O+P Fluidtechnik 3/2022
O+P Fluidtechnik 3/2022
O+P Fluidtechnik 3/2022
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03<br />
5445<br />
März <strong>2022</strong><br />
€ 16,50<br />
Organ des Forschungsfonds<br />
<strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA<br />
FLUIDTECHNIK<br />
TITEL<br />
ES GEHT NICHT OHNE<br />
Miniaturhydraulik<br />
in E-Fahrzeugen<br />
MIT 16 SEITEN<br />
MOBILE MASCHINEN<br />
oup-fluidtechnik.de
EDITORIAL<br />
MAL EHRLICH<br />
Liebe Leserinnen, liebe Leser,<br />
viele Unternehmensvorstände sehen Nachhaltigkeit nur als Marketing-<br />
Idee an. Das legt eine Umfrage der Personalberatung Russel-Reynolds<br />
unter deutschen Unternehmensvorständen nahe. Da gaben mit 46 Prozent<br />
ewta die Hälfte an, Nachhaltigkeitsmaßnahmen würden lediglich aus<br />
Marketingerwägungen getroffen, um sich über ein Nachhaltigkeits-Image<br />
vom Wettbewerb abzusetzen.<br />
Das überrascht mich. Denn mir scheint es, als wäre die Notwendigkeit von<br />
Nachhaltigkeitsbemühungen bei vielen Unternehmen angekommen. Ich<br />
meine nicht, dass der Wunsch nach Weltrettung nun als Unternehmensziel<br />
übernommen wird oder alle nur noch über grüne Ideale reden.<br />
Aber die wirtschaftliche Notwendigkeit eines Wandels in Richtung<br />
Klimaneutralität ist in den Köpfen bereits verankert. Der Preis für die<br />
erzeugte Tonne CO 2<br />
ist Anfang Februar auf Terminmärkten erstmals über<br />
100 Euro gestiegen. Im Januar 2021 kostete die Tonne noch etwa 30 Euro.<br />
Dieser Anstieg spiegelt die Bemühungen der EU um Klimaschutz wider.<br />
Der klimaneutrale und nachhaltige Umbau der Industrie wird teuer. Aber<br />
kein geringer Teil der Kosten wird auch an die Industrie gehen, die neue<br />
Technologien entwickelt und marktfähig macht.<br />
Ein Beispiel dafür ist in unserer Titelstory zu lesen.<br />
Darin geht es um Ventile, die dabei helfen,<br />
Elektroautos besser zu machen. Auch unser<br />
Top-Thema Druckflüssigkeiten hat viel mit<br />
Effizienz und damit Energieverbrauch zu tun.<br />
Ich denke, an der Nachhaltigkeit wird in<br />
unserer Branche schon intensiv gearbeitet.<br />
Viel Spaß beim Lesen,<br />
Ihr<br />
Miles Meier<br />
m.meier@vfmz.de<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 3
INHALT<br />
12<br />
24<br />
30<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
BIG PICTURE<br />
06 Hydraulische Großzylindersysteme<br />
<strong>O+P</strong> LOUNGE<br />
10 Unternehmen mangelt es an<br />
Schnittstellen-Experten<br />
FIRMENPORTRAIT<br />
12 „Your Total Sealing Partner“<br />
GAPI mit überzeugender<br />
Wachstumsstrategie im<br />
deutschen Markt<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
14 TITEL MINIATURHYDRAULIK<br />
Es geht nicht ohne<br />
Miniaturhydraulik in<br />
E-Fahrzeugen<br />
DRUCKLUFTAUFBEREITUNGG<br />
18 Ölfreie Druckluft sichert<br />
Qualität bei der Tiernahrungsproduktion<br />
HANDHABUNGSSYSTEME<br />
20 Hoch stapeln mit Pneumatik<br />
ACHSREGLER<br />
24 Hydraulischer Achsregler:<br />
Konzeption, Wirkungsweise,<br />
Vorzüge<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
DRUCKFLÜSSIGKEITEN<br />
30 Effizienzsteigerung einer<br />
Kunststoffspritzgießmaschine<br />
durch scherstabile HVLP Fluide-<br />
Eine Langzeitstudie<br />
EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
44 Effizienzbewertung von<br />
automatisiert erkannten<br />
Tätigkeiten eines<br />
Hydraulikbaggers<br />
42<br />
ANZEIGE<br />
TITELBILD<br />
LEE GmbH<br />
Sulzbach<br />
SERVICE<br />
03 Editorial<br />
08 Impressum<br />
SONDERTEIL MOBILE MASCHINEN<br />
AUTONOME MASCHINEN<br />
34 Vom AGV auf den Acker<br />
BUSINESS<br />
37 Hatz richtet Komponentengeschäft<br />
für die Zukunft neu aus<br />
FILTERANLAGEN<br />
38 Dreifach gefiltert hält länger<br />
HYDRAULIKZYLINDER<br />
40 Zylinder für jede Kurvenlage<br />
HYDRAULIKFILTER<br />
42 Planmäßiger Abbau dank<br />
zuverlässiger Filter<br />
4 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
SZENE<br />
13. IFK IN DEN JUNI VERSCHOBEN<br />
Ursprünglich war das 13. Internationale Fluidtechnische Kolloquium IFK für den März dieses<br />
Jahres geplant. Aufgrund der aktuellen pandemischen Lage kann der Veranstalter, das<br />
Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (ifas) der Rheinisch-Westfälischen<br />
Technischen Hochschule Aachen (RWTH), guten Gewissens keine Präsenztagung im März in<br />
Aachen ausrichten. Daher hat sich das ifas entschieden, das 13. IFK als Veranstaltung in den<br />
Sommer zu verschieben. Glücklicherweise konnte noch ein Zeitraum im gewohnten<br />
Veranstaltungszentrum Eurogress gefunden werden. Das 13. IFK wird daher vom 13.-<br />
15.06.<strong>2022</strong> als Präsenzveranstaltung in Aachen stattfinden, unter den dann herrschenden<br />
Hygienevorgaben. Das Programm wird bis auf kleinere Abweichungen, die durch Terminkonflikte<br />
resultieren könnten, in den neuen Zeitraum verschoben ebenso wie die Fachausstellung.<br />
Die optionale Exkursion am 4. und 5. Tag der Konferenz wird bis auf weiteres ersatzlos gestrichen. Beim konferenzbegleitenden<br />
Rahmenprogramm gibt es eine weitere Änderung: So findet die Abendveranstaltung am Montagabend, 13. Juni, als<br />
Get-Together in der Versuchshalle des ifas statt und der eigentliche Festabend am Dienstagabend als Get-Together im Eurogress in<br />
der Fachausstellung. Das ifas hofft, auf diese Weise ein schönes Sommer-IFK-Event ermöglichen zu können.<br />
www.ifk<strong>2022</strong>.com<br />
VERÄNDERUNGEN BEI<br />
TILL HYDRAULIK<br />
<strong>O+P</strong> Almanya Junior page ölçüsü 135x185 mm +5<br />
Engineering for motion<br />
YEARS<br />
Im Dezember 2021 hat die<br />
Duplomatic Gruppe aus Italien<br />
alle Gesellschaftsanteile der<br />
Günther Till GmbH & Co KG<br />
übernommen. Die Duplomatic<br />
Gruppe ist bekannt als ein stark<br />
wachsendes mittelständisches<br />
Hydraulikunternehmen für<br />
mobile und industrielle<br />
C<br />
Anwendungen. Die Marke Till<br />
wird fortgeführt und der<br />
M<br />
Standort in Helmstedt bleibt<br />
Y<br />
erhalten. Durch diese strategische<br />
Investition stärkt der inter-<br />
CM<br />
national agierende Spezialist<br />
MY<br />
seine Marktpräsenz in Deutschland.<br />
Die neuen<br />
CY<br />
Gesellschafter<br />
werden das laufende Geschäft<br />
fortführen und entwickeln.<br />
Beide Unternehmen werden<br />
sicher durch den technologischen<br />
und vertrieblichen<br />
Austausch profitieren und<br />
neue, internationale Geschäftsfelder<br />
erschließen. Stärken der<br />
Firma Till liegen unter anderem<br />
im Bereich der Medizintechnik,<br />
Mikrohydraulik und der<br />
Zylindersysteme, die für die<br />
gesamte Gruppe entwickelt<br />
werden. <strong>2022</strong> feiert das von<br />
Günther Till gegründete<br />
Familienunternehmen sein<br />
60-jähriges Bestehen. Die<br />
Beziehung zwischen den beiden<br />
Unternehmen geht bereits auf<br />
das Jahr 2005 zurück.<br />
www.till-hydraulik.de<br />
CMY<br />
K<br />
K518X<br />
Doppeltwirkende<br />
Hochleistungs-Kolbendichtung<br />
Glasfaserverstärkte<br />
PA-Führungsringe<br />
Ringe mit erhöhter Tragfähigkeit<br />
Stützringe mit spezieller Geometrie für<br />
hohe Extrusionsfestigkeit<br />
Geringe statische und dynamische Leckage<br />
und hohe Abriebfestigkeit<br />
Kastas Sealing Technologies Europe GmbH<br />
Robert-Bosch-Straße 11-13 25451, Quickborn, GERMANY<br />
europe@kastas.com • www.kastas.de<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 5
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
HYDRAULISCHE GROSSZYLINDERSYSTEME<br />
Montanhydraulik hat für seinen Kunden Cimolai<br />
Technology Spa eine hydraulische Sonderlösung<br />
für die Handhabung und den Transport der<br />
Feststoffbooster der Trägerraketen Ariane 6 und<br />
VegaC entwickelt und diese erfolgreich in Betrieb<br />
genommen. Hierzu wurde eine synchronisierte<br />
Hydrauliklösung realisiert, um die Feststoffbooster<br />
mit einer hydraulisch gesteuerten Riesenhand<br />
greifen und aufrichten zu können. Der gigantische<br />
Feststoffbooster mit einem Gesamtgewicht von<br />
knapp 300 Tonnen wird dabei durch eine<br />
einzigartige Kombination aus maßgeschneiderten<br />
Hydraulikzylindern und -systemen gehandhabt.<br />
„Es erfüllt uns mit Stolz und Begeisterung, dass wir<br />
als Hydraulikspezialist Teil eines solchen<br />
hochspannenden europäischen Projektes – unter<br />
der Leitung von Europropulsion S.A. – waren und<br />
einen wichtigen Beitrag dazu leisten durften“,<br />
sagte Thomas Mittag, Vertriebsleiter bei<br />
Montanhydraulik.<br />
www.montanhydraulik.com<br />
6 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
MEORGA<br />
MSR-Spezialmessen<br />
Prozess- u. Fabrikautomation<br />
Fachmesse für<br />
Prozess- und Fabrikautomation<br />
+<br />
Messtechnik<br />
Steuerungstechnik<br />
Regeltechnik<br />
Automatisierungstechnik<br />
Prozessleitsysteme<br />
27 begleitende Fachvorträge<br />
Der Eintritt zur Messe und die<br />
Teilnahme an den Fachvorträgen<br />
ist für die Besucher kostenlos.<br />
Wirtschaftsregion Rhein-Main<br />
Frankfurt<br />
23.03.<strong>2022</strong><br />
8.00 bis 16.00 Uhr<br />
myticket<br />
JAHRHUNDERTHALLE<br />
Pfaffenwiese 30<br />
65929 Frankfurt a. M.<br />
Beachten Sie unbedingt unsere<br />
aktuell gültigen Corona-Regeln<br />
BESUCHER-<br />
REGISTRIERUNG<br />
erforderlich für Einlass-Code<br />
Meorga<br />
Messen<br />
<strong>2022</strong>:<br />
Frankfurt<br />
Halle (Saale)<br />
Ludwigshafen<br />
Bochum<br />
www.meorga.de<br />
info<br />
COVID-19<br />
23.03.<strong>2022</strong><br />
18.05.<strong>2022</strong><br />
14.09.<strong>2022</strong><br />
26.10.<strong>2022</strong><br />
MEORGA GmbH - Sportplatzstr. 27 - 66809 Nalbach<br />
Telefon 06838 8960035 - info@meorga.de
SZENE<br />
NATALIE<br />
DUNLEAVY<br />
DR. ROBERT<br />
HABECK<br />
STEFFEN<br />
BERSCH<br />
MARC<br />
NAESE<br />
TIM<br />
KRAUSE<br />
hat als Regional<br />
Managerin die Betreuung<br />
und Koordination<br />
sämtlicher Vertriebsaktivitäten<br />
im Vereinigten<br />
Königreich und der<br />
Republik Irland bei<br />
Clark Europe übernommen.<br />
Dunleavy blickt<br />
bereits auf 15 Jahre<br />
Erfahrung als Verkaufsleiterin<br />
innerhalb des<br />
Clark Händlernetzes in<br />
Großbritannien zurück.<br />
Bei Clark Europe folgt<br />
sie auf Kevin Tims, der<br />
aus Altergründen in<br />
den wohlverdienten<br />
Ruhestand geht.<br />
Bundesminister für<br />
Wirtschaft und<br />
Klimaschutz, hat die<br />
Schirmherrschaft für<br />
den International<br />
Intralogistics and<br />
Forklift Truck of the<br />
Year (IFOY) AWARD<br />
übernommen. Der IFOY<br />
AWARD gilt als<br />
maßgeblicher internationaler<br />
Innovationspreis<br />
in der Intralogistik.<br />
Unternehmen aus<br />
aller Welt schicken ihre<br />
Neuentwicklungen und<br />
Innovationen seit zehn<br />
Jahren regelmäßig ins<br />
Rennen.<br />
CEO der SSI Schäfer<br />
Gruppe, wurde auf der<br />
Vorstandssitzung des<br />
VDMA-Fachverbands<br />
Fördertechnik und<br />
Intralogistik einstimmig<br />
zum neuen<br />
Vorsitzenden gewählt.<br />
Er folgt auf Gordon<br />
Riske, ehemaliger CEO<br />
der Kion Group AG.<br />
„Die Digitalisierung der<br />
Kommunikation von<br />
Intralogistiklösungen<br />
schreitet voran. Hier<br />
laufen wichtige<br />
Aktivitäten im Fachverband,<br />
die auch künftig<br />
ein Schwerpunkt sind.“<br />
ist zum Chief Commercial<br />
Officer bei Panduit,<br />
Anbieter von Lösungen<br />
im Bereich physikalische<br />
und elektrische<br />
Infrastruktur, ernannt<br />
worden. Als langjährige<br />
Führungskraft des<br />
Familienunternehmens<br />
war Naese zuletzt als<br />
Senior Vice President<br />
für die Geschäftseinheit<br />
Netzwerk-Infrastruktur<br />
verantwortlich. In<br />
seiner neuen Position<br />
berichtet Naese an<br />
Shannon McDaniel,<br />
Vorstandsvorsitzender<br />
von Panduit.<br />
wurde zum Leiter der<br />
Geschäftsbereiche<br />
Vertrieb und Projektierung<br />
der Bauer<br />
Profiltechnik GmbH<br />
berufen. Krause bringt<br />
als projekterfahrener<br />
Vertriebsfachmann<br />
mehr als 20 Jahren<br />
Erfahrung aus der<br />
Aluminiumbranche in<br />
das Systemhaus für<br />
Aluminiumprodukte<br />
ein. Auf der Agenda des<br />
neuen Geschäftsbereichsleiters<br />
steht<br />
unter anderem die<br />
Erschließung weiterer<br />
Märkte.<br />
IMPRESSUM<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
FLUIDTECHNIK<br />
erscheint <strong>2022</strong> im 66. Jahrgang<br />
REDAKTION<br />
Chefredakteur: Miles Meier (mm),<br />
Tel.: 06131/992-208, E-Mail: m.meier@vfmz.de<br />
(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV)<br />
Redakteur:<br />
Dipl.-Ing. Manfred Weber (MW),<br />
Tel.: 06131/992-202, E-Mail: m.weber@vfmz.de<br />
Redaktionsassistenz:<br />
Vivien Backof, Tel.: 06131/992-415, Melanie Lerch,<br />
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E-Mail: redaktionsassistenz_vfv@vfmz.de,<br />
(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />
Herausgeberin: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Katharina Schmitz,<br />
Institutsdirektorin, Tel: 0241/80-47701<br />
E-Mail: sc@ifas.rwth-aachen.de<br />
ifas – Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme<br />
RWTH Aachen University, Campus-Boulevard 30,<br />
52074 Aachen, www.ifas.rwth-aachen.de<br />
Organ: Organ des Forschungsfonds des Fachverbandes<br />
<strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA<br />
GESTALTUNG<br />
Sonja Daniel, Anette Fröder, Conny Grothe<br />
ISSN 0341-2660<br />
ISSN E-Paper: 2747-8009<br />
SALES<br />
Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,<br />
E-Mail: o.jennen@vfmz.de<br />
Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,<br />
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LESERSERVICE<br />
vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG,<br />
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weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor<br />
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VERLAG<br />
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E-Mail: s.granzin@vfmz.de<br />
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8 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
SZENE<br />
MELIOR MOTION WILL IN DER SCHAEFFLER GRUPPE WEITER WACHSEN<br />
Konsequente Weiterentwicklung unter neuen Eigentümerverhältnissen: Die Melior<br />
Motion GmbH ist ab sofort Teil der Schaeffler Gruppe und will ihr Wachstum so vorantreiben.<br />
Der Automobil-Zulieferer übernimmt 100 Prozent der Anteile. Mit dem offiziellen<br />
Closing ist der Verkauf rechtskräftig. Die mehr als 100 Mitarbeitenden am niedersächsischen<br />
Standort werden übernommen, auch das Managementteam bleibt bestehen. Schaeffler<br />
stärkt mit der Akquisition seine Robotik-Sparte, während Melior Motion von der<br />
globalen Aufstellung des Automobil- und Industriezulieferers profitiert. „Mit dem<br />
Eigentümerwechsel erschließen wir völlig neue Marktchancen für Melior Motion“, sagt<br />
Chris Morrell, Geschäftsführer des Unternehmens. Das Unternehmen wird zunächst<br />
unter gleichbleibendem Namen weitergeführt. „Diese Entwicklung lässt uns positiv in<br />
die Zukunft blicken. Wir werden im Jahr <strong>2022</strong> unsere Produktionskapazität deutlich ausbauen – sowohl in Deutschland als auch in<br />
China“, so Morrell. Im Jahr 2021 erzielte das Unternehmen einen Umsatz von rund 23 Millionen Euro. Diese positive Entwicklung<br />
will das Unternehmen weiter fortschreiben. Der niedersächsische Standort wird im Zuge der Übernahme durch den Ausbau des<br />
Maschinenparks gestärkt: Der Investitionsplan sieht 20 Millionen Euro vor, einen Großteil davon in Hameln.<br />
www.meliormotion.com<br />
KEMPER ERZIELT<br />
UMSATZREKORD<br />
So erfolgreich war Kemper nur<br />
einmal – und das im Rekordjahr<br />
vor Corona. Das Unternehmen<br />
hat im vergangenen Jahr einen<br />
Umsatz nahe der Bestmarke<br />
von 2019 erwirtschaftet. Nach<br />
dem zweitbesten Jahr der<br />
Firmengeschichte blickt das<br />
Unternehmen optimistisch in<br />
die Zukunft – auch aufgrund<br />
zukunftsweisender Produktentwicklungen.<br />
„Corona hat uns<br />
getroffen, aber 2021 haben wir<br />
uns mit einer überragenden<br />
Teamleistung gegen die Krise<br />
gestemmt“, sagt Björn Kemper,<br />
Vorsitzender der Geschäftsführung<br />
der Kemper GmbH. Hätte<br />
im Rekordjahr 2019 nicht ein<br />
Sondereffekt positiv zu Buche<br />
geschlagen, wäre 2021 sogar als<br />
erfolgreichstes Jahr in die<br />
Firmengeschichte eingegangen.<br />
Seinerzeit hatte Großbritannien<br />
das Schweißen von Baustahl als<br />
krebserzeugend eingestuft. Die<br />
neue Vorgabe löste einen Run<br />
auf Absaug- und Filtersysteme<br />
von Kemper aus. 2021 legte der<br />
Absaugtechnik-Spezialist nun in<br />
allen Bereichen im Vergleich<br />
zum ersten Coronajahr 2020<br />
wieder deutlich zu.<br />
Zugpferde waren vor allem die<br />
neu eingeführten Absaugsysteme<br />
für die Hoch- und Niedrigvakuumabsaugung.<br />
www.kemper.eu<br />
Sealing Solutions<br />
w w w . g a p i g r o u p . c o m<br />
Lead Center
UNTERNEHMEN MANGELT ES<br />
AN SCHNITTSTELLEN-EXPERTEN<br />
Dipl.-Ing. Axel Binner ist Geschäftsführer der Hydropa GmbH & Cie. KG.<br />
Das Wittener Unternehmen fertigt nach Kundenvorgaben hydraulische,<br />
pneumatische und elektrische Systemlösungen und bietet Produkte<br />
rund um die Antriebstechnik an. Binner sieht hydraulische und<br />
elektrische Lösungen nicht als Gegensätze.<br />
Wie sind Sie zur Hydraulik gekommen, was fasziniert Sie an dieser Technik?<br />
Ich wusste ziemlich früh, dass ich Maschinenbau<br />
studieren wollte. In Vorbereitung auf das Studium<br />
absolvierte ich einige Praktika, unter anderem in<br />
einem Warmwalzwerk in Hohenlimburg. Bei einer<br />
längeren Anlagenwartung durfte ich jede Menge<br />
Hydraulik auseinander- und zusammenbauen. Ich<br />
habe sechs Wochen nach Öl gestunken und ausgesehen,<br />
als ob ich unter Tage gearbeitet hätte – aber ich<br />
war fasziniert von der Hydraulik, die mit wenigen<br />
kleinen Bauteilen riesige Kräfte aufbringt und mühelos<br />
tonnenschwere Objekte bewegt. Meine Begeisterung<br />
für Hydraulik wurde dann durch mein Studium<br />
an der TU Braunschweig noch weiter verstärkt.<br />
Welches Projekt, an dem Sie beteiligt waren, haben Sie als besonders spannend empfunden?<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Mein erstes großes Projekt: Ich habe zwei Jahre lang<br />
die Montage und Inbetriebnahme einer Hydraulikanlage<br />
verantwortet, die zu einer 500 Meter langen<br />
Walzstraße in Wales gehörte. Seither betreue ich aber<br />
immer wieder spannende Projekte – das fängt an bei<br />
Aggregaten mit 485 kW Dieselleistung für Pfahlgründungen,<br />
die beim Bau von Wolkenkratzern eingesetzt<br />
werden. Und hört auf bei hydraulischen Bugstrahlrudern,<br />
bei deren ersten Konzeption uns ein Fehler<br />
unterlief, so dass der Kapitän auf dem Bodensee nur<br />
noch im Kreis fahren konnte. Unsere Kunden kommen<br />
