Konzepte zur energieautarken Kühlung von Lineardirektantrieben

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286416574

Das wachsende Bewusstsein zur nachhaltigen Fertigung sowie steigende Energiepreise führen zur erhöhten Nachfrage nach energieeffizienten Lösungen für Produktionsmittel. Neben dieser Entwicklung steigen die Anforderungen an die Produktivität und die Genauigkeit der eingesetzten Werkzeugmaschinen. Eine Möglichkeit zur Produktivitätssteigerung bei hoher Genauigkeit ist der Einsatz von Lineardirektantrieben. Zur Vermeidung thermisch bedingter Verlagerungen der Maschinenstruktur müssen die Strom-Wärme-Verluste im Primärteil des Antriebs durch das installierte Kühlsystem effektiv abgeführt werden. Die Rückgewinnung thermischer Verluste durch thermoelektrische Generatoren stellt einen innovativen Ansatz zur Steigerung der Energieeffizienz von Lineardirektantrieben dar.Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Konzeptionierung und Analyse eines energieautarken Kühlsystems mit adaptiven Eigenschaften für Lineardirektantriebe. Der Lösungsansatz besteht in der Integration von thermoelektrischen Generatoren im Wärmestrom zwischen dem Primärteil und dem Kühlsystem des Antriebs. Basierend auf dem Seebeck-Effekt erzeugen thermoelektrische Generatoren in Abhängigkeit der anliegenden Temperaturdifferenz eine elektrische Spannung. Die dem System entnehmbare Leistung entspricht der Differenz zwischen aufgenommenen und abgegebenen Wärmestrom des thermoelektrischen Generators. Damit verringert sich der abzuführende Wärmestrom um die entnommene Leistung, mit der die elektrischen Verbraucher des Motorkühlsystems betrieben werden. Das im Forschungsvorhaben untersuchte thermoelektrische System weist adaptive Eigenschaften auf, da die Kühlleistung in Abhängigkeit des induzierten Wärmestroms - d.h. lastabhängig - und somit selbstreguliert bereitgestellt wird. Im Forschungsvorhaben soll der Nachweis zur Realisierbarkeit eines energieautarken Kühlsystems mit adaptiven Eigenschaften zur Erhöhung der Energieeffizienz von Lineardirektantrieben erbracht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen