Die Leistungsaufnahme von Werkzeugmaschinen wird maßgeblich von deren Nebenaggregaten, d.h. Hydraulik, Kühlung und Kühlschmierstoff, dominiert. Daher wurden bereits energieeffizienzoptimierte Nebenaggregate entwickelt. Diese sind jedoch mit erheblichen Mehrkosten verbunden. Aufgrund der hohen Prozessabhängigkeit ist eine spezifische Amortisationsrechnung schwer durchzuführen, wodurch weiterhin meist die ineffizienten Aggregate mit den geringeren Anschaffungskosten eingesetzt werden. Zielsetzung dieser Arbeit war daher die Entwicklung einer Methodik zur investitionskostenneutralen Steigerung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen.
Die Arbeit gliedert sich in drei Module. Das erste Modul bildet den übergeordneten Rahmen der Methodik. Kern der in dieser Arbeit erstmalig vorgestellten Strategie ist die Kombination des Hydraulik- und Kühlkreislaufs in einem Aggregat und die Ausnutzung der sich hierdurch ergebenden Synergieeffekte. Somit können diverse Komponenten eingespart und die Investitionskosten gesenkt werden. Weiterhin wird eine Methodik zur anwendungsnahen Untersuchung von Hydraulik- und Kühlaggregaten an einem Prüfstand vorgestellt.
Das zweite Modul befasst sich mit der praktischen Umsetzung der zuvor theoretisch vorgestellten Strategie. Durch die Zusammenführung der Kreisläufe wird ein gemeinsames Fluid notwendig, dass sowohl die Anforderungen eines Hydraulik- als auch eines Kühlfluides erfüllt. Dieses neue, mineralölfreie Fluid wird ebenfalls vorgestellt. Der innovative Charakter dieses Fluides besteht in der Einstellbarkeit der erforderlichen Viskosität, die durch den Zusatz von Biopolymeren erreicht wird. Die Investitionskostenanalyse zeigt, dass die Einsparungen in etwa so hoch sind, wie die notwendigen Zusatzinvestitionen. Somit können mit dem kombinierten Aggregat die Investitionskosten im Vergleich zur Stand-der-Technik Ausführung etwa gleich gehalten werden.
Im dritten Modul wird das kombinierte Aggregat unter anwendungsnahen Bedingungen am Prüfstand analysiert. Anhand umfangreicher Untersuchungen werden die in der Praxis realisierbaren Energie- und Kosteneinsparpotenziale für verschiedene Maschinenzustände und für einen Anwendungsfall anhand eines praxisrelevanten Prüfwerkstücks dargestellt und mit dem Ausgangszustand verglichen. Auf Grundlage dieser Daten konnten für eine exemplarische Serienfertigung des Prüfwerkstücks Kosteneinsparungen von ca. 3.761 € pro Jahr und Werkzeugmaschine identifiziert werden.