aus allen Branchen, unsere Hydraulik ist maßgeschneidert<br />
und wird überall eingesetzt – das ist spannend.<br />
Den Fehler beim Bugstrahlruder haben wir<br />
übrigens sehr schnell behoben…<br />
Auch in der <strong>Fluidtechnik</strong> werden immer häufiger Lösungen statt Komponenten angeboten.<br />
Wie sehen Sie diese Entwicklung?<br />
Diese Entwicklung hängt damit zusammen, dass die<br />
einzelnen Bereiche mittlerweile sehr komplex sind<br />
und die meisten Firmen nicht mehr Fachleute für alle<br />
Bereiche beschäftigen – und dann ist es effizienter,<br />
beispielsweise die Konstruktion der Hydraulik an<br />
Spezialisten zu vergeben. Ich begrüße diese Entwicklung,<br />
weil wir über langjährige Erfahrung verfügen<br />
und deshalb punktgenaue Lösungen für unsere Kunden<br />
entwickeln können. Was mir allerdings häufig<br />
fehlt sind Schnittstellen-Experten in den Unternehmen,<br />
also Mitarbeiter, die über die genauen Anforderungen<br />
Bescheid wissen. Ein Schnittstellen-Experte<br />
muss nicht wissen, welche Ventile benötigt werden,<br />
sondern muss detailliert beschreiben können, was<br />
die Hydraulik später exakt leisten soll, denn damit wir<br />
maßgeschneiderte Hydraulik entwickeln können,<br />
stellen wir unseren Kunden sehr viele Fragen.<br />
10 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
Axel Binner<br />
Digitalisierung und Nachhaltigkeit werden immer wieder als die wichtigsten Treiber für die Industrie genannt.<br />
Was wird Ihrer Ansicht nach in naher Zukunft für die <strong>Fluidtechnik</strong> von größerer Bedeutung sein?<br />
Meiner Meinung nach geht der Trend weg vom Standard<br />
und hin zu individualisierten Industriemaschinen. Durch<br />
individuell angepasste Sensoren und Algorithmen können<br />
Betreiber ihr individuelles Wissen über ihre Produkte und<br />
die daraus resultierenden Anforderungen an die Maschine<br />
einfließen lassen. Es kann sinnvoll sein, Druck zu messen,<br />
die Leistung zu überwachen oder den Verschmutzungsgrad<br />
des Öls zu dokumentieren. Aber der wichtigste Punkt ist: Die<br />
gesammelten Daten müssen gezielt ausgewertet werden,<br />
damit Maschinen effektiver laufen und die Produktion nachhaltiger<br />
wird. Nur so können Verschleiß minimiert, Energieeffizienz<br />
gesteigert und Leistung optimiert werden – und<br />
dann werden Industriemaschinen ökonomisch und ökologisch<br />
nachhaltig.<br />
Elektrische Lösungen gewinnen an Bedeutung. Wie reagiert Hydropa auf diese Entwicklung?<br />
Was vielen nicht bewusst ist: Auch Hydraulik ist eine elektrisch<br />
angetriebene Lösung – fast alle stationären Maschinen<br />
werden von Elektromotoren angetrieben. Die Kraftübertragung<br />
erfolgt dann entweder mechanisch oder durch ein Fluid<br />
wie Öl oder Luft. Ich sehe keinen Trend hin zu elektrischen<br />
Lösungen, auch wenn Hersteller von Getrieben und<br />
Linearantrieben das in ihren Pressemeldungen so darstellen.<br />
Denn: Je größer die Last und je dynamischer die Bewegung<br />
desto wahrscheinlicher ist Hydraulik die optimale Lösung.<br />
Mechanische Kraftübertragung stößt bei Schwergewichten,<br />
die sehr schnell beschleunigt werden müssen, einfach an<br />
ihre physikalischen Grenzen. Wir haben übrigens keinen<br />
einzigen Kunden, der elektrohydraulische Lösungen durch<br />
elektromechanische ersetzen möchte. Der Trend geht hin zu<br />
E-Motoren, ja, aber wenn vom elektrischen Baggern berichtet<br />
wird, bedeutet das lediglich, dass Verbrennungsmotoren<br />
durch E-Motoren ersetzt wurden – die Kraftübertragung<br />
erfolgt immer noch hydraulisch! Moderne Hydraulik ist<br />
hocheffizient, leckagefrei und wird neben Standardanwendungen<br />
sogar in der Raumfahrt, Medizintechnik, in humanoiden<br />
Robotern und vielen weiteren spannenden Bereichen<br />
eingesetzt – ich hätte am Anfang meiner Karriere nicht gedacht,<br />
dass es einmal künstliche hydraulische Kniegelenke<br />
geben würde, mit denen man einen Marathon laufen kann.<br />
www.hydropa.de<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 11
FIRMENPORTRÄT<br />
Gapi betreibt mehrere,<br />
strategisch günstig<br />
gelegene Logistikzentren<br />
und ist so in der Lage,<br />
seinen Kunden jederzeit<br />
schnelle Lieferzeiten zu<br />
gewährleisten<br />
„YOUR TOTAL SEALING PARTNER“<br />
GAPI MIT ÜBERZEUGENDER WACHSTUMSSTRATEGIE<br />
IM DEUTSCHEN MARKT<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Die italienische Firmengruppe GAPI hat sich in<br />
Europa und auf dem Weltmarkt als einer der<br />
führenden Anbieter von Dichtungen und<br />
Dichtungssystemen etabliert. Egal ob<br />
Elastomere, Thermoplaste oder technische<br />
Kunststoffe, das Unternehmen entwickelt und<br />
fertigt hochinnovative Dichtungslösungen aus<br />
den vielfältigsten Materialien. Flexibilität und<br />
ein ständig wachsendes Know-how versetzen<br />
GAPI in die Lage für jeden industriellen Einsatz<br />
und Anforderung betreiberspezifisch zu<br />
produzieren. So sieht sich der gut aufgestellte<br />
italienische Hersteller als innovativer Partner vor<br />
allem auch für den deutschen Markt.<br />
Die GAPI-Gruppe wurde 1962 in der Provinz Bergamo in<br />
Castelli Calepio im Herzen der Lombardei gegründet.<br />
Hier, im wirtschaftlich günstig gelegenen Grenzgebiet<br />
zu Österreich, der Schweiz und unweit der Grenzübergänge<br />
nach Frankreich, ist auch heute noch die Firmenzentrale<br />
beheimatet.<br />
Die Lombardei gilt als Italiens „Wirtschaftsmotor“ und als die<br />
industriell fortschrittlichste Region des Landes. In der Europäischen<br />
Union zählt sie zu den führenden Wirtschaftszentren.<br />
Dieses prosperierende Umfeld war und ist auch für GAPI ein<br />
kontinuierlicher Takt- und Impulsgeber für Innovationskraft und<br />
die wirtschaftlich erfolgreiche Entwicklung des Unternehmens.<br />
Diese Innovationskraft zeigt sich vor allem in einer Fertigungstechnologie<br />
für die GAPI nach eigenen Aussagen einen Führungsanspruch<br />
erhebt: Die spritzgießtechnische Verarbeitung<br />
von Gummi. Aus Sicht von GAPI hat diese Technologie das bisherige<br />
Produktionskonzept für O-Ringe aus Gummi komplett<br />
transformiert.<br />
Ein weiterer maßgeblicher Impulsgeber für die Entwicklung<br />
und den wirtschaftlichen Erfolg der Unternehmensgruppe ist<br />
seine Logistikstrategie der Materialdisposition. In seinen Lagern<br />
bevorratet das Unternehmen immer angemessene Bestände an<br />
unterschiedlichsten Materialien respektive Produkten, sodass<br />
GAPI in der Lage ist seinen Kunden jederzeit schnelle Lieferzeiten<br />
gewährleisten zu können.<br />
EINE STARKE GRUPPE MIT GROSSEN<br />
SYNERGIEN<br />
Seit der Gründung hat sich die Firmengruppe rasant in verschiedene<br />
Richtungen weiterentwickelt und ist heute in der Lage, ein<br />
breites Sortiment an Dichtungen aus den unterschiedlichsten<br />
Materialien für vielfältigste industrielle Anwendungen anzubieten.<br />
So lautet der Firmenslogan auch nicht rein zufällig „Your<br />
Total Sealing Partner“. Diese Philosophie unterstreicht vor allem<br />
die Fähigkeit, Lösungen für die unterschiedlichsten Anwendungen<br />
und Anforderungen aus einer Hand zu bieten. GAPI stützt<br />
sich hierbei auf das stetig weiterentwickelte technische Knowhow<br />
der auf verschiedene Märkte spezialisierten Mitglieder der<br />
Firmengruppe, von dem wiederum alle Einheiten der Organisation<br />
profitieren. Hierzu sind mehrere, auf die jeweiligen<br />
Anwendungsbereiche der Dichtungstechnik spezialisierte,<br />
Lead Center im Einsatz, welche je nach techno-kommerzieller<br />
Anforderung des Kunden, hinzugezogen werden. Die unter den<br />
Lead Centern entstehenden Synergien, ihr Erfahrungsaustausch<br />
und die Forschungsziele bilden einen bedeutenden<br />
Mehrwert für die Unternehmensgruppe.<br />
12 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
FIRMENPORTRÄT<br />
01<br />
02<br />
01 Die Herstellung von O-Ringen aus Gummi im Spritzgussverfahren<br />
ist eine besondere Expertise von GAPI<br />
02 In modernsten Design- und Forschungsabteilungen<br />
entwickelt GAPI immer neue innovative Dichtungslösungen<br />
Die Firmengruppe umfasst heute zehn Geschäftseinheiten in elf<br />
Werken mit mehreren Logistikzentren, welche sowohl in Italien als<br />
auch im Ausland operieren. Über eine Milliarde Dichtungen<br />
verlassen die Werke der GAPI-Gruppe pro Jahr und geben einen<br />
Eindruck ihrer Produktionskapazität. Mehr als 700 hochqualifizierte<br />
Mitarbeitende bilden eine motivierte Mannschaft, die vom<br />
Management in das Wachstum der Gruppe aktiv einbezogen wird.<br />
Im Laufe der Jahre wurden in den Bereichen Forschung und<br />
Entwicklung sowie in die Qualitätssicherung erhebliche Investitionen<br />
getätigt, was den Aufbau von hochmodernen Forschungslabors<br />
ermöglichte, die sich mit Rohstoffen, aber auch mit der<br />
Entwicklung innovativer Qualitätskontrollsystemen sowie Prüfständen<br />
befassen, um so die Produktperformance zu optimieren.<br />
Dies hat es GAPI ermöglicht, Produkte zu entwickeln, die<br />
den Anforderungen immer anspruchsvollerer Kunden und<br />
Märkte entsprechen. Gleichzeitig wurden im Zuge der<br />
Forschung internationale Patente angemeldet. Die von allen<br />
Gruppenmitgliedern erlangte ISO 9001 Zertifizierung zeigt, auf<br />
welch hohem Niveau sich das Qualitätswesen in Produktion und<br />
Management etabliert hat.<br />
EIN UMFASSENDES PRODUKTSORTIMENT<br />
FÜR ALLE INDUSTRIEBEREICHE<br />
Mehr als 60 Jahre Unternehmertum, das von einer wahren Berufung<br />
zum technischen Fortschritt in den Diensten der industriellen<br />
Produktion geprägt ist, schlagen sich in effizienten, modernen<br />
und hoch automatisierten Produktionsanlagen nieder. Die innovativen<br />
Fertigungsmethoden sind ein Garant für das Wachstum<br />
der Gruppe mit einem immer vielfältigeren Produktsortiment.<br />
Neben dem traditionellen O-Ring-Sektor weitet GAPI sein Angebot<br />
an Dichtungslösungen für die vielfältigsten Anwendungsbereiche<br />
kontinuierlich aus. Von Dichtungen für pneumatische und<br />
hydraulische Anwendungen, bis hin zu Dichtungen für Bremsanlagen<br />
von Automobilen und Motorrädern ist alles präsent. Im<br />
Bereich PTFE wird die Produktion von virginalem Material und<br />
modifiziertem PTFE-Compounds für Halbfabrikate durch spezielle<br />
Produktionseinheiten realisiert. Mit diesem Vormaterial werden<br />
Dichtungen nach Kundenzeichnung für die verschiedensten<br />
Anforderungen hergestellt. Dieses Produktangebot wird ergänzt<br />
durch die Abteilung für Technische Kunststoffe, die auf eine<br />
breite Palette von Produkten für die Elektronikindustrie und den<br />
Fahrzeugbau zurückgreifen kann.<br />
Eine besondere Stellung nehmen die vielfältigen Produkte für<br />
die industrielle <strong>Fluidtechnik</strong> ein, die mit zeitgemäßem Design<br />
und aus innovativen Materialien gefertigt sind. Viele dieser<br />
Artikel sind patentrechtlich geschützt, wie die hoch effizienten<br />
Stangendichtungen mit besonders geringer Reibung oder die<br />
Kolbendichtungen für hohe Drücke sowie Dichtungen für magnetische<br />
und aus einem Stück gearbeitete Kolben. In diesem<br />
Zusammenhang zu nennen sind auch Abstreifer mit und ohne<br />
Metalleinsatz, die man als „smart“ bezeichnen kann, weil sie in<br />
der Lage sind, Unregelmäßigkeiten im Einbauraum auszugleichen<br />
sowie Führungen, welche aus verschiedenen Materialien<br />
gefertigt werden – je nach der erforderlichen Radiallast.<br />
DER PARTNER FÜR DEN DEUTSCHEN MARKT<br />
Auf Basis des umfangreichen Angebots für die <strong>Fluidtechnik</strong>industrie<br />
will die GAPI-Gruppe ihr breit gefächertes Know-how<br />
noch intensiver im deutschen Markt anbieten, wo sie nicht nur<br />
als vertrauenswürdiger Zulieferer fungieren möchte, sondern als<br />
aktiver Partner. Das Management, das noch immer aus der Gründerfamilie<br />
besteht, sieht aktuell den richtigen Zeitpunkt gekommen,<br />
um eine Kooperation mit der deutschen Industrie als direkter<br />
Ansprechpartner im Bereich neuer, innovativer Anwendungen<br />
aufzubauen respektive zu intensivieren. GAPI sieht sich bei<br />
dieser Ausrichtung durch den in vielen Ländern wachsenden<br />
Erfolg der Gruppe bestätigt. Dabei sind Wettbewerbsfähigkeit<br />
und Innovation die tragenden Fundamente der Firmengruppe<br />
und Grundlagen für die Wachstumsstrategie GAPIs auch auf dem<br />
deutschen Markt. Flexibilität und Schnelligkeit sind bei der Erfüllung<br />
kundenspezifischer Anforderungen das unbedingte Leistungsversprechen.<br />
Auch im Bereich OEM ist die Gruppe in der<br />
Lage kurzfristig auf Kundenbedürfnisse einzugehen und dabei<br />
gleichzeitig einen attraktiven Marktpreis einzuhalten, ganz im<br />
Sinne einer „costumer oriented“ Firmenphilosophie.<br />
Gut gerüstet für diese intensivere Ausrichtung in den deutschen<br />
Markt ist die Gruppe allemal, schließlich betreibt man<br />
schon seit Jahren moderne und effektive Logistikzentren, die<br />
strategisch günstig in Italien, USA, Spanien und Großbritannien<br />
liegen. In Deutschland hat das Lead Center für die Produktion<br />
von technischen Kunststoffen für den Automobilbereich und für<br />
spezielle Industrieanwendungen seinen Sitz, das innovative<br />
Projekte im Bereich R&D in enger Zusammenarbeit mit dem<br />
Kunden entwickelt.<br />
Bilder: GAPI<br />
www.gapigroup.com<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 13
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL<br />
ES GEHT NICHT OHNE<br />
MINIATURHYDRAULIK IN E-FAHRZEUGEN<br />
Autor: Peter Becker,<br />
Becker Storytelling<br />
14 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
MINIATURHYDRAULIK<br />
01<br />
Um es mit Asterix zu sagen: Das ganze<br />
E-Fahrzeug ist elektrifiziert … das ganze<br />
Fahrzeug? Nein! Ein von (unbeugsamen)<br />
Hydraulikkomponenten gesteuertes<br />
Kühlungs- und Schmiersystem hört<br />
nicht auf, auch in E-Fahrzeugen seinen<br />
Dienst zu verrichten.<br />
02<br />
Die Elektromobilität ist auf dem Vormarsch. Einerseits<br />
politisch getrieben, durch den Green Deal der Europäischen<br />
Union, der ein Verbot von Neuzulassungen<br />
verbrennungsmotorischer Pkw ab 2035 vorsieht.<br />
Andererseits durch immer wirtschaftlichere Fahrzeugmodelle,<br />
welche die Pkw-Hersteller entwickeln. Angesicht steigender<br />
Reichweiten und Batterieladegeschwindigkeiten ist für jene,<br />
die keine hauseigene Ladeinfrastruktur schaffen können, lediglich<br />
das nach wie vor dünne Ladestationsnetz in Deutschland<br />
ein limitierender Faktor bei der Wahl zwischen Verbrenner oder<br />
Elektrofahrzeug. Dementsprechend steigen die Zulassungszahlen<br />
batterieelektrischer Fahrzeuge kontinuierlich, insbesondere<br />
in den vergangenen Jahren zeigt die Kurve stark nach oben. Der<br />
Trend wird zusätzlich von Plug-In-Hybridfahrzeugen verstärkt.<br />
Kaum ein Neufahrzeug kommt noch ohne optional elektrifizierte<br />
Modellvariante auf den Markt.<br />
Eine irrige Annahme, die in diesem Zusammenhang häufig<br />
getroffen wird: Mit dem Aufstieg der batterieelektrischen Fahrzeuge<br />
sinkt der Bedarf für Fluidkomponenten. Jürgen Prochno,<br />
01 Auch E-Fahrzeuge benötigen mikrofluidische Komponenten,<br />
etwa zur Kühlung der elektronischen Systeme oder zur Schmierung<br />
des Getriebes<br />
02 Das Portfolio für die Fahrzeughydraulik umfasst unter anderem<br />
Verschlussstopfen, Rückschlag- und Entlüftungsventile<br />
Geschäftsführer der LEE Hydraulische Miniaturkomponeten<br />
GmbH, erläutert: „Auch wenn es im Vergleich zum Verbrenner<br />
weniger bewegliche Teile in der Konstruktion eines Elektrofahrzeugs<br />
gibt, besteht dennoch ein großer Bedarf an Kühlung und<br />
Schmierung. Auch die Elektrik heizt sich bei den hohen Strömen,<br />
die im Fahrzeug fließen, stark auf.“<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 15
MINIATURHYDRAULIK<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL<br />
DAS VORURTEIL, DASS DIE<br />
E-MOBILITÄT MECHANISCHE<br />
KOMPONENTEN OBSOLET<br />
MACHT, IST ZU KURZ GEGRIFFEN.<br />
MIKROFLUIDIK WIRD AUCH IN<br />
BATTERIEELEKTRISCHEN FAHR-<br />
ZEUGEN BENÖTIGT.<br />
Jürgen Prochno, Geschäftsführer der<br />
LEE Hydraulische Miniaturkomponenten GmbH<br />
FLUIDSTEUERUNG IN E-FAHRZEUGEN<br />
Denn die gesamte Batterieinfrastruktur und Verkabelung auf<br />
dem Fahrzeug muss gekühlt werden. Ebenso die zentrale<br />
Steuereinheit. Auch die Bremsflüssigkeit muss gemanagt werden.<br />
Darüber hinaus brauchen insbesondere Hybridfahrzeuge<br />
komplexe Automatikgetriebe, die selbsttätig zwischen Elektround<br />
Verbrennerbetrieb wechseln, je nach Leistungsanforderung<br />
des Fahrers. Aber auch rein batterieelektrisch betriebene Autos<br />
verfügen über immer anspruchsvollere Antriebskonstruktionen,<br />
da auch bei ihnen zunehmend Getriebe mit mehreren Fahrstufen<br />
eingeführt werden. Darüber hinaus brauchen Fahrzeuge mit<br />
adaptivem Allradantrieb, die Antriebsachsen abkoppeln bzw. Antriebslasten<br />
bedarfsgerecht auf Vorder- und Hinterachse verteilen<br />
können, hochmoderne Getriebe.<br />
Jürgen Prochno erklärt: „Mehr Gänge, adaptiver Allrad, etc.<br />
machen eine komplexere und leistungsstarke Konstruktion des<br />
Getriebes notwendig. Getriebehersteller brauchen somit Kleinstkomponenten,<br />
die höchsten Qualitäts- und Zuverlässigkeitsansprüchen<br />
genügen, und den Produzenten helfen, die damit<br />
einhergehenden Herausforderungen zu lösen.“<br />
Denn mehr Gänge und höhere Komplexität bedeuten auch<br />
mehr Gewicht und größere Dimensionen des Getriebes, was<br />
zunächst wiederum zu höherem Energiebedarf und somit geringerer<br />
Reichweite des E-Kfz führt. Eine Möglichkeit, dies zu umgehen,<br />
ist die Größe der Subsysteme des Getriebes – beispielsweise den<br />
Ventilblock – zu verkleinern. Wird der Ventilblock kleiner, muss<br />
der Getriebeöldruck erhöht werden. Daraus folgt eine stärkere<br />
Beanspruchung der Subsysteme und potenziell stärkere Leckage<br />
des Getriebes. Auch Lufteinschlüsse im System, die sowohl im<br />
Betrieb aber insbesondere während der Produktion dieser hochkomplexen<br />
Ventilblöcke entstehen können, haben unangenehme<br />
Konsequenzen für das Getriebe und damit den Fahrkomfort des<br />
Fahrzeugs. Luft im Hydrauliksystem wirkt sich negativ auf das<br />
Ansprechverhalten des Getriebes aus: Schaltvorgänge werden<br />
verzögert initiiert, das Schaltgefühl wird unpräzise.<br />
KLEINSTKOMPONENTEN FÜR<br />
E-FAHRZEUG-GETRIEBE<br />
Allen Getrieben gemein ist, dass die Getriebeöle temperiert und<br />
im richtigen Druckbereich gehalten werden müssen. Weiterhin<br />
könnte bei künftigen, mehrgängigen Getrieben der Gangwechsel<br />
hydraulisch ausgelöst werden. Für Systeme, die Getriebe- und/<br />
oder Hydrauliköle nutzen, bietet die Lee Miniaturhydraulische<br />
Komponenten GmbH aus Sulzbach (Taunus) hoch performante<br />
Lösungen. „Überall dort, wo Flüssigkeiten gemanagt werden<br />
müssen, sind unsere Produkte die erste Wahl. 100-Prozent-Funktionskontrolle<br />
und hochwertige Materialien zeichnen uns und<br />
