Uno studio comparativo dimostra l'efficienza energetica e il risparmio sui costi dei sistemi di giunzione elettromeccanica

Per lo studio comparativo, i ricercatori hanno esaminato il modulo di giunzione elettromeccanico NCFE, progettato da Kistler per processi di giunzione semplici ed economicamente vantaggiosi, confrontandolo con sistemi di giunzione comparabili dotati rispettivamente di azionamenti idraulici e pneumatici. Tutti i sistemi hanno operato con una forza di 15 kN. L'impostazione del test per lo studio rappresenta un tipico processo di pressatura che si svolge quotidianamente in un'ampia gamma di industrie e settori, tra cui quelli automobilistico e aerospaziale, 3C e medico, oltre alla produzione di elettrodomestici e utensili elettrici. 

Il sistema elettromeccanico di Kistler ha funzionato a una velocità di 180 millimetri al secondo. Poiché i sistemi idraulici e pneumatici non possono raggiungere queste velocità a causa delle capacità delle pompe e dei diametri dei tubi, hanno operato alle rispettive velocità massime: il sistema pneumatico raggiunge circa 50 millimetri al secondo, mentre quello idraulico arriva a 65 millimetri al secondo.

Perdita di energia nei sistemi pneumatici

"La conversione dell'energia elettrica in energia dell'aria compressa comporta inevitabilmente delle perdite", spiega il Prof. Dr.-Ing. Udo Triltsch, professore di ingegneria meccanica presso l'Università di Scienze Applicate di Ostfalia. "Più il sistema di aria compressa è inefficiente, maggiori sono le perdite: queste diverse perdite di energia devono essere considerate nel calcolo del costo energetico dei processi di giunzione pneumatica. A tal fine, in questo studio distinguiamo tra diversi sistemi di generazione di aria compressa: sistemi altamente efficienti con una pneumatica efficiente, che richiedono 100 wattora per generare un metro cubo di aria compressa; sistemi con pneumatica di efficienza media o normale che utilizzano 175 wattora per la stessa quantità di aria compressa; infine, sistemi con pneumatica inefficiente che utilizzano 250 wattora. Questo approccio ci permette di rappresentare condizioni industriali realistiche".

Maggiore efficienza energetica dei moduli di giunzione elettromeccanica

Tenendo conto di queste ipotesi, i ricercatori hanno calcolato il consumo energetico necessario per la corsa di giunzione dei diversi sistemi di giunzione. I risultati mostrano che il sistema di giunzione elettromeccanica (servo pressa) di Kistler consuma significativamente meno energia rispetto agli altri sistemi durante il test (vedere la Figura 2). "I risultati dimostrano chiaramente i vantaggi in termini di efficienza del sistema elettromeccanico", afferma Nanno Peters, Dipl.-Ing. (FH). 

Sulla base del consumo energetico (Figura 1), l'università ha calcolato anche i costi energetici annuali per ciascuno dei sistemi di giunzione. Si è ipotizzato un totale di 260 giorni lavorativi all'anno e un tempo di funzionamento giornaliero di otto ore, equivalenti a 6.000 ore di funzionamento, nonché il prezzo medio del costo dell'elettricità industriale (nel 2022) per kilowattora. Anche in questo caso, i risultati mostrano chiaramente che è possibile ottenere maggiori risparmi sui costi con i sistemi di giunzione elettromeccanica di Kistler. 

Soluzioni a prova di futuro per una produzione sostenibile e un risparmio sui costi operativi

Alexander Müller, responsabile del Business Center NC Joining Systems di Kistler, trae una conclusione positiva: "Siamo ovviamente molto soddisfatti dei risultati dello studio. Dimostrano che offriamo soluzioni sostenibili e orientate al futuro. L'impronta ecologica rappresenta un parametro cruciale nella produzione. Per questo motivo, proponiamo ai clienti moduli e soluzioni di giunzione che combinano economicità, sostenibilità ed efficienza. Quando gli utenti passano da un sistema pneumatico a una soluzione elettromeccanica, ad esempio, possono ridurre il consumo energetico fino al 93%. Inoltre, possono beneficiare di una riduzione dei costi operativi complessivi: configurare il sistema di giunzione in base all'applicazione permette infatti di risparmiare anche sui costi di approvvigionamento e di esercizio. A lungo termine, è dimostrato che sia i costi di manutenzione che il consumo di CO2 sono inferiori".