstoffen.<br />
Nachteile sind in dem veränderten<br />
Alterungsverhalten, in der Mischungsproblematik<br />
mit Mineralölprodukten und<br />
im höheren Preis zu sehen. Ob sich die<br />
Bio-Schmierstoffe weiter durchsetzen,<br />
bleibt abzuwarten.<br />
Dr. Thomas Isenburg<br />
Ohne<br />
antriebspraxis<br />
wäre es nur<br />
eine Achterbahn<br />
TECHNIK IN BEWEGUNG<br />
ELEKTRISCHE ANTRIEBSTECHNIK Kleinstantriebe bewegen Serviceroboter Seite 14<br />
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Bewegung<br />
Möglichkeiten der antriebs integrierten<br />
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Elektro-hydrostatischer<br />
Aktuator<br />
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Zielgruppe:<br />
Konstrukteure,<br />
Entwickler, Planer<br />
Auflage:<br />
15.000 Exemplare<br />
Erscheinungsweise<br />
<strong>2012</strong>: 6 <strong>Ausgabe</strong>n<br />
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in Bewegung<br />
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Tel.: 08191/125-0<br />
Fax 08191/125-444<br />
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