unseren Qualitätsanspruch aus“, führt Jürgen Prochno aus.<br />
Rückschlagventile vom Typ LEECHEK steuern den Getriebeölfluss<br />
im Ventilblock, reduzieren die Leckage und ermöglichen<br />
somit saubere Gangwechselprozesse, insbesondere in Hybridfahrzeugen<br />
mit Doppelkupplungs- oder stufenlosen Getrieben.<br />
Druckentlastungsventile von Lee schützen das Getriebe und<br />
seine Subsysteme vor zu hohem Öldruck und dämpfen Druckspitzen.<br />
Das Poppet-Design garantiert schnelles Ansprechverhalten,<br />
eine stabile Durchflussrate und sehr geringe Hysterese.<br />
Diese Ventillösungen sind als Varianten mit 5,5 und 8 mm<br />
Durchmesser verfügbar und hierbei nur 17 bzw. 23 mm lang. Sie<br />
können mit einem Entlastungsdruck von bis zu 240 bar und<br />
optional auch in Leckage-freier Ausführung mit Kunststoffdichtung<br />
gefertigt werden. Auch Drosseln und Verschlussstopfen von<br />
Lee können im Antriebsstrang elektrifizierter Fahrzeuge eingesetzt<br />
werden.<br />
Die bereits angesprochenen adaptiven Allradsysteme sind<br />
i.d.R. elektrohydraulisch ausgeführt. Somit kann die Antriebskraft<br />
abhängig von der Traktion der einzelnen Achsen und Räder<br />
verteilt werden und somit für optimale Fahrleistungen gesorgt<br />
werden. Auch in diesen Systemen finden Rückschlag-, Druckentlastungs-<br />
und Verschlussstopfen von Lee Verwendung.<br />
POINTIERT<br />
AUCH E-FAHRZEUGE BENÖTIGEN<br />
PERFORMANTE MIKROFLUIDIK<br />
FLÜSSIGKEITSMANAGEMENT STELLT<br />
HOHE ANFORDERUNGEN<br />
MÖGLICHE ANWENDUNGSFÄLLE FINDEN<br />
SICH Z. B. …<br />
… IN GETRIEBE, KÜHLUNG<br />
ODER BREMSSYSTEM<br />
16 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
03 Lee Überdruckventile sind zuverlässige<br />
und hochpräzise Miniatur-Druckbegrenzer<br />
BREMS- UND KÜHLUNGSSYSTEM<br />
Das Kühlsystem von batterieelektrischen Fahrzeugen benötigt ebenfalls leistungsstarke<br />
Komponenten zur Fluidsteuerung. Da sich Elektrik und Elektronik des Fahrzeuges<br />
angesichts der fließenden Ströme stark erhitzen, braucht es ein leistungsfähiges Kühlsystem<br />
mit hoher Hitzekapazität und effizienter Hitzeabführung. Hierzu eignen sich<br />
vor allem Flüssigkeitskühlungen. Sie sind recht kompakt und einfach in die Fahrzeugarchitektur<br />
zu integrieren, ohne Abstriche bei der Kühlleistung zu machen.<br />
Aktuell kommen vor allem indirekte Kühlsysteme in E-Fahrzeugen zum Einsatz: Mittels<br />
eines Leitungssystems werden die sich aufheizenden Komponenten temperiert,<br />
ähnlich den Systemen aus Verbrennungsfahrzeugen. Lee als Automotive-Spezialist mit<br />
jahrzehntelanger Erfahrung in der Kühlmittelsteuerung hat für diese Systeme die passenden<br />
Lösungen im Portfolio. Auch hier benötigt es Rückschlag- und Druckentlastungsventile,<br />
die den Systemdruck entsprechend regeln. Kalibrierte Blenden regeln<br />
den Fluidstrom, Verschlussstopfen dichten das Kühlsystem an kritischen Stellen ab.<br />
Und nicht zuletzt brauchen elektrohydraulische brake-by-wire-Systeme, Bremskraftverstärker<br />
und die Fahrwerksverstellung hoch performante Ventile. Entlüftungs- und<br />
Rückschlagventile sorgen dafür, dass moderne Elektro- und Hybrid- aber auch Verbrennerfahrzeuge<br />
komfortabel und sicher bremsen.<br />
Die Fahrwerksverstellung ist i.d.R. ebenfalls elektrohydraulisch ausgeführt, da eine<br />
rein elektrische Verstellung zu energiehungrig wäre. Die Reichweite batterieelektrischer<br />
Fahrzeuge würde hierdurch stark reduziert werden.<br />
Jürgen Prochno hält abschließend fest: „Das Vorurteil, dass die E-Mobilität mechanische<br />
Komponenten obsolet macht, ist zu kurz gegriffen. Zur Fluidsteuerung werden<br />
in batterie-elektrischen Fahrzeugen genauso wie in Hybrid- und Verbrennungsautos<br />
an kritischen Stellen weiterhin mikrofluidische Komponenten benötigt. Wir haben<br />
diesen Trend erkannt und liefern schon heute entsprechende Lösungen für die Mobilität<br />
von morgen.“<br />
Bilder: Aufmacher Adobe Stock / chesky<br />
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ÖLFREIE DRUCKLUFT SICHERT QUALITÄT<br />
BEI DER TIERNAHRUNGSPRODUKTION<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Ein Tiernahrungshersteller betreibt eine<br />
Qualitätssicherung nach IFS Food, ein Standard<br />
zur Beurteilung von Lebensmitteln. Die<br />
entsprechende Zertifizierung beinhaltet auch<br />
Anforderungen an die Qualität der in den<br />
Produktionsprozessen eingesetzten Druckluft.<br />
Daher investierte das Unternehmen in<br />
Aufbereitungsanlagen, die Ölverunreinigungen<br />
und Wasser zuverlässig entfernen.<br />
Druckluft ist in den Prozessen des Tiernahrungsherstellers<br />
Tetra allgegenwärtig. Ob Fischfutterproduktion,<br />
Flüssigkeitsherstellung oder Futterabfüllung – überall<br />
kommt die komprimierte Luft zum Einsatz. Der Projektingenieur<br />
Patrick Hilgemann nennt nur einige Beispiele: „Die<br />
Staubfilter unserer Silos werden mit Druckluft gereinigt, viele<br />
Produktionsanlagen sind darauf angewiesen und im Zuge der<br />
Verpackung werden Beutel damit aufgeblasen.“ So kommt die<br />
Druckluft direkt oder indirekt mit Maschinen, Produkten und<br />
Verpackungsmaterialien in Kontakt. Kontaminationen durch<br />
Restölgehalte, Mikroorganismen und Keime oder Feuchtigkeitseinträge<br />
könnten dann die Produktqualität gefährden. Haltbarkeit,<br />
Geschmack, Geruch und Konsistenz der Aquaristikprodukte<br />
wären möglicherweise beeinträchtigt.<br />
In der Vergangenheit setzte Tetra auf eine Druckluftaufbereitung<br />
mit Kältetrocknern und Partikelfiltern. Diese Form der<br />
Behandlung genügte allerdings nicht mehr den hohen Ansprüchen<br />
des Herstellers. Ausschlaggebend für einen Handlungsbedarf<br />
waren Ölaustritte an den Verschraubungen und sichtbare<br />
Ablagerungen in den Rohren der Druckluftleitungen. „Da haben<br />
bei uns die Alarmglocken geläutet, denn das widersprach unserem<br />
Qualitätsverständnis und war nicht im Einklang mit der<br />
IFS Food-Zertifizierung“, erläutert Hilgemann. Die Qualitätssicherung<br />
von Tetra forderte gemäß ISO 8573-1 eine Druckluftqualität<br />
1:4:1, wobei die erste Ziffer die Klasse der Partikel, die<br />
zweite Ziffer die Klasse der Feuchte und die dritte Ziffer die<br />
Klasse des Gesamtölgehalts angibt. Letzterer sollte bei Tetra<br />
unter 0,01 mg/m3 liegen, das heißt, die Druckluft sollte ölfrei<br />
sein. Zur Einordnung: Eine solche Anforderung an die Druckluftqualität<br />
stellt z. B. die Pharmaindustrie für das Thermoformen<br />
von Blisterverpackungen.<br />
HERAUSFORDERUNG BEDARFSSCHWANKUNGEN<br />
Tetra unterhält bedingt durch die Standortstruktur mit drei Produktionsbereichen<br />
ein Druckluftnetz mit drei Strängen. Die<br />
unterschiedlichen Schichtsysteme in den Produktionsbereichen<br />
führen über den Tag zu hohen Schwankungen beim Druckluftbedarf.<br />
Während morgens alle Anlagen im Betrieb sind, arbeitet<br />
abends nur noch jede dritte. Die so verursachten Bedarfsschwankungen<br />
liegen zwischen 200 m3/h und 1 600 m3/h bei einem<br />
Druck von circa 7,5 bar. „Die verlangte Druckluftqualität sollte<br />
auch bei diesen Schwankungen über den gesamten Volumenstrom<br />
sichergestellt sein“, so Hilgemann.<br />
ZWEI AUFBEREITUNGSKONZEPTE:<br />
ADSORPTION VERSUS KATALYSE<br />
Tetra beauftragte den Systemanbieter D&N Drucklufttechnik aus<br />
Melle mit einer neuen Druckluftaufbereitung. Der Partnerbetrieb<br />
der Airgroup konzipierte zwei Varianten mit Systemen des auf<br />
Druckluftaufbereitung spezialisierten Herstellers Beko Technologies.<br />
Das erste Modell kombinierte einen Adsorptionstrockner<br />
mit drei Aktivkohleadsorbern, eine wirtschaftliche Lösung, die<br />
allerdings eine zusätzliche Steuerung sowie Ventile erforderte<br />
und vergleichsweise viel Platz benötigte. Dazu kam noch ein gewisser<br />
Risikofaktor: Bei einem Ausfall des Adsorptionstrockners<br />
wären die Aktivkohleadsorber innerhalb kürzester Zeit gesättigt<br />
und die Druckluftqualität gefährdet. Der berechnete Energiebedarf<br />
dieser Anlage lag abhängig von klimatischen Bedingungen<br />
und Auslastung zwischen 7,2 kW/h und 12,8 kW/h.<br />
18 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
DRUCKLUFTAUFBEREITUNG<br />
01 Das System Bekokat wandelt Kohlenwasserstoffe durch<br />
Totaloxidation vollständig in Kohlendioxid und Wasser um<br />
02 In den Kältetrocknern Drypoint RA kondensiert der Wasserdampf<br />
durch Abkühlung der Drucklufttemperatur zu Wasser bei minimalem<br />
Druckluftverlust<br />
Stahlverschraubungen in<br />
Zink Nickel<br />
IhrLieferantfür höchste<br />
Anforderungen in der<br />
<strong>Fluidtechnik</strong>.<br />
Füralle Anwendungen.<br />
Schneidringverschraubungen<br />
01 02<br />
Schlauchverbinder<br />
Das alternative Konzept basierte auf einer Behandlung der Druckluft durch Katalyse. Zwei katalytische<br />
Konverter vom Typ Bekokat und zwei Kältetrockner Modell Drypoint RA boten maximale<br />
Prozesssicherheit auch im Schwachlastbereich. Je nach Auslastung können einer oder beide<br />
Bekokat-Systeme betrieben werden. Zudem erfordern die kompakten Anlagen nur wenig Aufstellfläche.<br />
Der Energiebedarf beträgt bei Volllast lediglich circa 10,7 kW/h – ein weiteres Argument für<br />
die zweite Variante. Angesichts dieser Vorteile entschied sich Tetra für die Installation der Katalysetechnik<br />
von Beko Technologies.<br />
KATALYSETECHNIK FÜR KONSTANT ÖLFREIE DRUCKLUFT<br />
Die katalytischen Konverter Bekokat verwandeln in einem einzigen Verfahrensschritt die in der<br />
Druckluft vorhandenen Kohlenwasserstoffe durch Totaloxidation in Kohlendioxid und Wasser.<br />
Ein spezielles Granulat im Druckbehälter wird auf eine Temperatur von 150 °C erhitzt und die<br />
Druckluft strömt an der Oberfläche des Granulats vorbei und wird dort komplett zu Kohlendioxid<br />
und Wasser umgewandelt. Aus den Bekokat-Systemen tritt vollständig entölte und keimfreie<br />
Druckluft aus.<br />
Tetra erreicht durch das Aufbereitungsverfahren konstant ölfreie Druckluft mit einem maximalen<br />
Restölgehalt von kaum mehr messbaren 0,003 mg/m3. Das bei der Abkühlung der Druckluft<br />
anfallende Kondensat aus den Konvertern ist ebenfalls ölfrei und kann ohne Aufbereitung in die<br />
Kanalisation eingeleitet werden. Integrierte Wärmetauscher ermöglichen maximale Energieeffizienz.<br />
Die Trocknung der Druckluft leisten die Drypoint RA Kältetrockner. Aus Energiespargründen<br />
wurde bei diesen Geräten der Druckabfall auf ein absolutes Minimum gesenkt. Wesentliche<br />
Elemente sind dabei der strömungsoptimierte Wärmetauscher, ein Demister zur sicheren<br />
Abscheidung und großzügig dimensionierte Bauteile, die für einen geringen Druckabfall von<br />
durchschnittlich 0,16 bar im Volllastbetrieb sorgen.<br />
Schweissverschraubungen<br />
Flanschverbinder<br />
KONTINUIERLICHES MONITORING<br />
Tetra nutzt zur Überwachung der Druckluftqualität die Messtechnik Metpoint OCV compact von<br />
Beko Technologies. Damit wird die strömende Druckluft permanent bis in den Bereich von einem<br />
Tausendstel mg/m3 auf den Restölgehalt analysiert. Kurze Messintervalle können selbst kleinste<br />
Abweichungen schnell und zuverlässig anzeigen. So ist sichergestellt, dass die gesamte Druckluftaufbereitungskette<br />
keine Migration von Öl in den Prozess zulässt. „Alle Parameter und sämtliche<br />
Werte sind wie vorgegeben oder sogar besser. Wir können auch keine Ölaustritte mehr feststellen“,<br />
sagt Hilgemann. „Die Aufbereitungsanlagen arbeiten störungsfrei.“<br />
Bilder: Beko Technologies<br />
Made in Germany<br />
• 30.000 Produkte ab Lager<br />
• Zubehör, Rohre,Sonderteile<br />
und Ventile<br />
• Versand am gleichen Tag<br />
• aus Stahl und Edelstahl<br />
www.CONEXA.de<br />
www.beko-technologies.com
HANDHABUNGSSYSTEME<br />
HOCH STAPELN MIT PNEUMATIK<br />
Neben der verbreiteten Anwendung als Hilfsmittel<br />
für die manuelle Handhabung ist der ezz-<br />
FLOWpneumatic als Antriebsaggregat zugleich<br />
das Kernstück von Automatisierungslösungen der<br />
Best Handling Technology. Der Pneumatikzylinder<br />
wandelt seine Längsbewegung über eine Kugelspindel in eine<br />
Drehbewegung um. Diese wird genutzt, um ein Seil zu bewegen.<br />
Dieses Seil wird über die Linearachse geführt und bewegt den<br />
Schlitten der Linearachse. Am Schlitten der Linearachse befindet<br />
sich die Produktaufnahme, die auch eventuell erforderliche<br />
Rotationsbewegungen ausführt.<br />
Alle Varianten des ezzFLOW werden nach Kundenwunsch<br />
jeweils für die Aufgabenstellung mit optimierten Lastaufnahmemitteln<br />
(LAM) ausgerüstet. Damit die entsprechenden Bauteile<br />
sicher, schnell und wiederholgenau aufgenommen werden, ist<br />
das richtige LAM von entscheidender Bedeutung. Diese LAMs<br />
werden an das Produkt angepasst, konstruiert und gefertigt.<br />
Teil des ezzFLOWpneumatic ist ein Trägersystem, das alle beweglichen<br />
Teile der Automatisierungslösung aufnimmt und<br />
zugleich die Position der Bauteile auf den Quell- und Zielladungsträgern<br />
registriert. Das Trägersystem wird stets an die<br />
Positionen der Lastaufnahme und der Lastablage sowie den<br />
gewünschten Verfahrweg angepasst. Best Handling Technology<br />
liefert und montiert das komplette balancerbasierte Handlingsystem,<br />
bestehend aus dem Balancer, dem LAM und dem passenden<br />
Trägersystem ezzLINK.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Wenn empfindliche Produkte positionsgenau<br />
hantiert, montiert oder gefügt werden müssen,<br />
empfiehlt sich der Einsatz eines intuitiv<br />
arbeitenden Handling-Systems. Das<br />
Unternehmen Best Handling Technology hat<br />
eine entsprechende Lösung im Portfolio, die sich<br />
dem Benutzer und seiner Tätigkeit anpasst.<br />
Der ezzFLOWpneumatic von Best Handling Technology<br />
ist eine robuste und schnelle Lösung für viele Handhabungsaufgaben.<br />
Er arbeitet durch die pneumatische<br />
Steuerung sehr schnell und ist vor allem für wiederholende<br />
Vorgänge, wie sie für automatische Prozesse typisch sind,<br />
optimal ausgelegt.<br />
Die Anwendungsbereiche des Systems liegen<br />
im Aufgabenfeld des Fügens und Montierens von<br />
Bauteilen, wie beim Zusammenbau von Maschinen,<br />
Apparaten und Fahrzeugen, Komponentenund<br />
Baugruppenmontage, der Beladung von<br />
Werkzeugmaschinen sowie bei der Montagehilfe<br />
für Motoren, Getriebe und Kupplungen und im<br />
Werkzeugwechsel. Darüber hinaus ist die Lösung<br />
für viele weitere, zumeist präzise Handhabungsaufgaben<br />
konzipiert.<br />
IM EINSATZ ALS ANTRIEBSAGGREGAT<br />
DER BALANCER IN DER ANWENDUNG<br />
Eine Maschine produziert aus Aluminiumcoils Verschlussdeckel<br />
von Infusionsflaschen, die manuell verpackt werden. Die gefüllten<br />
Kartons werden verklebt und müssen bis zu zwei Meter hochgestapelt<br />
werden. Die Schwierigkeit dieser Anwendung: es muss<br />
über Kopfhöhe gestapelt werden, die Kartons wiegen 25 kg und<br />
werden größtenteils von Frauen gestapelt. Dazu braucht man<br />
also eine sehr leichtgängige Hebehilfe mit einem flexiblen<br />
Bediengriff, damit man sich bei dieser Tätigkeit weder weit nach<br />
unten beugen noch strecken muss.<br />
Die Lösung von Best Handling Technology für dieses Anwendungsbeispiel<br />
mit Anforderungen an Ergonomie und Hygiene:<br />
Der Balancer ezzFLOWpneumatic ist in diesem Fall fest an einem<br />
Knickarmkran ezzLINKeco montiert. Über zwei Umlenkungen<br />
wird das Seil über den Ausleger geführt. Diese Konstruktion<br />
erlaubt eine leichte Bewegung des Saugers im ganzen Arbeitsbereich.<br />
Der Sauger verfügt über vier Saugnäpfe, deren Position und<br />
Größe an die Kartons angepasst werden. Das Bedienelement ist<br />
mit Taster für die Auf- und Ab-Bewegung sowie für Ansaugen und<br />
Lösen ausgestattet. Die visuelle Anzeige zeigt die Verfügbarkeit<br />
an: rot heißt „Karton ist angehoben“, grün heißt<br />
„verfügbar“. Zusätzlich wird die Lösen-Taste<br />
außer Funktion gesetzt, sobald ein Karton in der<br />
Schwebe ist.<br />
Die Bedienelemente sind an einer Griffverlängerung<br />
mit Feder-Gewichtsausgleich montiert,<br />
deren Länge sich nach der Hubhöhe und der Größe<br />
der Kartons richtet. Damit ist das Arbeiten<br />
immer in aufrechter Haltung möglich. Der<br />
pneumatische Vakuumerzeuger sowie die Steuerventile<br />
sind unter einer glatten Abdeckung untergebracht.<br />
Bild: Best Handling Technology<br />
www.besthandlingtechnology.com<br />
Der Pneumatikzylinder wandelt seine Längsbewegung<br />
über eine Kugelspindel in eine Drehbewegung um<br />
20 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
MARKTPLATZ<br />
ELEKTROPNEUMATISCHE DRUCKREGLER FÜR INDUSTRIE 4.0-ANWENDUNGEN<br />
Ob im Maschinen- und Werkzeugbau,<br />
in der Lebensmittel- und<br />
Verpackungsindustrie oder in<br />
Laboren: Elektrische Druckregler<br />
sind über alle Branchen hinweg<br />
vor allem dann gefragt, wenn eine<br />
stufenlose Systemdrucksteuerung<br />
mithilfe übergeordneter Steuereinheiten<br />
erforderlich ist – etwa<br />
bei pneumatischen Aktoren wie<br />
Zylindern. Um die hohen Anforderungen<br />
an Prozesssicherheit,<br />
Automatisierungsgrad und<br />
Effizienz zu erfüllen, stellt SMC<br />
mit der Serie ITV#-IL äußerst<br />
kompakte und kommunikationsfähige<br />
elektropneumatische Druckregler bereit.<br />
Damit Anwender ihre Anlagen wettbewerbsfähig und fit für<br />
die Industrie 4.0 machen können, ist die Serie ITV#-IL mit<br />
IO-Link kompatibel. Gekennzeichnet sind entsprechende<br />
Geräte mit dem Kürzel IL nach der Serienbezeichnung (IO-Link<br />
verfügbar für elektropneumatische Regler<br />
ITV10#0/20#0/30#0-IL und elektronischen Vakuumregler<br />
ITV2090-IL). Der IO-Link-Port erlaubt die Ansteuerung der<br />
Regler über verschiedene Feldbussysteme, was Anwendern die<br />
Anbindung an vorhandene Steuerungen ermöglicht und für<br />
einen hohen Automatisierungsgrad sorgt. Dank dem bei<br />
IO-Link-Versionen vorhandenen Display sind die Reglerdaten<br />
auch vor Ort einseh- und kontrollierbar. Zudem bringt dieser<br />
höhere Visualisierungsgrad ein Plus an Sicherheit mit sich: Die<br />
IO-Link Kommunikation ermöglicht es Anwendern, neben der<br />
Druckregelung auch Geräteinformationen zu prüfen und den<br />
Systemstatus zu überwachen.<br />
Die industrielle Automation sieht sich einer zunehmenden<br />
Komplexität gegenübergestellt, wobei sich Kundenanforderungen<br />
schnell ändern können und daher eine hohe Variabilität<br />
der eingesetzten Lösungen und Komponenten bedingen. Die<br />
Interaktionsoptionen sind aus diesem Grund bei der Serie<br />
ITV#-IL nicht auf IO-Link beschränkt: Zu den weiteren Kommunikationsprotokollen<br />
gehören außerdem DeviceNet, PROFIBUS,<br />
CC-Link und RS-232C. Diese ausgeprägte Kommunikationsfähigkeit<br />
in Kombination mit der präzisen Druckregelung sowie<br />
zahlreichen Modellvarianten bietet die nötige Flexibilität zum<br />
zukunftsorientierten Einsatz – sei es die Automobil- oder<br />
Lebensmittelindustrie, die allgemeine Automatisierungs- und<br />
Fertigungsindustrie oder der Bereich Life Science.<br />
