Projekt 05538/01

Entwicklung energiesparender Systemelemente für Einbaumeß- und Anzeigegeräte

Projektträger

Erma-Electronic GmbH
Max-Eyth-Str. 8
78194 Immendingen
Telefon: 07462/2000-11

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die derzeit am Markt erhältlichen digitalen Einbaumeßgeräte haben, was ihre Funktionen betrifft, einen hohen technischen Stand erreicht. Die Entwicklung dieser Einbaugeräte erfolgte jedoch ausschließlich unter den Vorgaben von technischen und preislichen Anforderungen. Umweltgerechte Gesichtspunkte wurden bei der Entwicklung dieser Geräte bisher nicht berücksichtigt.
Bei der Vielzahl, der in der Industrie eingesetzten digitalen Meßgeräte, ist dieser Gesichtspunkt nicht mehr zu verantworten. Auch die geringste Einsparung an Ressourcen (z. B. Energieverbrauch) ergibt in der Gesamtheit ein riesiges Einsparpotential.
Zielsetzung des Vorhabens war es daher, umweltverträgliche, digitale Einbaumeßgeräte zu entwickeln, bei denen eine Optimierung hinsichtlich Umweltverträglichkeit stattgefunden hat.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEntgegen der bisherigen Praxis wurde die Entwicklung der neuen Serie von Einbaumeßgeräten unter den nachfolgend aufgeführten Gesichtspunkten vorgenommen.
Der Umweltverträglichkeit wurde hierbei höchste Priorität eingeräumt.
1. Umweltgerechtes Design, 2. Hoher technischer Stand, 3. Preisgünstige Ausführung.
Aufgrund dieser Zielsetzung wurde ein Pflichtenheft mit folgenden Spezifikationen erstellt.
Zu 1. Die umweltgerechte Produktgestaltung erfolgte nach den Kriterien:
- Minimaler Energieverbrauch
- Langlebigkeit
- Recyclinggerechter Konstruktion
- Hoher Ressourceneffizienz
- Minimalen Ressourcenverbrauch
- Minimaler Einsatz von umwelt- und gesundheitsgefährdenden Stoffen,
- Umweltgerechte Entsorgung und Rückführung der Produkte.
Zu 2. Die technische Funktionalität sollte besser als der derzeitige technische Stand sein.
Zu 3. Durch die Anwendung modernster Bauteile verbunden mit einer hohen Integration mußte eine preisgünstige Herstellung gewährleistet sein.


Ergebnisse und Diskussion

Allgemeines
Die Entwicklung gliederte sich in 2 Projektphasen.
Die Projektphase 1 beinhaltete die Entwicklung der Meßgeräteserie 300. Hierbei handelt es sich um Einbaumeßgeräte mit den nach DIN 43700 genormten Frontmaßen 96mm*48mm. Diese Baugröße war als Pilotserie vorgesehen. Hier wurden Grundlagenuntersuchungen durchgeführt. Im Vordergrund stand die Realisierung des umweltgerechten Designs. Einer der weiteren Schwerpunkte war hierbei die Entwicklung eines Schaltnetzteils mit geringer Leistung und hohem Wirkungsgrad (siehe hierzu auch diverse Entwicklungsberichte).
Die Projektphase 2 beinhaltet die Übertragung der in Projektphase 1 gewonnenen Ergebnise auf die Meßgeräteserien 250, 260, 270, 500 und 700. Hierbei handelt es sich um Einbaumeßgeräte mit anderen DIN-Abmessungen und für andere Einsatzfälle.
Ergebnisse der Projektphase 1
Die Einbaumeßgeräte der Baugröße 300 wurden entsprechend den Umweltforderungen entwickelt. Bei den Einbaumeßgeräten handelt es sich um langlebige Investitionsgüter. Ihre Lebensdauer entspricht der Lebensdauer der Industrieanlagen, in denen sie eingesetzt werden. Bei Auftreten eines Defekts ist eine Reparatur möglich.
Die Umweltbelastung während der Gerätelebensdauer von geschätzten 20 bis 30 Jahren erstreckt sich nur auf den Energieverbrauch. Besonderer Augenmerk wurde daher auf einen besonders energiesparenden Aufbau gelegt. Der Energieverbrauch konnte durch softwaregestüzte Maßnahmen, durch spezielle Entwicklungen und diverse stromsparende Maßnahmen sowie den Einsatz stromsparender Bauelemente auf ein Mindestmaß reduziert werden. Die Leistungsaufnahme veringerte sich dadurch von 3,48 Watt (Altgerät) auf 0,69 Watt (Neugerät).
Durch die geringe Eigenerwärmung der Einbaumeßgeräte aufgrund des geringen Energieverbrauchs wurde die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Einbaugeräte stark gesteigert. Eine lange Lebensdauer war aber im Sinne der Umweltschonung ebenfalls anzustreben.
Die Zahl der Bauteile sowie Abmessungen (Einbautiefe) wurden reduziert, um Ressourcen zu sparen. Durch eine hohe Integration wurde bei kleineren Abmessungen ein niedrigerer Materialeinsatz erreicht (hohe Ressourceneffizienz). So konnte die Einbautiefe von 100 mm auf 55 mm reduziert und aufgrund der geringeren Abmessungen die Leiterplattendicke von 1,5 mm auf 1 mm herabgesetzt werden. Beim Materialeinsatz konnten zu 95% wiederverwertbare Werkstoffe eingesetzt werden. Problemstoffe (mit Ausnahme von Lötzinn) wurden nicht verwendet. Die Konstruktion konnte so ausgelegt werden, daß eine leichte Demontage möglich ist. Eine Sortentrennung bei Demontage ist weitgehend vorgesehen.
Ergebnisse der Projektphase 2
Nach dem erfolgreichen Abschluß der Projektphase 1 wurden die gewonnenen Erfahrungen und Ergebnisse auf die Projektphase 2 übertragen. Diese Phase beinhaltete die Entwicklung energiesparender Meßgeräte verschiedener Größen mit den DIN-Frontabmessungen von 48*24 mm bis zu 192*72 mm.
Auch diese Phase konnte erfolgreich abgeschlossen werden.
Konstruktive Probleme traten insbesonders bei der Miniaturgeräteserie 250 auf. Diese Serie besitzt die Frontabmessungen 48*24 mm und ist für den Einsatz in Mosaiktafeln von Kraftwerken vorgesehen. Die umweltgerechten Forderungen, die Vorgabe einer geringen Einbautiefe von nur 60 mm und die hohen technischen Anforderungen waren nur durch teure und zeitaufwendige Versuche lösbar.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die bei der Realisierung umweltgerechter, energiesparender Einbaumeßgeräte gewonnenen Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Konstruktionspraxis veröffentlicht (siehe beiliegenden Sonderdruck).
Weitere Veröffentlichungen sind geplant. Außerdem erfolgt die Bekanntmachung der Ergebnisse auch in hauseigenen Werbeschriften.


Fazit

Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, daß eine konsequente Realisierung umweltechnischer Forderungen bei der Konstruktion elektronischer Geräte wie z. B. Einbaumeß- und Anzeigegeräten möglich ist. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, daß bezüglich Funktion keine Kompromisse eingegangen werden müssen. Durch ein technisch ausgereiftes Design und die Anwendung geeigneter Bauelemente ist es überdies möglich, preiswerte und konkurrenzfähige Produkte zu schaffen