Der Spezialist für pneumatische und elektrische Automatisierung<br />
SMC bietet Technikern und Konstrukteuren damit eine<br />
leistungs- und kosteneffiziente Lösung an, die dank bewährter<br />
Konstruktion für eine zuverlässige Funktion und geringe<br />
Ausfallrisiken und -zeiten sorgt.<br />
www.smc.de<br />
STARKE HYDRAULIKSYSTEME FÜR<br />
PRÄZISE BEARBEITUNGSMASCHINEN<br />
Hydraulisch geregelte Achsen in industriellen Produktionsmaschinen ermöglichen<br />
eine effiziente und präzise Fertigung von zum Teil schweren Bauteilen mit hoher Prozesssicherheit.<br />
Die anzufahrenden Positionen der einzelnen Achsen werden über die<br />
zentrale Maschinen-Steuerung verteilt, die jeweiligen Positionier- und Regelaufgaben<br />
werden dann von den auf den einzelnen Proportional-Schieberventilen montierten<br />
DSV-Elektronikeinheiten durchgeführt. Sie übernehmen sowohl die Betätigung des<br />
Ventilkolbens als auch die komplette Regelung der Achsposition. SOLUTIONS SINCE 1946<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 21
MARKTPLATZ<br />
EINBAUVENTIL MIT NEUEM DESIGN VON HÜLSE UND KOLBEN<br />
Parker Hannifin stellt mit dem 2-Wege-Regelventil mit VCD®-Technologie der Serie TFP den<br />
Vorreiter einer komplett neuen Einbauventil-Generation vor. Das patentierte Design von Hülse und<br />
Kolben resultiert in bisher unerreichten Durchfluss- und Druckdifferenzwerten. Die verbesserte<br />
Effizienz des TFP im Vergleich zu konventionellen Einbau-Drosselventilen ermöglicht es, kleinere<br />
Nenngrößen einzusetzen bei gleicher Leistung – und damit die Baugröße der Steuerblöcke zu<br />
reduzieren.<br />
Das neue TFP ist das Ergebnis mehrjähriger konstruktiver Entwicklungsarbeit und intensiver<br />
Computersimulationen. Das Ventil zeichnet sich durch eine druckkompensierte Hülse mit vergrößertem<br />
Sitzdurchmesser und ausgerichteten großen Fenstern aus, die erstmals die DIN-Kavität<br />
nahezu vollständig ausnutzt. Das Resultat: hohe Volumenstromwerte, die in Verbindung mit dem<br />
auf 420 bar gesteigerten maximalen Betriebsdruck die Leistung von anspruchsvollen Anwendungen<br />
wie Druckgussmaschinen und Pressen steigern.<br />
Aufgrund der optimierten Strömungsverhältnisse zwischen Hülse und Kolben bietet das TFP unter<br />
Idealbedingungen Druckdifferenzwerte, die nur geringfügig über jenen des Steuerblocks ohne Ventil<br />
liegen. Als Vorsteuerventil kommt wie beim Vorgänger TDP, der bisherigen Referenz im Markt, das hochdynamische DFplus-Regelventil<br />
mit VCD®-Aktuator zum Einsatz. Es positioniert den Hauptkolben aktiv, also unabhängig von den Druckverhältnissen in<br />
den Arbeitsanschlüssen. Damit erreicht das TFP extrem schnelle Sprungantwortzeiten, zum Beispiel 18 Millisekunden bei Nenngröße<br />
NG50. Die Kombination aus Präzision, höherem Betriebsdruck und Reaktionsschnelligkeit schafft die Voraussetzung für kürzere<br />
Zykluszeiten, stabilere Prozesse und minimierte Ausschussraten. Vor allem aber können Steuerblöcke wesentlich kompakter und<br />
damit kostengünstiger ausgelegt werden, weil mit dem TFP im Normalfall eine Nenngröße im Vergleich zu anderen Einbauventilen<br />
eingespart werden kann.<br />
www.parker.com<br />
KOMPAKTES VENTILTERMINAL FÜR MITTLERE<br />
DURCHFLUSSRATEN<br />
INDUSTRIEPUMPEN FÜR<br />
ANSPRUCHSVOLLE MEDIEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
In Erweiterung seines<br />
Angebots an Ventilterminals<br />
stellt Airtec die<br />
Baureihe 86-MR für<br />
vielfältige pneumatische<br />
Steuerungsaufgaben vor.<br />
Das variable Ventil- und<br />
Grundplattensystem mit<br />
Multipolanschluss ist in<br />
zwei Varianten mit G1/8- und G1/4-Arbeitsanschlüssen für<br />
Durchflussraten von 650 Nl/min bzw. 870 Nl/min erhältlich und<br />
wird komplett montiert und geprüft ausgeliefert. Das System<br />
ermöglicht Skalierungen für die Bestückung von 4 bis 14<br />
Ventilstationen in unterschiedlichen 5/3- und 5/2-Wege-Varianten<br />
mit tastend-/rastender Handhilfsbetätigung. Die Ventile<br />
können mit einem Arbeitsdruck von 1,5…8 bar beaufschlagt<br />
werden. Freie Ventilstationen lassen sich durch Verschlussplatten<br />
abdecken. Die im eloxierten Aluminiumgehäuse gefertigten<br />
Ventilterminals verfügen über verformungsfeste NBR-Dichtungen<br />
und sind für den Einsatz in einem Temperaturbereich von<br />
10 bis 60 °C zugelassen. Der elektrische Anschluss erfolgt über<br />
einen 15-poligen Anschlussstecker, der das Ventilterminal über<br />
ein vielpoliges Kabel mit der Steuerung verbindet.<br />
www.airtec.de<br />
LECKAGEN IN DRUCKLUFTANLAGEN SCHNELLER IDENTIFIZIEREN<br />
Die Drehkolbenpumpen<br />
der VY-Serie von Vogelsang<br />
bestehen aus einem<br />
strömungsoptimierten<br />
einteiligen Gehäuse und<br />
bieten so einen hohen<br />
Wirkungsgrad. In dem<br />
neuartigen Gehäuse<br />
können unterschiedliche<br />
Dichtungen – je nach industriespezifischen Normen und<br />
Anforderungen – variabel eingesetzt werden. Das macht die<br />
VY-Serie zu einem Allrounder für den Einsatz in beispielsweise<br />
der chemischen Industrie sowie in der Papier- und Textilbranche.<br />
Das Leistungsspektrum der VY-Pumpen reicht von 1 m³/h<br />
bis 120 m³/h bei einem maximalen Druck von 10 bar.<br />
Für eine hohe Servicefreundlichkeit verfügt die Pumpenreihe<br />
neben der Dichtungsvielfalt auch über einen Quick-Anschluss.<br />
Damit lassen sich Rohrleitungen in wenigen Minuten an die<br />
Pumpen anschließen. Die totraumarme Konstruktion der<br />
Gehäuse ermöglicht zudem eine leichte Reinigung. Die Pumpen<br />
lassen sich gemäß CIP- bzw. SIP-Konformität spülen und<br />
desinfizieren. Über einen QuickService-Deckel können Verschleißteile<br />
zudem schnell ausgetauscht werden.<br />
www.vogelsang.info<br />
Die Lokalisierung von Lecks in Druckluftanlagen könnte bald deutlich einfacher<br />
werden: Ein Forscher vom Fraunhofer IPA entwickelt mit der Sick AG einen Leckage-<br />
Zusatzservice für einen intelligenten Durchflusssensor. Selbstlernende Algorithmen<br />
werten die Daten aus und kommen so undichten Stellen auf die Spur, aus denen<br />
Energie entweicht. Dabei zeichnet der Leckage-Zusatzservice laufend Druck, Temperatur<br />
sowie Durchflussrate auf und generiert lückenlose Kurvenverläufe. „Der Clou ist<br />
dabei das sogenannte Clustering“, so Christian Dierolf, Fraunhofer IPA. Darüber<br />
erkennt der Algorithmus Leckagen und schlägt Alarm. Noch handelt es sich um einen<br />
Prototypen, der an einem Demonstrator erprobt wird.<br />
www.ipa.fraunhofer.de<br />
22 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
SCHNELLER GEHT’S MIT DEM DRUCKLUFTMOTOREN-SELEKTOR<br />
Mithilfe des Druckluftmotoren-Selektors von<br />
Chicago Pneumatik lässt sich die Antriebsauswahl<br />
deutlich verkürzen. Das Online-Tool<br />
analysiert sämtliche Angaben und generiert<br />
automatisiert eine passgenaue Lösung. Um<br />
den geeigneten Motor zu finden, sind nur<br />
wenige Angaben und Klicks erforderlich.<br />
Dabei können Parameter wie das gewünschte<br />
Drehmoment, Leistung oder Drehzahl,<br />
Wellentyp und Gehäusematerial vorgegeben<br />
werden. Nach Auswertung empfiehlt der<br />
online frei verfügbare Selektor den für eine Anwendung jeweils am besten geeigneten<br />
Lamellenmotor. Nutzer müssen keine eigenen Berechnungen mehr anstellen.<br />
Das Risiko menschlicher Fehler ist somit weitgehend ausgeschlossen.<br />
www.cp.com<br />
MINIATUR-ABSPERRVENTIL MIT KIPPHEBELMECHANISMUS FÜR<br />
DEN EINSATZ IN KLINISCHEN LABORGERÄTEN<br />
Emerson stellte das ASCO Absperrventil<br />
der Baureihe 062 mit Kipphebelmechanismus<br />
vor, welches<br />
speziell für die anspruchsvollsten<br />
Fluid-Control-Ventilinseln in<br />
klinischen Laboren entwickelt<br />
wurde. Die kompakte Größe der<br />
16-mm-Ventile ermöglicht die<br />
einfache Integration in komplexe<br />
Fluid-Handling-Ventilinseln,<br />
wodurch der Platzbedarf, das<br />
Gewicht und die Leistungsaufnahme<br />
reduziert werden können. Das Ventil bietet außerdem 2-Wege- und 3-Wege-<br />
Funktionen, um die Flexibilität und Vielseitigkeit zu optimieren. Die Absperrventile<br />
ermöglichen die Regelung von neutralen und äußerst aggressiven Flüssigkeiten, die<br />
in nahezu allen Arten von Analysegeräten zum Einsatz kommen. Der einfach zu<br />
spülende Kipphebelmechanismus verhindert in Kombination mit einer Trennmembran<br />
die Übertragung von Wärme auf die teuren Reagenzien, die bei der In-vitro-Diagnostik<br />
verwendet werden und eliminiert das Potenzial für das Hängenbleiben und<br />
Verstopfen des Ventilsitzes. Die hermetische Trennung des Steuermechanismus<br />
verhindert die Verunreinigung durch Partikel, die durch die Reibung der beweglichen<br />
Teile entstehen und gewährleistet so die maximale Reinheit der flüssigen Proben.<br />
www.emerson.com<br />
WIRBELSTROMSENSOREN MIT KLEMMUNG<br />
Die neuen induktiven Sensoren auf<br />
Wirbelstrombasis der Reihen eddyNCDT<br />
ES-U1-T und ES-U3-T von Micro-Epsilon<br />
sind für kleine Messbereiche von 1 und 3<br />
mm konzipiert. Sie lassen sich mit<br />
leistungsfähigen Controllern der eddyN-<br />
CDT Serie kombinieren, wodurch präzise<br />
Weg- und Positionsmessungen in einem<br />
breiten Anwendungsspektrum erfolgen.<br />
Die Anbringung der Sensoren über eine<br />
Klemmung verringert die Kabelbelastung,<br />
da ein häufiges Verdrehen ausbleibt, wie es über ein herkömmliches Gewinde<br />
erfolgt. Die Sensoren besitzen eine definierte Klemmstelle, wodurch die thermische<br />
Ausdehnung in Messrichtung minimiert und eine hohe Temperaturstabilität erreicht<br />
wird. Betrieben werden die neuen Sensoren mit dem Controller eddyNCDT 3060.<br />
Damit können die Sensoren in schwieriger Industrieumgebung eingesetzt werden.<br />
Auch Messaufgaben in Prüfständen werden über diese Wirbelstromsensoren gelöst.<br />
www.micro-epsilon.de<br />
SICHER<br />
BEGRENZT<br />
Druckbegrenzungsventil<br />
Ø 5,5 mm<br />
von LEE<br />
n Ganz aus Edelstahl<br />
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THE LEE COMPANY MORE THAN 70 YEARS SINCE 1948
ACHSREGLER<br />
HYDRAULISCHER ACHSREGLER:<br />
KONZEPTION, WIRKUNGSWEISE, VORZÜGE<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Die moderne Antriebstechnik bietet eine<br />
Vielzahl von Möglichkeiten und Konzepten,<br />
um vordefinierte Bewegungsprofile mit hoher<br />
Prozesssicherheit zu realisieren. Ist jedoch eine<br />
hohe Leistungsdichte gefordert, stehen die<br />
hydraulischen Antriebe mit geschlossenem<br />
Regelkreis ganz oben auf der Liste.<br />
Dank hochauflösender Sensorik, einer intelligenten Elektronik<br />
und einer intuitiv zu bedienenden Parametriersoftware<br />
können heute sehr leistungsstarke Antriebe<br />
exakt an eine Anlage angepasst werden. Durch die präzise<br />
Wiederholbarkeit der Bewegungsprofile und die hohe Verfügbarkeit,<br />
die ein hydraulisches System grundsätzlich mit sich<br />
bringt, steigen Qualität und Lebensdauer einer solchen Anlage<br />
um ein Vielfaches.<br />
Autor: Roger Waldburger, Produktmanager, Wandfluh AG, Frutigen (CH)<br />
PRÄZISE UND STABILE<br />
ACHSEN-POSITIONIERUNG<br />
Bei der hydraulischen Achsregelung geht es darum, eine bestimmte<br />
Achsenposition über ein Hydrauliksystem möglichst präzise<br />
anzufahren und u. U. über eine längere Zeit stabil zu halten.<br />
Um eine hohe Regelgüte zu erreichen, bedarf es einer entsprechenden<br />
Reglerelektronik mit spezifischen Algorithmen sowie<br />
einer entsprechenden Auslegung und Konstruktion der Ventile.<br />
Der hydraulische Positionsregelkreis besitzt, genauso wie der<br />
elektrische Regelkreis, ein integrierendes Verhalten. Dementsprechend<br />
muss zur Regelung der Position ein proportional arbeitender<br />
Regler eingesetzt werden. Verschiedene Störfaktoren<br />
wie geringe Signalauflösung der Positionsmessung, temperaturabhängige<br />
Änderungen oder Asymmetrie bei Systemen mit<br />
Differenzzylindern, führen dazu, dass die Achse mit einem<br />
P-Regler nicht ausreichend stabil in Position gehalten werden<br />
kann. Um dies zu kompensieren, wird ein I-Regler benötigt der<br />
jedoch selektiv funktioniert. Man spricht in diesem Zusammenhang<br />
von einem „schaltenden Integrator“. Dieser Integrator wird<br />
aber erst aktiviert, wenn sich die Achse nahe der Zielposition<br />
befindet, um ein Überschwingen der Position zu verhindern.<br />
Sobald die Zielposition erreicht ist, wird dieser schließlich eingefroren,<br />
um ein Oszillieren in Position zu verhindern. Durch<br />
24 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
weitere, gezielte ventilspezifische Parameter kann mit einer<br />
Achsenregelung eine sehr hohe Positioniergenauigkeit und Stabilität<br />
erreicht werden.<br />
KONZEPT DER DEZENTRALEN STEUERUNG<br />
UND REGELUNG<br />
VENTILELEKTRONIK ÜBERNIMMT<br />
REGEL-AUFGABEN DER SPS<br />
Noch vor wenigen Jahren wurden Maschinen so konstruiert, dass<br />
praktisch alle Aufgaben, Berechnungen und Parametrierungen<br />
über eine zentrale Steuereinheit (SPS) abgehandelt wurden. Dies<br />
bedurfte leistungsstarker Computer und setzte für die Programmierung<br />
ein detailliertes Wissen über die einzelnen Komponenten<br />
einer Anlage voraus.<br />
Dank modernen Konzepten und Schnittstellen zeigt der Trend<br />
mehr und mehr in eine etwas andere Richtung. So werden Steuerungs-<br />
und Regelungsaufgaben vermehrt dezentralisiert. Die<br />
SPS liefert lediglich den Steuerbefehl, welche Position der Antrieb<br />
einnehmen soll, über eine Feldbus-Schnittstelle. Die integrierte<br />
Ventilelektronik übernimmt anschließend selbstständig<br />
den entsprechenden Steuer-, Überwachungs- und Regelprozess<br />
am Hydraulikventil. Für den geregelten Antrieb bedeutet dies,<br />
dass das Ventil als Stellglied direkt am Antrieb montiert werden<br />
kann und im Optimalfall über eine integrierte Elektronik verfügt.<br />
Diese besitzt einen Sensoreingang, über den die Positionsdaten<br />
des Antriebs eingelesen werden können und verfügt bereits werkseitig<br />
über den entsprechenden Regelalgorithmus, um eventuelle<br />
Differenzen zwischen Soll- und Ist-Position selbstständig auszugleichen.<br />
Die Komplexität solch neuer Konzepte in Bezug auf die<br />
Auslegung, Programmierung und den Unterhalt ist somit deutlich<br />
geringer im Vergleich zu einem herkömmlich aufgebauten<br />
zentralisierten System. Der SPS-Programmierer benötigt dabei<br />
nur ein reduziertes Fachwissen zu hydraulikspezifischen Anforderungen<br />
und kann sich so vollkommen auf die Programmierung<br />
der Maschinenfunktionen fokussieren.<br />
Die Anbindung der Komponenten über eine standardisierte<br />
Feldbus-Schnittstelle bringt ebenfalls große Vorteile mit sich.<br />
Einerseits ist im Vergleich zu einer analogen Anbindung nur ein<br />
einziges Bus-Kabel für die<br />
Einbindung aller Komponenten<br />
nötig, andererseits bietet<br />
ein digitales, bidirektionales<br />
Signal deutlich mehr Möglichkeiten<br />
z. B. Daten vom<br />
Ventil abzufragen, um aktuelle Zustands- und Wartungsanalysen<br />
Ekomat.indd 1<br />
durchzuführen.<br />
ANBINDUNG AN EINE ÜBERGEORDNETE<br />
STEUERUNG<br />
Die einfachste, aber auch anfälligste Anbindung an eine zentrale<br />
Steuereinheit ist der Anschluss über eine analoge Schnittstelle.<br />
Dabei wird ein Analogausgang der SPS direkt über ein Kabel mit<br />
der Reglerektronik verbunden. Obschon die Störanfälligkeit<br />
dieser Anbindung durch eine geeignete Kabelführung und Abschirmung<br />
maßgeblich verbessert werden kann, müssen in<br />
Bezug auf die Signalauflösung und Genauigkeit gewisse Kompromisse<br />
in Kauf genommen werden.<br />
Bei Verwendung einer modernen Feldbus-Schnittstelle können<br />
diese Effekte jedoch eliminiert werden. Die digitalen Daten<br />
sind durch die Feldbus-Anschluss Norm gegenüber Störeinflüssen<br />
jeglicher Art entsprechend geschützt. Der Einsatz einer<br />
Feldbus-Schnittstelle bringt darüber hinaus den Vorteil mit<br />
sich, dass die Verkabelung einer Anlage dadurch vereinfacht<br />
wird und der bidirektionale Datenaustausch zwischen allen<br />
Komponenten eine Vielzahl neuer Möglichkeiten schafft. So<br />
können beispielsweise spezifische Parameter, Prozessdaten<br />
oder Hinweise auf den aktuellen Gerätezustand verfügbar gemacht<br />
werden, um die Effizienz und Verfügbarkeit einer Anlage<br />
zu verbessern.<br />
DSV HYDRAULIKVENTILE<br />
Ekomat.indd 1 07.11.2012 07:49:19<br />
Um die Anforderungen eingangs erwähnter Konzepte abdecken<br />
zu können, lassen sich die sogenannten „DSV (Digital Smart<br />
Valves) Hydraulikventile“ einsetzen. Dabei handelt es sich um<br />
Proportional Schieberventile der Nenngrößen NG4 und NG6<br />
mit Handnotbetätigung, Steckspulen, integrierter Elektronik<br />
und Sensorik. Die Elektronik übernimmt die Betätigung des<br />
Ventilkolbens sowie die komplette Regelung der Achsposition.<br />
Die Ventile unterscheiden sich nebst der Nenngröße vor allem<br />
durch einen im Gehäuse integrierten Ventilkolbenlage-Sensor.<br />
01<br />
Regelkreis mit Proportional Wegeventil<br />
02 Proportional-Schieberventil<br />
WDPFA04_NE mit integrierter Elektronik<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 25
ACHSREGLER<br />
03<br />
Regelkreis mit kolbenlagegeregeltem Wegeventil<br />
04 WDRFA06-ACB_24A2R2<br />
mit DSV-Elektronik<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
05 PASO mit Darstellung von Prozesswerten<br />
Wie diese Ventile funktionieren und beschaltet werden, zeigen<br />
folgende Beispiele:<br />
■ DSV Ventile in einem einfachen geschlossenen Regelkreis<br />
Diese Ventile bewegen den Kolben in Abhängigkeit des Sollwerts,<br />
den sie als analoges Signal oder über die Feldbus-<br />
Schnittstelle von der SPS erhalten, und messen den Istwert per<br />
Sensor direkt am Antrieb. Falls die Soll- und die Ist-Position<br />
voneinander abweichen, regelt das Ventil eigenständig nach,<br />
indem es den Kolben entsprechend verschiebt und den Antrieb<br />
dadurch präzise in Position bringt. Das Zusammenspiel zwischen<br />
Ventil und Elektronik ist bereits voreingestellt und die<br />
Ventile sind werkseitig kompensiert. Zudem können spezielle<br />
Funktionen oder Verhaltensweisen der Ventile über die PASO-<br />
Software individuell angepasst werden.<br />
■ DSV Ventile in einem dynamisch geschlossenen Regelkreis<br />
Ergänzend zum einfachen Regelkreis kann die Dynamik und<br />
Präzision der Achsregelung mit einem Hydraulikventil mit Kolbenlageregelung<br />
erhöht werden. Der Kolbenlage-Sensor ist im<br />
Ventilgehäuse fix integriert. Zusammen mit der Elektronik<br />
misst und regelt er laufend die Kolbenlage im Ventil. Damit<br />
wird die Ansprechempfindlichkeit erhöht und die Ventilhysterese<br />
kompensiert, was die Dynamik und Präzision dieser<br />
Ventile nochmals verbessert. Das Ventil ist werkseitig abgeglichen,<br />
wodurch das Ersetzen eines solchen Ventils relativ einfach<br />
und ohne Experten-Fachwissen durchgeführt werden<br />
kann. Zusätzlich zur Kolbenlageregelung regelt die Elektronik<br />
die Position der Hydraulikachse.<br />
EINFACHE HILFSMITTEL FÜR DIE<br />
INBETRIEBNAHME<br />
Bei der Inbetriebnahme eines Hydrauliksystems mit mehreren<br />
Komponenten und Regelkreisen ist ein Echtzeit-Monitoring der<br />
Eingangssignale und hydraulischen Größen ein erheblicher Vorteil.<br />
Grafisch aufbereitet lassen sich so schnell und einfach die kritischen<br />
Punkte in einem Hydrauliksystem ermitteln. Da es sich bei<br />
diesem Monitoring um einen integrierten Bestandteil der Parametriersoftware<br />
PASO handelt, können die Ventilwerte und Einstellungen<br />
gleichzeitig innerhalb der Software angepasst und deren<br />
Auswirkungen auf das Gesamtsystem wiederum in Echtzeit angezeigt<br />
werden. Insbesondere bei der Abstimmung von Regelkreisen<br />
zeigt die Software großes Potential, indem eine Regelabweichung<br />
grafisch dargestellt und so das Regelverhalten effizient optimiert<br />
werden kann. So sind auch frei wählbare Prozessdaten wahlweise<br />
numerisch oder grafisch darstellbar, wodurch beispielsweise ein<br />
Schleppfehler oder ein kritisches Einregelverhalten rasch gefunden<br />
und entsprechend neu parametriert werden können.<br />
Die gemessenen Signalkurven können auch in eine Excel-Tabelle<br />
exportiert und zu einem späteren Zeitpunkt offline in der<br />
PASO-Software analysiert und als Qualitätssicherungsmaßnahme<br />
gespeichert werden. Die jeweils eingestellten Parameterwerte<br />
der Ventile lassen sich zudem extern speichern und auf eine<br />
andere Ventilelektronik kopieren. Dies vereinfacht die Reparatur<br />
eines Hydrauliksystems enorm, da die spezifischen Ventileinstellungen<br />
im Falle eines Ersatzes sehr einfach übernommen werden<br />
können.<br />
Bilder: Wandfluh<br />
www.wandfluh.com<br />
POINTIERT<br />
DSV VENTILE MIT INTEGRIERTER ELEKTRONIK<br />
UND SENSORIK<br />
VENTILE WIRKEN ALS DEZENTRALES<br />
STELLGLIED DIREKT AM ANTRIEB<br />
PASO-SOFTWARE ÜBERNIMMT<br />
ECHTZEIT-MONITORING DER REGELKREISE<br />
26 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 2021/03 www.oup-fluidtechnik.de
MARKTPLATZ<br />
ZUVERLÄSSIGE UND PROZESSSICHERE<br />
BOHRUNGSSPANNER<br />
Für das platzsparende axiale<br />
Spannen von Werkstücken<br />
stellt Römheld eine neue<br />
Reihe exzentrischer und<br />
mittiger Bohrungsspanner<br />
vor. Die Modelle dienen dem<br />
konturnahen und verzugsfreien<br />
Spannen von Bauteilen mit<br />
Bohrungen zwischen 5,5 und<br />
13 mm. Da diese direkt auf<br />
die gehärteten Auflagen der<br />
Spannelemente niedergezogen<br />
werden, verformen sie sich beim Spannen nicht.<br />
Mittels schnell austauschbarer Spannbuchsen können sie rasch<br />
an unterschiedliche Bohrungsgrößen angepasst werden. Das<br />
Spannelement selbst verbleibt dabei in seiner Vorrichtung. Die<br />
Austauschmöglichkeit erhöht die Verfügbarkeit und ermöglicht<br />
eine schnelle und unkomplizierte Anpassung an mögliche<br />
Werkstückänderungen im Prozess. Durch unterschiedliche<br />
lange Zugbolzen lassen sich außerdem die Bohrungsspanner an<br />
sechs verschiedene Auflagehöhen anpassen, sodass diese gut<br />
an die Werkstückkontur angeglichen werden können.<br />
Die hydraulischen Elemente sind doppeltwirkend, für Betriebsdrücke<br />
von 30, 80 und 120 bar ausgelegt und bieten Spannkräfte<br />
bis 5 kN. Aufgrund ihrer kompakten und schlanken Bauform<br />
können sie auch bei beengten Spannsituationen eingesetzt<br />
werden.<br />
www.roemheld-gruppe.de<br />
BÜGELSCHELLEN MIT ANTI-QUETSCH-EFFEKT<br />
Klassische Bügelschellen<br />
sorgen in Energieketten<br />
für eine Zugentlastung<br />
der Pneumatik-Schläuche.<br />
Doch zu fest<br />
angezogen werden die<br />
Schläuche eingedrückt.<br />
Das kann zu einem<br />
Leistungsverlust führen.<br />
Die Antwort von igus:<br />
eine neue Schelle der Serie CFX mit hoher Haltekraft, die<br />
gleichzeitig ein zu festes Anziehen unmöglich macht. Herzstück<br />
der neuen CFX Schellen sind Pneumatik-Doppelwannen, blaue<br />
Einsätze, welche die Schläuche von oben und unten umschließen.<br />
Dreht der Techniker an der Schraube der Schelle, drückt die<br />
Klemmbacke nicht direkt auf die Oberfläche des Schlauchs,<br />
sondern auf den oberen Einsatz der Doppelwanne. Sobald er<br />
auf den unteren Einsatz trifft, ist automatisch die optimale<br />
Haltekraft erreicht. Der Schlauch sitzt sicher in Position.<br />
Zeitintensive Prüfungen des Anzugsdrehmoments entfallen.<br />
Gleichzeitig ist es mechanisch unmöglich, aus Versehen zu viel<br />
Druck auszuüben und den Schlauch zu beschädigen. Um<br />
möglichst vielen Pneumatik-Schläuchen Schutz zu bieten,<br />
fertigt igus die blauen Doppelwannen in mehreren Größen.<br />
Erhältlich sind die Einsätze ab sofort als kostengünstige<br />
Spritzgussausführungen für Leitungsdurchmesser von 4, 6, 8,<br />
10 und 12 Millimetern. Um Platz zu sparen, ist es bei Leitungen<br />
mit 4 und 6 Millimetern Durchmesser möglich, in einer<br />
Doppelwanne zwei Schläuche nebeneinander zu positionieren.<br />
www.igus.de<br />
Sondermaschinenbau<br />
Antriebssysteme nicht von der Stange<br />
Sie benötigen eine Sondermaschine<br />
die genau das kann, was Ihre<br />
Anwendung fordert?<br />
• Wir projektieren und bauen<br />
individuelle Sonder- und<br />
Prüfmaschinen<br />
• Hydraulisch oder elektrisch<br />
• Von Teillösungen in Form<br />
einzelner Achsen bis zur<br />
vollständigen Maschine<br />
www.haenchen.de
MARKTPLATZ<br />
ERWEITERTE BAUREIHE<br />
NSK stellt eine neue Serie des<br />
Agri-Disc-Hub-Programms vor.<br />
Die AS-Serie der Lagereinheiten<br />
für widrige Umgebungsbedingungen<br />
unterscheidet<br />
sich von der bewährten<br />
A-Serie unter anderem durch<br />
eine neue Schrägkugellager-<br />
Baureihe und ein optimiertes<br />
Flanschdesign.<br />
Alle Agri-Disc-Hubs von NSK<br />
sind mit zweireihigen Schrägkugellagern<br />
mit 40°-Kontaktwinkel ausgestattet, die hohe<br />
axiale und radiale Lasten aufnehmen können. Die Lager sind in<br />
ein robustes Gussgehäuse integriert, das über einen Flansch<br />
direkt mit dem Arbeitsgerät verbunden wird. Ein hochwirksames<br />
Dichtungssystem mit einer Kombination von Labyrinthund<br />
Kontaktdichtungen bietet dem Lager umfassenden Schutz.<br />
Es verhindert sowohl das Eindringen von Verunreinigungen als<br />
auch das Austreten von Fett. Die Lebensdauerschmierung der<br />
Lager ermöglicht den wartungsfreien Betrieb.<br />
www.nskeurope.de<br />
POTENTIOMETRISCHER JOYSTICK FÜR DEN<br />
SONDERMASCHINENBAU<br />
KOOPERATIONSVEREINBARUNG<br />
Der Automobilund<br />
Industriezulieferer<br />
Schaeffler<br />
hat eine Kooperationsvereinbarung<br />
mit der Hydrogenious<br />
LOHC<br />
Technologies<br />
GmbH sowie dem<br />
Helmholtz-Institut<br />
Erlangen-Nürnberg<br />
für Erneuerbare<br />
Energien (HIERN) geschlossen. Das gemeinsame Ziel ist die<br />
Entwicklung einer Wasserstoff-Brennstoffzelle, die mit einem<br />
flüssigen organischen Wasserstoffträger, sogenanntem LOHC<br />
(Liquid Organic Hydrogen Carrier), betrieben wird.<br />
Das Projekt baut auf den Pionierleistungen von Hydrogenious<br />
und HIERN sowie entsprechendem Know-how und Patenten<br />
auf. Schaeffler entwickelt gemeinsam mit dem Helmholtz-Institut<br />
Erlangen-Nürnberg die entsprechende Brennstoffzellentechnologie<br />
für den direkten Einsatz von im LOHC gebundenen<br />
Wasserstoff. Hierfür müssen Adaptionen beim Aufbau der<br />
Brennstoffzellen vorgenommen werden. Schaeffler fertigt die<br />
Bipolarplatten, die für diese Technologie notwendigen Katalysatoren<br />
und Membranen werden am Helmholtz-Institut<br />
Erlangen-Nürnberg speziell für diese Anwendung entwickelt.<br />
www.schaeffler.com<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Mechanik aus Metall, separat konfigurierbare<br />
Achsen, vielfältige Ausgangsoptionen<br />
und robuste Qualität – diese Eigenschaften<br />
prädestinieren den Joystick 826 von<br />
Megatron für Anwendungen in rauer<br />
Umgebung. Bei Fingersteuerung stehen<br />
ein Kugelknauf und ein konischer Knauf<br />
zur Wahl, bei Handbedienung ein Stabgriff,<br />
optional mit Taster. Die Abdichtung über<br />
dem Panel ist bis IP65 möglich. Die Knäufe<br />
bestehen aus Kunstharz und die Welle aus<br />
Edelstahl. Anwender können zudem für die<br />
X- und Y-Achse zwischen Federrückstellung<br />
und Reibungsbremse selektieren. Für den<br />
Einsatz in mobilen Maschinen kann der Joystick 826 mit einer<br />
Elektronik für USB- und CANopen-Schnittstelle ausgerüstet<br />
werden.<br />
www.megatron.de<br />
TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT<br />
Dr.-Ing. C. Boes, Böblingen<br />
Dipl.-Ing. M. Dieter, Sulzbach/Saar<br />
Dr, Steffen Haack, Lohr a. M.<br />
Dr.-Ing. M. Fischer, Kraichtal<br />
Dr.-Ing. G. R. Geerling, Elchingen<br />
Prof. Dr.-Ing. M. Geimer, Karlsruhe<br />
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Haas, Stuttgart<br />
Dr.-Ing. W. Hahmann, Kempen<br />
Prof. Dr.-Ing. S. Helduser, Krefeld<br />
Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. Jacobs, Aachen<br />
Dipl.-Ing. M. Knobloch, München<br />
Dr. L. Lindemann, Mannheim<br />
Prof. Dr.-Ing. P. U. Post, Esslingen<br />
Dr.-Ing. K. Roosen, Kaarst<br />
Dr.-Ing. P. Saffe, Hannover<br />
Dr.-Ing. MBA IMD A. W. Schultz,<br />
Memmingen<br />
Dipl.-Ing. E. Skirde, Neumünster<br />
Prof. Dr.-Ing. C. Stammen, Krefeld<br />
Dipl.-Ing. P.-M. Synek, Frankfurt<br />
Prof. Dr.-Ing. J. Weber, Dresden<br />
Der Vorsitzende und stellvertretende<br />
Vorsitzende des Forschungsfonds<br />
<strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA:<br />
Prof. Dr.-Ing. P. U. Post, Esslingen<br />
Dr.-Ing. R. Rahmfeld, Neumünster<br />
JOYSTICK MIT TAKTILER RÜCKMELDUNG<br />
Bediener von<br />
mobilen Arbeitsmaschinen<br />
sind<br />
vielen Geräuschen<br />
und visuellen<br />
Eindrücken<br />
ausgesetzt, die<br />
alle gefiltert und<br />
verarbeitet<br />
werden wollen.<br />
Seine taktile<br />
Wahrnehmung, also die Oberflächensensibilität der Haut wie<br />
Tast- und Empfindungssinn, wird jedoch kaum angesprochen.<br />
Sie bietet ein großes Potenzial, um die Mensch-Maschine-Interaktion<br />
zu optimieren und somit die Effizienz und Sicherheit in<br />
der Bedienung von mobilen Arbeitsmaschinen zu steigern. Das<br />
neue Vibrationsmodul von elobau nutzt dieses Optimierungspotenzial.<br />
Mit Hilfe bestimmter Vibrationsmuster lässt sich<br />
eine hochwertige taktile Rückmeldung erzeugen, welche die<br />
Mensch-Maschine-Kommunikation effizienter gestaltet. Die<br />
Möglichkeiten, wie sich die Vibrationsmuster in der Kommunikation<br />
mit dem Bediener nutzen lassen, sind vielfältig. So<br />
können Hinweise oder Warnungen per Vibrationsmodul zu<br />
kürzeren Reaktionszeiten führen. Die Hilfestellung durch die<br />
haptische Rückmeldung leitet den Bediener bei der Ausführung<br />
der Tätigkeit. So geht diese nicht nur effizienter, sondern auch<br />
präziser von der Hand. Der Vibrationsmotor wird von einem<br />
Elektronikmodul über den CAN-Bus angesteuert. Dadurch<br />
lassen sich unterschiedliche Vibrationscharakteristiken<br />
generieren. Hersteller können über das CAN-Protokoll unterschiedliche<br />
Parameter wie Stärke, Dauer oder Anzahl der<br />
Vibrationen definieren. Diese Parameter erzeugen individuelle,<br />
auf die Anwendung angepasste und vor allem intuitive<br />
Vibrationseffekte.<br />
www.elobau.com<br />
28 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
KRANPOSITIONEN SICHER ÜBERWACHEN<br />
Zur sicheren Überwachung von Kranpositionen<br />
können Laser-Distanz-Sensoren<br />
der Reihe OptoNCDT ILR2250 eingesetzt<br />
werden. Diese sind an einem Ende des<br />
Hauptträgers eines Brückenkranes<br />
positioniert und messen millimetergenau<br />
auf ein weißes Target-Board. Ein Sensor<br />
erfasst Abstandsänderungen des<br />
Hauptträgers von 0,1 bis 100 m in<br />
x-Richtung. Dies geschieht kontinuierlich<br />
und während der Kranfahrt. Ein zweiter<br />
Sensor misst stetig die Bewegungen der<br />
Laufkatze zwischen 0,1 und 25 m in<br />
y-Richtung. Wird ein bestimmter vordefinierter Sollwert unterschritten, stoppt diese automatisch.<br />
Dasselbe gilt, wenn der Hauptträger der Wand zunahekommt. In diesem automatisierten<br />
Prozess werden die Messwerte des Sensors über die integrierte serielle RS422-Schnittstelle an die<br />
Steuereinheit des Krans übergeben.<br />
www.micro-epsilon.com<br />
RKP-SERVICEZENTRUM<br />
ROBERT SCHÖNING<br />
Servicepartner<br />
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MOOG/Bosch<br />
Radialkolbenpumpen<br />
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RKP.indd 1 28.04.2014 13:41:58<br />
ADAC EXPERTENKREIS REGELT BERGUNG VON E-NUTZFAHRZEUGEN<br />
Bei der Bergung von Elektrofahrzeugen kann es durch das Risiko eines<br />
Batteriebrandes zu gefährlichen Situationen kommen. Um für den<br />
Umgang mit E-Fahrzeugen gerüstet zu sein, hat ein neu geschaffener<br />
Expertenkreis des ADAC Truckservice damit begonnen, einen Standard<br />
für die Bergung von Fahrzeugen zu erarbeiten. Darüber hinaus<br />
soll es künftig Vorgaben zu geeignetem Bergegerät geben.<br />
An die Werkstätten werden künftig für die Erlaubnis zur Bergung von<br />
E-Fahrzeugen hohe Anforderungen gestellt: Aktuell wird diskutiert,<br />
ob beispielsweise ein spezieller Brand- und Kühl-Spezialcontainer an<br />
sieben Tagen die Woche, 24 Stunden pro Tag bereitgehalten werden<br />
soll, der umzäunt und versperrt, mit Sensoren und Kameras überwacht<br />
und mit einem Schließsystem der Feuerwehr versehen ist, um<br />
jederzeit einen schadenfreien Zugang zum Gelände zu ermöglichen.<br />
Neben zahlreichen anderen Voraussetzungen ist auch das Vorhandensein<br />
einer ausreichend großen Quarantänefläche sowie einer Altautoannahmestelle angedacht, um Fahrzeugwracks nach einem<br />
eventuellen Vollbrand fachgerecht entsorgen zu können. Bereits klar ist, dass abgeschleppte Lkw so aufbewahrt werden müssen,<br />
dass deren Ladung für unbefugte Dritte unzugänglich ist.<br />
Klare Regeln sollen künftig auch für die Bergungsfahrzeuge gelten. Diese müssen dann unter anderem mit den notwendigen<br />
Werkzeugen und Geräten ausgestattet sein, wozu auch Anschlag- und Bergematerialien gehören. Die in den Unfallverhütungsvorschriften<br />
der DGUV vorgeschriebenen Ausrüstungen sind obligatorisch.<br />
Zudem will der Expertenkreis auch regeln, über welche Versicherungen die Werkstätten verfügen und welche Papiere stets aktuell<br />
vorgehalten werden müssen. Die umfangreichen Anforderungen an die Werkstätten sollen garantieren, dass überall ein gleich<br />
hoher Service geboten werden und eine Bergung von E-Fahrzeugen nach den ADAC-Truckservice-Standards überall in gleicher<br />
Weise erfolgen kann. Die entsprechenden Vorgaben werden von den Mitgliedern des Expertenkreises aktuell diskutiert und<br />
detailliert ausgearbeitet.<br />
Der Expertenkreis des ADAC Truckservice ist ein neu geschaffenes Gremium, das die Organisation fachlich berät. Es setzt sich<br />
zusammen aus Mitgliedern des Leuchtturm-Partnernetzwerks, das die Pannenhilfe und Werkstattleistungen in jeder Region<br />
Deutschlands nach einheitlichen Leistungsprofilen und Qualitätsstandards und zu festen Tarifen sicherstellt.<br />
www.adac.de<br />
BATTERIEZELLEN DIREKT UND SICHER VERKLEBEN<br />
Parker Lord, ein Geschäftsbereich von Parker Hannifin, hat sein Angebot für<br />
Elektrofahrzeughersteller um wärmeleitfähige (TC) Klebstoffe und Einkomponenten<br />
(1K)-Gap-Filler mit niedriger Dichte erweitert. Der neue TC-Urethan-<br />
Klebstoff aus der CoolTherm-Reihe gewährleistet eine hohe Wärmeleitfähigkeit<br />
und ein starkes Haftvermögen, um Batteriezellen und Kühlplatte direkt<br />
verbinden zu können. Wenn eine Zweikomponenten-Mischung unerwünscht<br />
oder nicht möglich ist, kommt der silikonfreie Einkomponenten-Gap-Filler<br />
(1K) zum Einsatz. Er zeichnet sich ebenfalls durch eine geringe Dichte und<br />
gute Fließeigenschaften aus. Kennzeichnend sind ferner eine unkomplizierte<br />
Dosierung und Applizierung.<br />
www.parker.com<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 29
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
DRUCKFLÜSSIGKEITEN<br />
EFFIZIENZSTEIGERUNG EINER KUNSTSTOFFSPRITZ-<br />
GIESSMASCHINE DURCH SCHERSTABILE HVLP FLUIDE-<br />
EINE LANGZEITSTUDIE<br />
Die Optimierung von Produktionsprozessen hinsichtlich<br />
Ressourceneffizienz ist nicht nur eine betriebswirtschaftliche<br />
Forderung, sondern auch ein entscheidender Schritt auf dem Weg<br />
zur klimaneutralen Gesellschaft, dem sich kein Unternehmen<br />
entziehen kann. Ein Bündel von Maßnahmen steht bereit, die sich<br />
in Investitionskosten und Komplexität deutlich unterscheiden.<br />
Eine davon ist der Wechsel zu einem hochwertigen Hydraulikfluid,<br />
der sich sowohl in der finanziellen, wie auch der<br />
CO 2<br />
-Bilanz positiv auswirkt.<br />
30 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
DRUCKFLÜSSIGKEITEN<br />
Hydraulisch angetriebene Maschinen<br />
sind aus der Spritzgießtechnik<br />
nicht wegzudenken und<br />
01<br />
Druckverlauf im mittleren Zyklus<br />
sind insbesondere bei hohen<br />
Leistungsdichten die erste Wahl. Die<br />
technischen Anforderungen und der<br />
Kostendruck auf kunststoffverarbeitende<br />
Produktionsmaschinen sind in den letzten<br />
Jahren erheblich gestiegen [Lit2]. Dazu<br />
kommt die Forderung nach erhöhter<br />
Nachhaltigkeit. Der Blick allein auf den<br />
Anschaffungspreis der Maschine greift<br />
daher viel zu kurz, die gesamtheitliche<br />
Betrachtung ist sowohl für Ökonomie als<br />
auch Nachhaltigkeit des Betriebes unabdingbar.<br />
Unter Einbeziehung der Kosten<br />
für Energie, Wartung und Betriebsstoffe<br />
zu den Erwerbskosten der Maschine lassen<br />
sich die „Total Costs of Ownership“<br />
(TCO) berechnen. Nimmt man – vereinfacht<br />
dargestellt - statt der Kosten die<br />
CO 2<br />
-Emissionen, kommt man zur Ökobilanz<br />
(Life Cycle Analysis). Ziel ist die Minimierung<br />
der TCO und der CO 2<br />
-Emissionen.<br />
Eine einfache Maßnahme, beides<br />
zu erreichen, ist die Effizienzsteigerung<br />
des hydraulischen Systems durch die<br />
Wahl eines geeigneten Hydrauliköls, weil<br />
sie keine konstruktive Änderung der<br />
Spritzgießmaschine erfordert und somit<br />
auch leicht auf bestehende Maschinen<br />
02<br />
Verbrauchte Energie bzw. verrichtete Arbeit im mittleren Zyklus<br />
angewendet werden kann.<br />
Zahlreiche Studien zeigen, dass die Auswahl des Hydrauliköls einen signifikanten<br />
Einfluss auf die Maschineneffizienz und Höhe von Energieverlusten<br />
hat [Lit3]. Die Eigenschaften der Basisöle sowie die Auswahl und die<br />
Kombination geeigneter Additive sind hierbei maßgebend. Einen großen<br />
Einfluß hat die Viskosität. Grundsätzlich ist es möglich, die hydromechanischen<br />
Verluste bei niedrigen bis mittleren Betriebstemperaturen durch Einsatz<br />
niedrigviskoser hydraulischer Flüssigkeiten zu reduzieren und so den<br />
Wirkungsgrad der Maschine zu erhöhen, sofern nicht volumetrische Verluste<br />
insbesondere in der Pumpe durch diese Maßnahme zu stark steigen. Es<br />
besteht außerdem die Gefahr, dass in Kontaktstellen, die eine hohe Temperatur<br />
aufweisen, kein tragfähiger Schmierfilm gebildet wird. Diesem Risiko<br />
entgeht man, indem die Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Hydraulikfluids<br />
reduziert wird – also der Viskositätsindex erhöht wird - durch<br />
die Verwendung geeigneter Viskositätsindexverbesserer. Wie in mehreren<br />
Studien gezeigt wurde, sind sowohl Scherstabilität als auch Viskositätsindex<br />
des Hydraulikfluids entscheidend für die Höhe der Effizienzsteigerung<br />
[Lit4]. Die führende Technologie für energieeffiziente Hydraulikflüssigkeiten<br />
wurde von Evonik unter dem Namen DYNAVIS® entwickelt, die durch<br />
eine Kombination von hohem Viskositätsindex mit besonders hoher Scherstabilität<br />
charakterisiert ist.<br />
03<br />
Änderungen der Leistungsaufnahme der Pumpen in Abhängigkeit vom<br />
verwendeten Hydraulikfluid<br />
In dieser Studie wird ein mit DYNAVIS®-Technologie<br />
formuliertes Fluid mit einem Einbereichsöl in Bezug<br />
auf den Wirkungsgrad einer modernen Spritzgießmaschine<br />
verglichen. Dabei war es wichtig zu zeigen, dass<br />
die Maschineneffizienz und -produktivität nicht nur<br />
zum Zeitpunkt der Umölung gegeben war, sondern<br />
auch noch nach über 8.100 Betriebsstunden.<br />
1. DURCHFÜHRUNG EINER LANGZEIT-<br />
STUDIE AUF KM GX 550<br />
Die Langzeitstudie wurde von März 2017 bis August<br />
2018 gemeinsam von KraussMaffei Technologies GmbH<br />
und Evonik an einer KraussMaffei GX 550 4300 Spritzgießmaschine<br />
durchgeführt, die sich im Technikum von<br />
KraussMaffei befand (s. Bild 01). Die Maschine verfügt<br />
über eine Schließkraft von 550 Tonnen. Um den Einfluss<br />
der Qualitätsschwankungen des Kunststoffgranulats<br />
ausschließen zu können, wurde die Maschine während<br />
der gesamten Zeit in einem Simulationsmodus<br />
(Trockenlauf) betrieben, der ein Druckstück anstatt<br />
eines formgebenden Werkzeuges verwendete. Es wurden<br />
drei Simulationszyklen definiert. Die drei Zyklen<br />
waren an unterschiedliche Bauteilwandstärken angelehnt<br />
und haben sich insbesondere in der Haltezeit unterschieden.<br />
Die Gesamtzykluszeiten betrugen hierbei<br />
10 Sekunden im kurzen, 15 Sekunden im mittleren oder<br />
20 Sekunden im langen Zyklus.<br />
Das Ziel der Studie war es, den Einfluss einer scherstabilen<br />
hydraulischen Flüssigkeit ISO 32 der HVLP Klasse<br />
mit hohem Viskositätsindex auf den Energieverbrauch<br />
der Spritzgießmaschine sowohl im Neuzustand als auch<br />
über einen längeren Nutzungszeitraum zu untersuchen.<br />
Als Referenz wurde ein Einbereichs-Hydraulikfluid<br />
ISO 46 der HLP-D Klasse verwendet, welches sich<br />
bereits vor Beginn des Tests in der Maschine befand.<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 31
DRUCKFLÜSSIGKEITEN<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
04<br />
05<br />
Beobachtete Steigerung des Wirkungsgrads nach unterschiedlicher Betriebsdauer<br />
Reibwert-Schlupf Verläufe bei 45 °C und 2500 mm/s<br />
8.100 BETRIEBSSTUNDEN OHNE<br />
EINFLUSS AUF DEN WIRKUNGS-<br />
GRAD DES TESTFLUIDS<br />
Um den Einfluss der Rückvermischung beider Hydrauliköle auszuschließen,<br />
wurde das hydraulische System mehrmals mit dem<br />
Testfluid gespült. Nach jedem Spülvorgang wurde die Viskosität<br />
des Fluids im Tank gemessen. Eine Übereinstimmung der<br />
Frischölviskosität des Testöls und der Viskosität des Öls im Tank<br />
wurde dabei angestrebt. Nach zwei Spülvorgängen und anschließender<br />
Befüllung konnte sichergestellt werden, dass die Viskosität<br />
des Testfluids im Tank der Maschine mit der des Frischöls<br />
übereinstimmte. Die genauen Angaben zu den Hydraulikölen<br />
sind in der Tabelle zusammengestellt.<br />
Innerhalb der gesamten Testdauer von 8.100 Stunden wurden<br />
insgesamt zehn Messungen durchgeführt. Während jeder Messsequenz<br />
wurden alle drei Betriebszyklen jeweils separat angefahren.<br />
Die Messung wurde durchgeführt, wenn die Beharrungstemperatur<br />
erreicht worden war. Für jeden<br />
Zyklus wurde der an beiden Pumpen anliegende<br />
Druck, die Öltemperatur und die<br />
06<br />
im Betrieb abgenommene Leistung der<br />
Pumpen gemessen. Der Druckverlauf<br />
während eines Zyklus wird exemplarisch<br />
für einen Zyklus mit der Dauer von 15 Sekunden<br />
in Bild 01 dargestellt. Aus der<br />
gleichzeitig am Pumpenantrieb gemessenen<br />
elektrischen Leistung konnte der<br />
Energiebedarf der Maschine für einen Arbeitszyklus<br />
ermittelt werden. Die Steigerung<br />
des Wirkungsgrades durch das Testfluid<br />
wurde bestimmt, indem der mit dem<br />
Testfluid gemessene Energiebedarf auf<br />
den mit dem Referenzfluid gemessenen<br />
Energiebedarf bezogen wurde. Ein exemplarischer<br />
Vergleich der in einem Arbeitszyklus<br />
verrichteten Arbeit und des Energiebedarfs<br />
ist in den Bildern 02 und 03<br />
dargestellt. Die hier dargestellten Werte<br />
wurden unmittelbar vor und nach dem<br />
Ölwechsel ermittelt.<br />
In Bild 04 sind die Ergebnisse der Wirkungsgradsteigerungen<br />
grafisch dargestellt.<br />
Dem Diagramm kann entnommen<br />
werden, dass die Messwerte während der<br />
ersten 3.000 Betriebsstunden sehr gut reproduzierbar<br />
sind und nur den zu erwartenden<br />
Schwankungen unterliegen. Die<br />
gemessene Effizienzsteigerung liegt hier<br />
im Schnitt bei 2,5 % im kurzen Zyklus,<br />
bei 4,3 % im mittleren Zyklus und bei<br />
3,3 % im langen Zyklus. Nach ca. 3.500<br />
Betriebsstunden wurden die Zyklusparameter<br />
der Maschine verändert, weshalb<br />
die Leistungsmessungen nicht mehr mit<br />
der ursprünglichen Referenz vergleichbar<br />
waren. Die Untersuchungen bis 8.100<br />
Stunden konzentrierten sich nun auf<br />
Ölanalysen, um eine eventuelle Veränderung<br />
der Ölqualität erkennen zu können.<br />
Ein Wechsel des über 8.100 Betriebsstunden<br />
gealterten Fluids gegen frisches<br />
Testfluid hat abschließend gezeigt, dass<br />
die Ölalterung über diesem Zeitraum keinen Einfluss auf den<br />
Wirkungsgrad hat. Die Werte des Energieverbrauchs im jeweiligen<br />
Zyklus konnten mit einer Genauigkeit von +/-1 % reproduziert<br />
werden.<br />
2. BEGLEITENDE ANALYTIK DES<br />
HYDRAULIKFLUIDS<br />
Begleitend zu den Energieeffizienzmessungen wurden während<br />
der Langzeitstudie regelmäßig Hydraulikölproben entnommen,<br />
um die Viskosität, die Scherstabilität, den Reinheitsgrad und die<br />
Reibungsparameter des Testfluids zu beurteilen.<br />
In Bild 05 sind die Ergebnisse der Viskositätsmessungen des<br />
Testfluids über 8.100 Stunden dargestellt. Die Viskositäten bei<br />
40 °C und 100 °C bleiben über die gesamte Betriebszeit stabil und<br />
verweisen auf eine ausgezeichnete Scherstabilität des Testfluids.<br />
Für die Beurteilung der Reibungseigenschaften des Testfluids<br />
wurden in einer sog. „Mini Traction Machine“ Reibwert-Schlupf<br />
Kurven von vier Fluidmustern verglichen. Gemessen wurden das<br />
Frischölmuster, ein Muster der Testbefüllung und jeweils ein<br />
Muster des Testfluids nach 1.500 und nach 8.100 Betriebsstunden.<br />
Die Reibwert-Schlupf Kurven wurden bei einer Kontaktflä-<br />
Viskosität des Hydrauliköls über die Testdauer: Kein Scherverlust des HVLP Testfluids<br />
32 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
DRUCKFLÜSSIGKEITEN<br />
chenpressung von 246 MPa bei zwei unterschiedlichen<br />
Temperaturen von 45 und<br />
70 °C und zwei unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten<br />
von 1.000 und<br />
2.500 mm/s aufgenommen. Die Auswertung<br />
hat ergeben, dass die Reibungseigenschaften<br />
des Testfluids sich während der<br />
Testperiode nicht verändert haben. Bei<br />
gleicher Temperatur und gleicher Umfangsgeschwindigkeit<br />
liegen die Reibwertverläufe<br />
der vier Muster nahezu übereinander.<br />
Die Reibwertverläufe bei 15 °C und<br />
2.500 mm/s sind exemplarisch in Bild 06<br />
dargestellt.<br />
Ein unveränderter Reibkoeffizient zeigt<br />
an, dass das gealterte Fluid seine Aufgabe<br />
in gleicher Weise wie das Frischöl erfüllt.<br />
Die drei Komponenten – Basisöl, Viskositätsindexverbesserer<br />
und das Additivpa-<br />
Tabelle: Hydrauliköldaten zu Testbeginn<br />
Hydraulische<br />
Flüssigkeit<br />
Referenzfluid<br />
Testfluid<br />
-frisch-<br />
Fluidklasse HLP-D HVLP HVLP<br />
Viskositätsklasse ISO VG 46 ISO VG 32 ISO VG 32<br />
Kinematische<br />
Viskosität bei 40 °C<br />
[mm²/s]<br />
Kinematische<br />
Viskosität bei 100 °C<br />
[mm²/s]<br />
ket arbeiten in unveränderter Qualität zusammen und bieten<br />
auch nach einer langen Betriebszeit von 8.100 Stunden einen<br />
guten Schutz der Maschinenkomponenten. Die Reinheit des<br />
Hydrauliköls wurde nach der DIN ISO 4406 verfolgt und ist im<br />
gewünschten Bereich geblieben.<br />
45,90 30,57 30,61<br />
6,80 6,70 6,70<br />
Viskositätsindex 102 185 185<br />
Testfluid nach<br />
mehrfachem Spülen<br />
in der Maschine<br />
Es ist naheliegend, scherstabile HVLP Hydraulikfluide als Konstruktionselement<br />
in der Auslegung nachhaltiger hydraulischer<br />
Maschinen zu berücksichtigen.<br />
Bilder: Aufmacher: KraussMaffei, Evonik<br />
3. ZUSAMMENFASSUNG<br />
UND FAZIT<br />
Der Einfluss eines scherstabilen Hydraulikfluids der HVLP Klasse<br />
mit hohem Viskositätsindex auf den Energieverbrauch einer<br />
Spritzgießmaschine, KraussMaffei GX 550 4300, wurde untersucht.<br />
Bei dem Testfluid handelt es sich um eine HVLP Formulierung<br />
ISO 32, welche dem DYNAVIS® Performance Standard entspricht.<br />
Als Referenzfluid wurde das sich anfänglich in der<br />
Maschine befindende Einbereichs-Fluid ISO 46 der Klasse HLP-D<br />
verwendet. Vor dem Testbeginn wurden mehrfache Spülungen<br />
des hydraulischen Systems mit frischem Testöl vorgenommen.<br />
Folgende Erkenntnisse wurden gewonnen:<br />
n Das Hydraulikfluid hat einen signifikanten Einfluss auf den<br />
Wirkungsgrad von hydraulisch angetriebenen Spritzgießmaschinen.<br />
n Der Austausch eines HLP-D ISO 46 gegen ein mit DYNAVIS®-<br />
Technologie formulierten HVLP ISO 32 mit hoher Scherstabilität<br />
und Viskositätsindex 185 führte zu einer Steigerung des Wirkungsgrades<br />
von 2,5 % -4,3 %.<br />
n Über einen Zeitraum von 8.100 Betriebsstunden war der Effekt<br />
der Effizienzsteigerung sehr stabil, und es trat keine signifikante<br />
Ölalterung auf.<br />
Die Untersuchung belegt, dass das getestete hydraulische Fluid<br />
aufgrund seines viskosimetrischen Profils basierend auf der Verwendung<br />
eines geeigneten Basisöls, Viskositätsindexverbesserers<br />
und eines hochwertigen Additivpakets hohe Energieeinsparmöglichkeiten<br />
über einen langen Zeitraum bietet.<br />
Durch die einfache Maßnahme des Ölwechsels wird bei gleicher<br />
Zykluszeit der Stromverbrauch verringert. Gepaart mit langer Lebensdauer<br />
und hohem Schutz der Maschine kann nicht nur die<br />
Nachhaltigkeit des Spritzgießprozesses erhöht werden, sondern<br />
auch eine Reduzierung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of<br />
Ownership) erzielt werden.<br />
Zukünftige Einsatzbereiche werden neben Spritzgießmaschinen<br />
auch andere hydraulisch angetriebene Produktionsmaschinen<br />
sein, in denen heute noch bevorzugt Einbereichsöle der Kategorie<br />
HLP und HLP-D verwendet werden. Scherstabile Öle der<br />
Kategorie HVLP erweitern nicht nur das Betriebstemperaturfenster<br />
sondern haben bereits in Werkzeugmaschinen, hydraulischen<br />
Pressen und der Gummiverarbeitung ihre effizienzsteigernde<br />
Wirkung bewiesen [Lit5].<br />
www.evonik.de<br />
Literaturverzeichnis<br />
Hessen Trade & Invest GmbH (Hrsg,): Fit für die Zukunft - Ressourceneffizienz<br />
in Produktionsprozessen, Wiesbaden (2021), S.56-61<br />
R.-U. Schillig et al., Kunststoffe 6/2015 „Energieverschwendung sichtbar<br />
machen“, Seite 64-67, 2015<br />
Mobil, „An energy saving guide for injection moulders“, 2017 and Robin Kent,<br />
“Energy Management in Plastics Processing - strategies, targets, techniques and<br />
tools”, Elsevier, ISBN: 978-1906479107<br />
Shell, Hydraulics and Pneumatics, „Hydraulic fluid cuts energy usage in<br />
injection molding machine“, 13. Mai 2011<br />
Hydrotex, „Hydrotex® SYN-Nth Hydraulic Fluid Reduces Component Failure<br />
and Improves Energy Efficiency in Injection Molder“, 7. Dezember 2010<br />
Willem ter Stege, ExxonMobil, Oildoc Conference 2015, „Reducing Energy<br />
consumption in hydraulics“<br />
Christoph Baumann, CLS, Oildoc Conference 2015, “Hydraulic Oil – Increase<br />
the energy efficiency of industrial plants”<br />
Pat Garin, Alpha, „Reliable Plant“ conference, Cleveland-Ohio, 2015, “Applying<br />
predictive maintenance to hydraulic systems”<br />
Frank-Olaf Mähling, Thomas Schimmel, Michael Alibert, Thorsten Bartels,<br />
Achmad Zen, UNITI Mineralöltechnologie-Forum, „Formulation and<br />
Performance Testing of Oils for Demanding Industrial Applications“, Stuttgart,<br />
17. April 2018<br />
Evonik, „DYNAVIS® - Effizienzsteigernde Technologien für Hydraulikflüssigkeiten<br />
in industriellen Anwendungen“, www.oil-additives.com, 2015<br />
Baumagazin, „Neues Hydraulik-Fluid für mehr Effizienz im Praxistest“ 03/12,<br />
Seite 32, 2012<br />
Mary Moon, Lubes and Greases 2016-08, „Pumping Up Efficiency“, Seite 31,<br />
2016<br />
Jeanna Van Rensselar, Tribology and Lubrication Technology 2015-06,<br />
„Hydraulic Fluid Efficiency in construction equipment“, Seite 58, 2015<br />
Nick Augusteijn, Lubes ´n´ Greases EMEA, Vol. 14, Issue 6, Seite 21-24, 2020<br />
Makansi, Faried; Sossenheimer, Johannes; Petruschke, Lars; Wincierz,<br />
Christoph; Alibert, Michael; Abele, Eberhard in: Technische Akademie<br />
Esslingen e.V. (Hrsg.) 22nd International Colloquium Tribology (2020):<br />
“Influence Analysis of the Viscosity of Hydraulic Fluids on the Energy<br />
Consumption of Machine Tools”, Seiten 166-167.<br />
Autoren:<br />
G. Huster*, A. Smirnov**, F.-O. Mähling**, L. Voigt**, C. Wincierz**, T.<br />
Schimmel***<br />
*KraussMaffei Technologies GmbH, Krauss-Maffei-Straße 2, 80997 München,<br />
Deutschland<br />
**Evonik Operations GmbH, Oil Additives, Kirschenallee, 64293 Darmstadt,<br />
Deutschland<br />
*** Evonik Specialty Chemicals (Shanghai) Co., Ltd., 55 Chundong Road,<br />
Shanghai 201108, China<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 33
RUBRIZIERUNGSEBENE<br />
SONDERTEIL<br />
MOBILE MASCHINEN<br />
VOM AGV AUF<br />
DEN ACKER<br />
MOBILE MASCHINEN<br />
Die konventionelle Landwirtschaft hat ein<br />
Problem: Zum einen steigt das Bewusstsein der<br />
Verbraucher für nachhaltige Anbaumethoden,<br />
zum anderen haben der Einsatz von Pestiziden<br />
und Düngern teils gravierende Folgen für die<br />
Böden. Autonome Agrarroboter gelten hier als<br />
vielversprechende Lösung um wirtschaftliche<br />
Erträge und ökologische Anbaumethoden in<br />
Einklang zu bringen. Aufstrebende Unternehmen<br />
wie das niederländische Unternehmen<br />
Pixelfarming Robotics entwickeln Systeme, die<br />
das Potenzial haben, die Landwirtschaft<br />
nachhaltig zu verändern. Einer der Schlüssel zum<br />
Erfolg wird dabei ein intelligentes Energiesystem<br />
sein, das auf landwirtschaftliche Anwendungen<br />
zugeschnitten ist.<br />
Die übermäßige Düngung und der Einsatz von Pestiziden<br />
setzen den Äckern immer weiter zu. Insekten, Kleintiere<br />
und Mikroorganismen fallen den Maßnahmen zum Opfer,<br />
was gravierende Auswirkungen auf die Fruchtbarkeit<br />
der Böden und die Befruchtung der Pflanzen hat. Unternehmen<br />
wie Pixelfarming Robotics haben sich zum Ziel gesetzt, den Einsatz<br />
von Glyphosat und Co überflüssig zu machen. Mit Robot One<br />
hat Pixelfarming Robotics einen komplett elektrisch betriebenen<br />
Agrarroboter für die Unkrautbekämpfung ohne Pestizide entwickelt.<br />
Die smarten Roboter können je nach Aufgabe mit verschiedenen<br />
Werkzeugen wie Haken, Streamer oder Stacheln sowie<br />
hochentwickelten Sensoren ausgestattet werden, um Unkraut<br />
chemiefrei und autonom zu entfernen. Insgesamt stehen zehn<br />
Roboterarme zur Verfügung. Diese sind alle multifunktional und<br />
in Reichweite und Arbeitstiefe individuell einstellbar. Auch die<br />
Verdichtung des Bodens durch den Einsatz schwerer Zugmaschinen<br />
und Traktoren entfällt. „Agrarroboter haben das Potenzial,<br />
die Landwirtschaft radikal zu verändern und die Transformation<br />
hin zu einem ökologischen, aber gleichzeitig ertragreichen Anbau<br />
einzuläuten“, sagt Arend Koekkoek, CEO und Gründer von<br />
Pixelfarming Robotics.<br />
Autor: Julian Seume, CSO Wiferion, Freiburg im Breisgau<br />
34 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
AUTONOME MASCHINEN<br />
01<br />
02<br />
01 Autonome Roboter verringern nicht nur den Einsatz<br />
von Herbiziden und Pestiziden, sondern auch den<br />
Arbeitskräftemangel<br />
02 Leistungsfähige Batterien sind die Grundlage<br />
der Energieversorgung<br />
ENERGIEVERSORGUNG WFÜR RAUE<br />
UMGEBUNGEN<br />
Dass in Zukunft autonome Roboter wie die von Pixelfarming die<br />
Felder pflügen, die Saat ausbringen und die Ernte einholen, steht<br />
für viele Experten fest. Doch stellt der Betrieb im rauen und<br />
schmutzigen Außenbereich besondere Anforderungen an die<br />
Energieversorgung, damit die batteriebetriebenen Fahrzeuge auch<br />
zuverlässig ihren Aufgaben nachgehen. Energielösungsanbieter<br />
wie das Freiburger Tech-Unternehmen Wiferion setzen dabei auf<br />
das Konzept der induktiven Energieübertragung. Mit seinem „Wireless<br />
Charger“ etaLINK 3000 ist das Unternehmen bereits Marktführer<br />
für das kontaktlose Laden von mobilen Robotern und AGV.<br />
LADELÖSUNG IM GEKAPSELTEN SYSTEM<br />
Da es sich bei der Ladelösung um ein gekapseltes System mit<br />
IP65-Zertifizierung handelt, ist es so robust, dass es bereits jetzt<br />
ENERGIE FÜR VIELE ANWENDUNGEN<br />
Von induktiver Ladetechnik bis hin zu Energiemanagement-Lösungen<br />
bietet Wiferion ein Spektrum an Produkten,<br />
die eine effiziente Energieversorgung von Flurförderzeugen<br />
(FFZ), fahrerlosen Transportsystemen (FTS/AGV)<br />
und autonomen mobilen Robotern (AMR) ermöglichen.<br />
Die Technologie umfasst auch Retrofit-Projekte für<br />
bestehende Flotten. Unter Verwendung von Lean-Manufacturing-Prinzipien<br />
definiert Wiferion die Wertstromanalyse<br />
(VSM) neu, indem es unnötige Maschinenstillstände<br />
und die wartungs- und kostenintensive Ladung<br />
mit Steckern eliminiert. Die induktiven Batterieladesysteme<br />
der etaLINK Serie sind wurden mit renommierten Auszeichnungen<br />
wie den Ifoy Award und „Bestes Produkt“<br />
der LogiMAT ausgezeichnet. Wiferion hat nach eigenen<br />
Angaben in über 20 Ländern mehr als 3.000 etaLINK<br />
Systeme verkauft. Wiferion wurde 2016 von vier ehemaligen<br />
Mitarbeitern des Fraunhofer-Instituts für Solare<br />
Energiesysteme gegründet.<br />
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AUTONOME MASCHINEN<br />
03 Das kontaktlose Batterieschnellladesystem<br />
etaLINK 3000 für mobile Roboter arbeitet robust und<br />
zuverlässig, auch unter erschwerten Außenbedingungen<br />
MOBILE MASCHINEN<br />
alle Anforderungen der automatisierten Landwirtschaft erfüllt.<br />
„Unser etaLINK-System verfügt über keine offenen oder stromleitenden<br />
Kontakte, Stecker und Kabel. Deshalb können Feuchtigkeit,<br />
Staub und Dreck die zuverlässige Energieversorgung in keiner<br />
Weise beeinträchtigen“, erklärt Johannes Mayer, Managing<br />
Director bei Wiferion. So minimiert Wiferion das Risiko von Ausfallzeiten.<br />
Das System funktioniert via Plug-and-Play und kann<br />
aktuell mit 3 kW Leistung laden. Das Ladegerät kann alle gängigen<br />
Batterietypen mit Strom versorgen – unabhängig von der<br />
WEDER FEUCHTE NOCH SCHMUTZ<br />
BEEINTRÄCHTIGEN DAS SYSTEM<br />
OHNE OFFENE STECKER<br />
Zellchemie. Jedoch empfehlen die Energieexperten von Wiferion<br />
die Verwendung von Li-Ion-Batterien, um das volle Potenzial der<br />
Energieversorgung auszuschöpfen. Deshalb arbeitet Wiferion<br />
eng mit dem Batteriehersteller Varta zusammen, der ebenfalls an<br />
den Zukunftstrend der nachhaltigen Bewirtschaftung von Agrarflächen<br />
glaubt.<br />
AGRICULTURAL ROBOTICS EIN<br />
24 MILLIARDEN-MARKT<br />
Nach Einschätzung von Varta wird der Markt für „Agricultural<br />
Robotics“ weltweit bis 2023 auf rund 24 Milliarden US-Dollar anwachsen.<br />
Entsprechend hoch wird die Nachfrage nach leistungsstarken<br />
Energielösungen für automatisierte Fahrzeuge und Ro-<br />
botersysteme ausfallen. Laut Varta bieten Lithium-Ionen-Batterien<br />
für Anwendungen in der Agrarrobotik mehrere Vorteile gegenüber<br />
Blei-Säure-Lösungen. Die von Varta entwickelten<br />
anwendungsspezifischen Batterien (ASB, Application Specific<br />
Battery) Easy Block und Easy Blade sind Lithium-Ionen-Packs für<br />
den Einsatz in kleinen und mittelgroßen Fahrzeugen. Die Batterien<br />
sind modular aufgebaut und erweiterbar und passen perfekt<br />
zu dem „Wireless Charger“ von Wiferion, womit eine automatisierte<br />
und robuste Energieversorgung für alle Typen von Agraranwendungen<br />
ermöglicht wird.<br />
Bilder: Wiferion / Pixelfarming<br />
www.wiferion.com<br />
POINTIERT<br />
MARKT FÜR AGRARROBOTER<br />
WIRD WACHSEN<br />
ENERGIEVERSORGUNG STELLT HOHE<br />
ANFORDERUNGEN<br />
GEKAPSELTES SYSTEM FÜR RAUE<br />
UMGEBUNGEN<br />
LADEGERÄT LÄDT ALLE GÄNGIGEN<br />
BATTERIETYPEN<br />
36 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
BUSINESS<br />
HATZ RICHTET KOMPONENTENGESCHÄFT FÜR<br />
DIE ZUKUNFT NEU AUS<br />
„Die einzelnen Geschäftsbereiche von Hatz<br />
zukunftssicher und wirtschaftlich nachhaltig<br />
aufstellen“– dies ist der Leitgedanke, der die<br />
Geschäftsleitung bei Hatz zu dem wichtigen<br />
Schritt einer Neugründung der Hatz Components<br />
GmbH am deutschen Firmensitz Ruhstorf an der<br />
Rott bewogen hat. Deshalb nahm im Dezember<br />
2021 die Hatz Components GmbH ihre Tätigkeit<br />
als eigenständiges Unternehmen innerhalb des<br />
Hatz-Konzerns auf.<br />
Der Geschäftsbereich Komponenten, in welchem alle Aufgaben<br />
der zerspanenden Fertigung zusammengeführt<br />
wurden, schrieb bereits in den vergangenen Jahren seine<br />
ganz eigene Erfolgsgeschichte und ist heute eine tragende<br />
Säule der Motorenfabrik Hatz. Der Erfolg der vergangenen<br />
Jahre soll unter dem Dach der neuen Marke „Hatz Components“<br />
fortgeführt und ausgebaut werden.<br />
Hatz Components fertigt hochpräzise Metallkomponenten –<br />
vor allem Pleuel und Kurbelwellen für den Non-Captive Markt –<br />
wie zum Beispiel die internationale Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie<br />
oder Hersteller landwirtschaftlicher Fahrzeuge.<br />
Indirekt wirkt sich die Neuorientierung der Automotive OEM positiv<br />
auf die Zukunftschancen der Komponentenfertigung aus.<br />
Die Fokussierung der Automobilindustrie auf elektrische<br />
Antriebslösungen und die resultierende Reduzierung verbrennungsmotorenrelevanter<br />
Komponenten in der Automotive OEM-<br />
Eigenfertigung erhöht das Volumen am freien Markt. Im Zuge<br />
dessen sind zuverlässige Partner mit großer Expertise und<br />
hervorragender Produktionsqualität weiterhin gefragt.<br />
KONSEQUENTE FORTFÜHRUNG ERFREULICHER<br />
ENTWICKLUNGEN<br />
Rund 500 Mitarbeiter, und damit etwa die Hälfte aller Beschäftigten<br />
am Hauptsitz, arbeiten nun für die Hatz Components GmbH.<br />
Mit der Gründung der Hatz Components GmbH wird die Fokussierung<br />
der Arbeits- und Produktionsprozesse auf spezifische<br />
Wertströme konsequent weiterentwickelt und das Portfolio nachhaltig<br />
auf zukünftige Verbrennermotorenbedarfe angepasst. Ziel<br />
ist es, sich spezifischer auf die jeweiligen Bedarfe der verschiedenen<br />
On- und Off-Highway-Kunden einstellen zu können, die Flexibilität<br />
zu erhöhen, Kosten zu senken und einen effizienteren<br />
Betrieb zu ermöglichen.<br />
„Dieser Schritt ist die logische Fortführung der erfreulichen<br />
Entwicklung unseres Komponentengeschäfts. Durch die Neugründung<br />
sind wir unternehmerisch fokussierter aufgestellt und<br />
erzielen eine höhere Transparenz.“ erklärt Bernd Krüper, Vorsitzender<br />
der Geschäftsführung der Motorenfabrik Hatz. „Neben<br />
unserer Vielzahl an Innovationsprojekten sowie unserer Technologieführerschaft<br />
im Bereich der Kompaktmotoren, und bei analogen<br />
und digitalen Systemen, macht uns diese Aufstellung auch<br />
im Komponentenbereich noch zukunftssicherer“, so der Ausblick<br />
des Vorsitzenden Krüper, welcher zudem die Geschäftsführung<br />
der neuen Hatz Components GmbH zeitgleich übernahm.<br />
Für das kommende Geschäftsjahr rechnet Hatz mit Absatzrekorden,<br />
sowohl in der Komponentenfertigung als auch in der Motorenproduktion,<br />
soweit dies die angespannte Corona-Situation<br />
und entsprechende Materialversorgungsengpässe ermöglichen.<br />
FÜR DIE ZUKUNFT GERÜSTET<br />
Für Bestandskunden, die bisher schon die Arbeitsweise der Motorenfabrik<br />
Hatz GmbH geschätzt haben, und auch für potenzielle<br />
Neukunden, bringt die Neugründung zahlreiche Vorteile mit<br />
sich. In der Philosophie des Unternehmens sind Kundenorientierung,<br />
hohe Qualitätsansprüche und Eigeninitiative fest verankert.<br />
„Natürlich sind wir uns als Zulieferer in Zeiten zunehmender Ausrichtung<br />
auf elektrische Antriebslösungen über die großen<br />
Herausforderungen für verbrennungsmotorenfokussierte Lieferanten<br />
bewusst. Im Rahmen der CO 2<br />
-Reduzierung und auf dem<br />
Weg zur Klimaneutralität sehen wir jedoch unter dem Aspekt der<br />
Technologieoffenheit, auch die Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren<br />
als zielführend an“, so Kevin Unrath, Director Corporate<br />
Development und Marketing. „Dies gilt umso mehr beim<br />
Betrieb mit alternativen Kraftstoffen. Als hoch spezialisierter<br />
Partner sind wir bereit, intensiver in strategische Partnerschaften<br />
mit Kunden einzusteigen, die vor denselben verbrennungsmotorenrelevanten<br />
Sourcing-Herausforderungen stehen. Und natürlich<br />
werden wir weiterhin unsere Hatz-Verbrennermotorenschwester,<br />
die Motorenfabrik Hatz, bestens beliefern.“<br />
Die Unternehmerfamilie Hatz steht hinter dem Projekt: „Fokussierung<br />
auf Bedürfnisse im Markt und die Zukunftsfähigkeit<br />
des Unternehmens sind zentrale Punkte im Wertesystem des Familienunternehmens<br />
Hatz. „Nach 141 Jahren Motorengeschichte<br />
und 41 Jahren Erfahrung im Komponentengeschäft gehen wir<br />
den nächsten Schritt und gründen die Hatz Components GmbH<br />
als eigenständiges Unternehmen“, so Wolfram Hatz, Hauptgesellschafter<br />
des Unternehmens, Vorsitzender des Beirats.<br />
Bild: Hatz<br />
www.hatz-components.com<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 37
FILTERANLAGEN<br />
DREIFACH GEFILTERT HÄLT LÄNGER<br />
MOBILE MASCHINEN<br />
Die Wartungsintervalle der drei Ölkreisläufe von<br />
Hydraulik-, Motor- und Getriebeöl im Blick zu<br />
haben erleichtert die Triple Unit von Kleenoil. Sie<br />
vereint die Filterelemente der Ölkreisläufe an<br />
einem Platz, wodurch sich die Wartung<br />
vereinfacht. Leistungsfähige Filter<br />
synchronisieren darüber hinaus die Intervalle.<br />
Angesichts der Tatsache, dass Schmierstoffprodukte einer<br />
andauernden Preissteigerung unterworfen sind, gleichzeitig<br />
sich deren Verknappung andeutet und die Versorgungssicherheit<br />
zunehmend in den Vordergrund rückt,<br />
ist die technische Lösung, die durch Kleenoil Triple Unit angeboten<br />
wird, eine wirksame Präventivmaßnahme. In Bau-, Forstoder<br />
Kommunalmaschinen sind Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit,<br />
bei vereinfachter Wartung und reduziertem Bedarf an Betriebsstoffen,<br />
von besonderer Bedeutung.<br />
Die Kleenoil Triple Unit Serie wurde entwickelt, um drei verschiedene<br />
Ölkreisläufe einer Maschine mit einem einheitlichen<br />
Filterelement zu filtern. Das vereinfacht und erleichtert die Ölwartung.<br />
Die Filterelemente werden in synchronisierten Intervallen<br />
gewechselt.<br />
Kleenoil Microfiltration trägt bei sachgerechter Anwendung<br />
zur Reduzierung von Systemstörungen, Verschleiß und Ausfällen<br />
von Aggregaten bei. Sie filtert alle schädlichen abrasiven und ka-<br />
talytisch wirkende Verunreinigungen aus dem Öl. Dadurch verlangsamt<br />
sich der Alterungsprozess der Schmieröle, insbesondere<br />
da neben der Feststoffverunreinigung auch Wasser, die Grundbasis<br />
für Säurebildung aus dem Öl ausgefiltert wird. Dadurch<br />
können die Ölwechselintervalle deutlich verlängert werden. Im<br />
Sinne der Nachhaltigkeit und unter klimatisch-ökologischen Aspekten<br />
hält man bei Kleenoil dies für einen bedeutenden Meilenstein<br />
bei der Anwendung von Schmier- und Druckflüssigkeiten.<br />
Lieferbar sind die Kleenoil Triple Einheiten in drei verschiedenen<br />
Baugrößen, für alle Anwendungsfälle bei denen Verbrennungsmotoren<br />
bis 600 KW/100 Liter Motoröl, 150 Liter Getriebeöl<br />
und 500 Liter Hydrauliköl (Systeminhalt) im Einsatz sind.<br />
Bilder: Kleenoilpanolin<br />
www.kleenoilpanolin.com<br />
POINTIERT<br />
3 LDU-FILTEREINHEITEN MIT<br />
LDFC-FILTERELEMENTEN IN EINEM GEHÄUSE<br />
ENFERNT FREIE UND GELÖSTE<br />
WASSERKONTAMINATION<br />
LÄNGERE ÖLWECHSELINTERVALLE MÖGLICH<br />
38 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
FILTERANLAGEN<br />
KONKRET GEFRAGT<br />
Milorad<br />
Krstić<br />
Xxxx<br />
Die Triple Unit vereinfacht das Management der<br />
Ölkreisläufe einer mobilen Maschine. Aber sie<br />
benötigt auch Installationen an den Maschinen.<br />
<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> hat bei Milorad Krstić, dem<br />
Vorstandsvorsitzenden der Kleenoil Panolin AG,<br />
nachgefragt.<br />
Die Triple Unit soll drei verschiedene<br />
Ölkreisläufe in einem<br />
Filterelement reinigen. Die Filter<br />
sind gleich groß? Entstehen<br />
dadurch nicht Nachteile?<br />
Tatsächlich nicht. Die Auslegung ist immer so gewählt, dass der<br />
größte Bedarf optimal bedient wird. Wenn dann die geringere Ölmenge<br />
theoretisch auch mit einer kleineren Filtereinheit bedient<br />
werden können, ist das kein Nachteil, wenn diese Aufgabe mit einer<br />
etwas größeren Filtereinheit erledigt wird. Der geringe Preisunterschied<br />
wiegt dann deutlich weniger, als die gewonnene Flexibilität,<br />
Vereinfachung und Ausschluss von Verwechslungsgefahr.<br />
Die verschiedenen Ölkreisläufe<br />
haben spezifische Verschmutzungen<br />
und verschiedene<br />
Wartungsintervalle. Wie können<br />
diese synchronisiert werden?<br />
Die Kleenoil Filterelemente zeichnen sich unter anderem mit einem<br />
sehr hohen Schmutzaufnahmevermögen aus. Das begünstigt<br />
die Anpassungsmöglichkeit, den Wechsel von Filterelementen entsprechend<br />
anzupassen, ohne die Gefahr die Filtrationsergebnisse<br />
zu verschlechtern.<br />
Der Gesamtleitungsweg im<br />
Fahrzeug wird sich verlängern. Um<br />
welchen Faktor handelt es sich da<br />
in etwa?<br />
Tatsächlich werden die Nebenstromfilter sowieso an den Stellen<br />
montiert, wo dafür Platz vorhanden ist. Die Leitungslänge spielt<br />
hier eine untergeordnete Rolle. Je nach Filtertyp werden nur 0,8 bis<br />
2 Liter Öl pro Minute benötigt und bei der obligatorischen Verwendung<br />
von NW 6 Leitungen ist die Leitungslänge weitestgehend unerheblich.<br />
Bei langen Wegen verändern sich<br />
die Temperaturen – gibt es eine<br />
optimale Filtertemperatur?<br />
Die optimale Temperatur für die Filtration liegt im Bereich zwischen<br />
40 bis 90 Grad Celsius. Geringfügige Abkühlungen in den<br />
Leitungen wirkt bei dieser Bandbreite nicht störend.<br />
Für welche Anwendungen<br />
würden Sie die Triple Unit<br />
empfehlen, für welche Bereiche<br />
ist diese Entwicklung eher<br />
ungeeignet?<br />
Die Kleenoil Triple Unit wird es in vier verschiedenen Baugrößen<br />
geben. Es werden Anwendungsbereiche von Kleinmaschinen bis zu<br />
mittleren und Großgeräten, in denen Verbrennungsmotoren bis 600<br />
KW, Getriebe bis 150l und Hydrauliksysteme bis 500l Ölinhalt, abgedeckt.<br />
Erst ab dem Bereich, was unter „Großmaschinen“ definiert<br />
ist, ist die Triple Unit ungeeignet und bei solchen Großmaschinen<br />
müssen individuelle Nebenstromfiltereinheiten verbaut werden.<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 39
ZYLINDER FÜR<br />
JEDE KURVENLAGE<br />
MOBILE MASCHINEN<br />
Der Online-Handel verzeichnete laut<br />
Handelsverband Deutschland von 2019 auf 2020<br />
ein Wachstum von 13,6 Mrd. Euro (+ 23 Prozent).<br />
Die Anforderungen an Transport-, Umschlagsund<br />
Lagerprozesse wachsen. Um die Effektivität<br />
des Warenumschlags zu steigern, sind<br />
hochmoderner Flurförderzeuge nötig. Für ein<br />
solches Produkt der Firma Jungheinrich<br />
entwickelte der Hydraulikspezialist<br />
Weber-Hydraulik aus Güglingen einen<br />
kompakten Fahrwerkszylinder zur Stabilisierung.<br />
In Zusammenarbeit mit seinen Kunden entwirft und fertigt Weber-Hydraulik<br />
hydraulische Komponenten und Systeme, die<br />
dem neuesten technischen Standard entsprechen und zu einer<br />
sichereren Arbeitsumgebung beitragen. Für die Firma Jungheinrich<br />
werden Neigezylinder, Lenkaggregate, hydraulische<br />
Steuerblöcke sowie verschiedene Lenkzylinder für unterschiedliche<br />
Baureihen der Jungheinrich Flurförderzeuge gefertigt. In<br />
einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt wurde zuletzt eine<br />
spezielle Komponente für die Stabilisierung und Dämpfung des<br />
Elektro-Hochhubwagens ERD 220i hergestellt.<br />
STABILISATION UND DÄMPFUNG IN<br />
EINER KOMPONENTE<br />
Der 2021 neu präsentierte Elektro-Deichselstapler ERD 220i von<br />
Jungheinrich hat ein kompaktes Design, mehr Sicherheit und einen<br />
höheren Komfort. Um diese Eigenschaften zu gewährleisten,<br />
entwarf und fertigte Weber-Hydraulik ein komplett neues Produkt<br />
mit entsprechender Funktion. Entstanden ist ein korrosionsbeständiger<br />
Fahrwerkszylinder mit 50 mm Hub, der direkt an<br />
die Fahrzeughydraulik angeschlossen ist und somit keine separate<br />
Versorgung benötigt. Durch die kompakte Bauweise werden<br />
bis zu 30 Prozent Einbauraum bei der Komponente gespart. Der<br />
Zylinder ist auch für biologisch abbaubare Öle freigegeben, die in<br />
der Intralogistik und anderen Branchen immer häufiger eingesetzt<br />
werden. Mit einem integrierten 2/2-Wege-Schaltventil und<br />
einem Systemdruck bis 240 bar ist der Fahrwerkszylinder bestens<br />
auf seinen Einsatzbereich zugeschnitten.<br />
Eine neuentwickelte Ansteuerung des Zylinders erzielt zusätzlich<br />
bessere Dämpfungseigenschaften. Der doppeltwirkende Hydraulikzylinder<br />
vereint somit Dämpfung und Stabilisation in einer<br />
Komponente. Der Vorteil: Der Montageaufwand für den Kunden<br />
ist geringer, da die Feder nicht separat eingebaut werden<br />
muss. Auch die Inbetriebnahme des Fahrzeuges beim Kunden erfordert<br />
einen viel geringeren Aufwand, da Weber-Hydraulik einen<br />
komplett entlüfteten Zylinder liefert.<br />
MAXIMALE FUNKTIONALITÄT DURCH<br />
MODERNE TECHNOLOGIEN<br />
Der gemeinsam mit Jungheinrich für das Projekt entwickelte<br />
Fahrwerkszylinder sorgt dafür, die Neigung des Elektro-Hochhubwagen<br />
bei Kurvenfahrten oder auf unebenem Gelände auszugleichen<br />
und ihn so zu stabilisieren, sodass dieser nicht kippt.<br />
Die Dämpfungsfunktion, die insbesondere bei Unebenheiten<br />
zum Tragen kommt, ist für Jungheinrich eine wichtige Funktion,<br />
da sie dem Fahrer einen höheren Komfort bietet. Im Gegensatz<br />
zu konventionellen Lösungen ist das Stabilisierungsmodul von<br />
Weber-Hydraulik gewichtsoptimiert und kompakt. Unter anderem<br />
aufgrund der realisierten Platzeinsparung in der Fahrzeughydraulik<br />
kann Jungheinrich einen der kompaktesten Elektro-<br />
Hochhubwagen in seiner Klasse auf dem Markt anbieten.<br />
40 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
HYDRAULIKZYLINDER<br />
Der preisgekrönte Elektro-Deichselstapler<br />
ERD 220i von Jungheinrich ist mit Fahrwerkszylindern<br />
von Weber-Hydraulikausgestattet<br />
Somit ist der Elektro-Hochhubwagen ERD 220i der ideale Partner<br />
für Einsätze im Umschlaglager, da er dank seiner Kompaktheit<br />
für mehr Wendigkeit sorgt und auch bei langen Fahrzeiten<br />
ein herausragendes Leistungsvolumen besitzt, bei gleichzeitig<br />
höherer Sicherheit und mehr Komfort.<br />
INHOUSE-KOMPETENZEN TREIBEN INNOVATIVE<br />
ENTWICKLUNGEN VORAN<br />
Für das gemeinsame Entwicklungsprojekt setzt Weber-Hydraulik<br />
auf seine langjährige Expertise und den Einsatz modernster<br />
Fertigungs- und Engineering-Verfahren. In Zusammenarbeit<br />
mit Ingenieuren von Jungheinrich und aus mehreren Weber-<br />
Standorten wurde an dem Konzept für den neuen Fahrwerkszylinder<br />
getüftelt.<br />
„Unsere hydraulischen Lösungen werden individuell mit unseren<br />
Kunden entwickelt und angepasst. Dafür bündeln wir<br />
auch unsere fachübergreifenden Inhouse-Kompetenzen, um<br />
auf die spezifischen Kundenbedürfnisse einzugehen und optimale<br />
Ergebnisse zu erzielen“, sagt Sebastian Gärtner, Leiter des<br />
Segments Material Handling bei Weber-Hydraulik. „Dieses Konzept<br />
hat sich auch in dem Projekt mit Jungheinrich wieder bewiesen.<br />
Somit konnte die Serienreife eines komplett neuen Zylinders<br />
in nur eineinhalb Jahren gelingen.“<br />
Richard Schwarz, Hydraulikingenieur bei Jungheinrich,<br />
ergänzt: „Wir danken Weber-Hydraulik für die flexible und engagierte<br />
Entwicklungspartnerschaft für diesen speziellen Zylinder.<br />
Der Neuheitsgrad der Komponente ist sehr hoch und die<br />
Serieneinführung konnte nur durch eine intensive Zusammenarbeit<br />
zwischen den Fahrzeug- und Hydraulikexperten sowohl<br />
bei Jungheinrich als auch bei Weber-Hydraulik gelingen. So ist<br />
eine intensiv durchdachte und für unsere Anforderungen hervorragend<br />
geeignete Lösung entstanden.“<br />
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Birmingham, UK +44 121 333 1800<br />
Changzhou, China +86 519 6988 1200<br />
São Paulo, Brasilien +55 11 4786 4555<br />
Eussenheim, DE +49 9353 9855 86<br />
Karlsruhe, DE +49 721 2048 3493<br />
Zweibrücken, DE +49 6332 79 2350<br />
© <strong>2022</strong> HydraForce, Inc.
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ZUVERLÄSSIGER FILTER<br />
MOBILE MASCHINEN<br />
Anlagen, die rauen Umgebungs- und<br />
Betriebsbedingungen ausgesetzt sind müssen<br />
mit zuverlässigen Hydraulikfiltrationsprodukten<br />
geschützt werden. Diese sollten strengen<br />
Zertifizierungsanforderungen entsprechen und<br />
planmäßig geliefert werden, um rund um die Uhr<br />
feste Wartungsintervalle zu gewährleisten.<br />
Ungeplante Ausfallzeiten von Maschinen können<br />
schwerwiegende Auswirkungen auf den<br />
Bergbaubetrieb und vor allem die Sicherheit der<br />
Arbeiter haben.<br />
Im Bergbau sind Maschinen mit hydraulischen Komponenten<br />
betriebskritisch. Wartungsintervalle werden nach einem festen<br />
Zeitplan durchgeführt. Das bedeutet, dass die Hydraulikfilter<br />
bis zum nächsten Austausch für eine bestimmte Zeitspanne<br />
in Betrieb sind und dass die Filterelemente bei Bedarf unabhängig<br />
von der Uhrzeit oder dem Wochentag am Wartungsstandort<br />
verfügbar sein müssen.<br />
Darüber hinaus müssen die Filter strenge Qualitäts- und Leistungsstandards<br />
erfüllen, die sowohl vom Hersteller als auch vom<br />
Gesetzgeber für den Bergbau vorgeschrieben sind. Schließlich<br />
benötigen Kunden zuverlässige Wartungsdienste und -produkte.<br />
Eaton Filtration arbeitet in diesem Bereich mit einem der europaweit<br />
größten Hersteller von Bergbaumaschinen und -geräten, die<br />
bei der Gewinnung von Kupfer, Kohle und anderen Rohstoffen<br />
eingesetzt werden, zusammen. Das Unternehmen beschäftigt<br />
2 500 Mitarbeiter und erzielt einen Jahresumsatz in Milliardenhöhe.<br />
Die Maschinen des Unternehmens sind für den Bergbau unverzichtbar,<br />
und ungeplante Ausfallzeiten können die Förderung<br />
beeinträchtigen und potenzielle Sicherheitsrisiken schaffen.<br />
FILTERWECHSEL VERKÜRZT<br />
WARTUNGSINTERVALLE<br />
Die Filterelemente sind für die typischen Fluide (ISO VG 32<br />
und 46), Betriebstemperaturen von 20 bis 70 °C, einen Betriebsdruck<br />
von bis zu 10 bar und Durchflussraten zwischen 100 und<br />
400 l/min ausgelegt.<br />
Die Leistung der ursprünglich vom Hersteller spezifizierten Filter<br />
war nicht akzeptabel, was zu einem häufigeren Austausch außerhalb<br />
der geplanten Wartungsintervalle und zu längeren wartungsbedingten<br />
Ausfallzeiten führte. Das wirkte sich negativ auf<br />
die Produktivität der Mine aus. Die Suche nach einem geeigneteren<br />
Ersatz erforderte umfangreiche Zertifizierungstests sowie Lagerbestands-<br />
und Liefervereinbarungen für die neuen Produkte.<br />
FILTERELEMENTE MIT ZERTIFIZIERUNG<br />
Die Ingenieure des Kunden und Techniker von Eaton arbeiteten<br />
zusammen und spezifizierten und zertifizierten vier verschiedene<br />
Größen der TEF-Rücklauffilter von Eaton, um die gesamte<br />
Produktionspalette von Bergbaufahrzeugen abzudecken. Die<br />
Zertifizierungstests wurden vom Maschinenhersteller unter der<br />
42 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
HYDRAULIKFILTER<br />
Aufsicht des Werksleiters durchgeführt, der für die Wartung<br />
der Maschinen in einer großen Kupfermine verantwortlich<br />
ist. Es wurden Daten zur Standzeit der Filter, zur Ölreinheit<br />
und zu Maschinenausfällen gesammelt.<br />
Mit einem Betriebsdruck von bis zu 10 bar lässt sich der<br />
auf dem Tank montierte TEF-Rücklauffilter von Eaton mühelos<br />
warten. Beim Austausch des 01.E-Filterelements verhindert<br />
eine abnehmbare Verbindung zwischen Filteroberteil<br />
und Filtertopf, dass verunreinigtes Fluid zurück in den Behälter<br />
fließt. Der Rücklauffilter ist mit visuellen und elektrischen<br />
Differenzdruckanzeigen ausgestattet, mit denen die<br />
Leistung überwacht werden kann.<br />
TEF-Rücklauffilter von Eaton zählen mittlerweile zur Standardausrüstung<br />
der von Ladern, Muldenkippern, Verankerungsfahrzeugen,<br />
Bohrwagen und anderen mobilen Geräten<br />
des Unternehmens und sind als Ersatzteile spezifiziert. Die<br />
Filterelemente werden von den Eaton-Distributoren gelagert und<br />
termingerecht geliefert.<br />
POSITIVE TESTERGEBNISSE<br />
TEF-Rücklauffilter von Eaton benötigen nach Firmenangaben im<br />
Vergleich zu den ursprünglich vom Hersteller verwendeten Filtern<br />
um bis zu 40 Prozent weniger Filterelemente. Nachfolgende<br />
Tests bestätigten abermals die überlegene Leistung der TEF-Filter<br />
von Eaton und sie gehören weiterhin zur Standardausrüstung<br />
der Bergbaufahrzeuge des Unternehmens.<br />
Eaton pflegt dank der guten Leistung der TEF-Rücklauffilter in<br />
den Fahrzeugen des Unternehmens langfristige Geschäftsbeziehungen<br />
zum Unternehmen und zu vielen seiner Bergbaukunden.<br />
Seit dem Umstieg auf TEF-Filter von Eaton wurden keine Filtrationsprobleme<br />
gemeldet. Das Unternehmen verwendet in seinen<br />
Fahrzeugen auch andere Filtrationsprodukte von Eaton für Hochund<br />
Mitteldruckanwendungen, mit ähnlich einheitlichen Ergebnissen.<br />
Bilder: Eaton / Getty Images<br />
www.eaton.com/filtration<br />
01 02<br />
01 Beim Austausch des Filterelements der Rücklauffilter verhindert<br />
eine abnehmbare Verbindung zwischen Filteroberteil und Filtertopf ein<br />
Zurückfließen von verunreinigtem Öl in den Tank<br />
02 Die 01.E-Filterelemente in den TEF-Rücklauffiltern ermöglichen<br />
den störungsfreien Betrieb bei der Filtration von abrasiven Fluiden,<br />
Kühlschmiermitteln oder Fluiden auf Wasserbasis<br />
POINTIERT<br />
RÜCKLAUFFILTER BENÖTIGEN WENIGER<br />
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EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
EFFIZIENZBEWERTUNG VON AUTOMATISIERT<br />
ERKANNTEN TÄTIGKEITEN EINES HYDRAULIKBAGGERS<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
1 EINLEITUNG<br />
Der Wirkungsgrad von hydraulischen Antriebssystemen in mobilen<br />
Arbeitsmaschinen wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Neben den<br />
Materialeigenschaften, den Witterungsbedingungen und dem Arbeitszyklus, ist der<br />
Bedienereinfluss von großer Bedeutung. Daraus resultieren unterschiedliche<br />
Betriebspunkte, die vom Antriebssystem umzusetzen sind. Bei<br />
Effizienzbetrachtungen ist die Verwendung von standardisierten, durch Messungen<br />
gewonnenen oder synthetisch erzeugten Arbeitszyklen Stand der Technik. Dabei<br />
wird nur ein kleiner Ausschnitt des realen Nutzungsprofils berücksichtigt. Dieser<br />
Beitrag beschäftigt sich mit der Prozessmustererkennung (PME) und der<br />
häufigkeitsbasierten Effizienzbewertung, um genauere Informationen und<br />
Schlussfolgerungen für die Antriebsauslegung mobiler Arbeitsmaschinen zu<br />
gewinnen. Am Beispiel eines 18 t Mobilbaggers wird ein Erkennungssystem mittels<br />
Hidden-Markov-Modellen (HMM) und ein Effizienzbewertungsverfahren mittels<br />
Rückwärtssimulation von gemessenen Betriebspunkten beschrieben.<br />
Hydraulische Antriebe besitzen eine betriebspunktabhängige<br />
Wirkungsgradcharakteristik. Aus dieser resultiert ein anwenderspezifischer<br />
Primärenergiebedarf. Daher ist es wichtig, neben der<br />
Kenntnis des Betriebsprofils einer Baumaschine, auch Informationen<br />
über die Effizienz jeder ausgeführten Aufgabe (Muster) zu<br />
erhalten, um diese Daten sowohl in den maschinen- oder komponentenseitigen<br />
Entwicklungsprozess als auch in den laufenden<br />
Betrieb einfließen zu lassen. Die Energieeffizienz einer mobilen<br />
Maschine muss daher unter Berücksichtigung des jeweiligen<br />
Einsatzspektrums anhand von Häufigkeitsverteilungen der Betriebspunkte<br />
analysiert und bewertet werden. Um dieses Ziel zu<br />
erreichen, wurden zwei Teilaufgaben bearbeitet:<br />
1. Die modellbasierte Effizienzbewertung des Antriebssystems<br />
anhand von häufigkeitsbasierten Betriebspunktdaten der parallel<br />
betriebenen Achsen<br />
2. Die Prozessmustererkennung zur automatisierten Erfassung<br />
der Häufigkeit sowie der Start- und Endzeitpunkte der ausgeführten<br />
Tätigkeiten (Muster)<br />
44 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
2 STAND DER TECHNIK<br />
MUSTERERKENNUNG<br />
Die Mustererkennung mit ihren verschiedenen mathematischen<br />
Methoden und Ansätzen ist neben anderen Techniken dem maschinellen<br />
Lernen zuzuordnen [1]. Die verschiedenen Methoden<br />
der Mustererkennung haben immer die gleiche Aufgabe zu lösen,<br />
welche sich aus verschiedenen Teilschritten zusammensetzt. Zunächst<br />
erfolgt eine Datenvorverarbeitung (z. B. Frequenzfilterung)<br />
eines Datensignals im sogenannten Analyzer mit anschließender<br />
Übertragung in den Merkmalsraum. Diese Merkmale<br />
werden Klassen zugeordnet. Die Klassifikation stellt dann die<br />
verschiedenen Muster dar, die es zu erkennen gilt [12]. Es gibt eine<br />
große Anzahl von Algorithmen, welche immer bezüglich der<br />
Anforderungen an die Erkennungsaufgabe gewählt werden müssen<br />
(z. B. Template-Matching-Verfahren, künstliche neuronale<br />
Netze, Support Vector Machines (SVM), Entscheidungsbäume,<br />
Nearest Neighbour-Klassifikation, Hidden Markov Models<br />
(HMM)). Diese Algorithmen werden bereits erfolgreich in Bereichen<br />
wie der Sprach-, Gesten- und Handschrifterkennung eingesetzt<br />
[5] [10] [20] [28]. Im Bereich der mobilen Maschinen zeigt<br />
Wünsche in [27] die Erkennung von Zyklen an einem Radlader.<br />
Mit CAN-Bus-Signalen wird eine Hauptkomponentenanalyse mit<br />
Hilfe eines Sliding Windows durchgeführt. Basierend auf der<br />
ersten Hauptkomponente werden verschiedene Aktivitäten identifiziert.<br />
Die durchgeführten Untersuchungen zeigen eine hohe<br />
Sensitivität der Erkennungsrate bezüglich der verwendeten Fenstergröße.<br />
Offen bleibt, ob die Hauptkomponenten als Klassifikationsmerkmale<br />
für die Identifikation komplexer Bewegungsabläufe<br />
mehrerer parallel betriebener Lasten geeignet sind.<br />
Keller beschreibt in [17] die Möglichkeit, einen Ladezyklus<br />
eines Minibaggers zu erkennen. Aufgrund der Einfachheit des Algorithmus<br />
wird die Methode des Entscheidungsbaums verwendet.<br />
Es werden 16 Ladezyklen an einer Testmaschine durchgeführt<br />
und die vorhandenen Messgrößen aufgezeichnet. Mit<br />
diesen Daten wird dann ein Algorithmus trainiert, der die Zuordnung<br />
des Aktivitätslabels durchführt. Es werden die Teilprozesse<br />
Leerlauf, Fahren, Entladen, Schwenken und Graben gelabelt. In<br />
der anschließenden Erkennungsphase untersucht er mit 20 % der<br />
aufgezeichneten Daten die Genauigkeit der berechneten Abläufe<br />
und den Einfluss der vorhandenen Signale auf der Maschine. Im<br />
Ergebnis werden die Joystick-Signale als die einflussreichsten Signale<br />
identifiziert.<br />
In [21] wird die Eignung des Template-Matching-Verfahrens<br />
und der HMM zur Definition von Kundennutzungsprofilen gezeigt.<br />
Dabei zeigen HMM die besten Ergebnisse bei der Erkennung<br />
von Sequenzen unterschiedlicher Länge.<br />
Die beschriebenen Beispiele zeigen jeweils nur die Erkennung<br />
von einzelnen Arbeitszyklen. Relevante Punkte für das in diesem<br />
Beitrag verfolgte Ziel, wie die Bestimmung der Zyklusdauer, die<br />
Erkennung unterschiedlicher Zyklen, das Lernen unbekannter<br />
Abläufe und die Auswertung der erkannten Abläufe werden nicht<br />
berücksichtigt. Der vorliegende Beitrag beschreibt eine diesbezügliche<br />
Weiterentwicklung des Standes der Technik.<br />
01<br />
02<br />
03<br />
Validierungsobjekt Liebherr A918 – Graben-Zyklus<br />
Sensorsignal und zugeordneter Zustandsverlauf<br />
Prinzip der Stapelzählung<br />
EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
Aufgrund der großen Heterogenität mobiler Maschinen ist es<br />
sehr schwierig, spezifische Methoden zur Bewertung der Energieeffizienz<br />
zu definieren. Darüber hinaus haben sowohl die<br />
Maschinenbediener:innen einen großen Einfluss auf den Energieverbrauch<br />
der Maschine als auch die Faktoren Maschinengröße,<br />
Alter der Maschine und Wartungszustand [18]. Heute gibt es<br />
jedoch mehrere Methoden und Leitlinien zur Bewertung des<br />
Kraftstoffverbrauchs für verschiedene Arten mobiler Maschinen.<br />
Es können drei Ansätze unterschieden werden:<br />
n Direkte Kraftstoffmessung [11], [19], [22], [26]<br />
n Subsystemtests [4]<br />
n Modellbasierte Methoden [6–9], [13], [14], [18], [23], [25]<br />
Während im ersten Fall Messungen im realen Einsatz unter Zu-<br />
www.oup-fluidtechnik.de <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 45
EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
04<br />
Kombinationsfolge der 16 Graben-Zyklen<br />
Periodizität ist an den Positionssignalen der Achsen Ausleger,<br />
Stiel, Löffel und Drehwerk zu erkennen.<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
hilfenahme zuvor synthetisch definierter Zyklen durchgeführt<br />
werden, basieren die Verfahren im zweiten und dritten Fall auf<br />
Referenzzyklen.<br />
Mieth zeigt, dass es am sinnvollsten erscheint, eine kleine, repräsentative<br />
Anzahl aus der Menge aller gemessenen Zyklen auf<br />
der Basis der Dichteverteilungsfunktion für die Effizienzbewertung<br />
zu verwenden. Mit diesem Ansatz konnte eine sehr gute<br />
Übereinstimmung in der Lastverteilung des Stielzylinders erzielt<br />
werden, indem nur 10 statt aller 92 gemessenen Zyklen verwendet<br />
wurden [18]. Für den Fahrantrieb einer mobilen Maschine wurde<br />
ein ähnlicher Ansatz in [15], [16] entwickelt. Jähne stellt Simulationsmodelle<br />
für verschiedene Getriebestrukturen auf und leitet<br />
durch Variation der Modelleingangsgrößen Wirkungsgradkennfelder<br />
ab (f(v_i,F_i)). Aus diesen und den gemessenen Betriebspunkthäufigkeitsdaten<br />
kann die Systemeingangsleistung berechnet<br />
werden. Eine Übertragbarkeit auf Systeme mit mehreren Verbrauchern<br />
an einer gemeinsamen Versorgung ist jedoch nicht möglich.<br />
Im vorliegenden Beitrag werden alternative Berechnungsmöglichkeiten<br />
aufgezeigt, um diesen Fall abzudecken. Der Begriff „Effizienzmodell“<br />
wird in diesem Zusammenhang eingeführt.<br />
3 VALIDIERUNGSOBJEKT<br />
Die Validierung der Methodik zur Effizienzbewertung, einschließlich<br />
der Erkennung von Prozessmustern, wurde an einem<br />
Mobilbagger der Firma Liebherr durchgeführt. Die Maschine ist<br />
mit einem LUDV-Ventilsystem und einem hydraulisch-mechanischen<br />
Load-Sensing-Konzept zur Pumpenverstellung ausgestattet.<br />
Es wurden Messreihen mit 16 Graben-Zyklen mit den<br />
entsprechenden Fluss- und Potentialgrößen an den Hauptachsen<br />
Ausleger, Stiel, Löffel und Schwenkwerk verwendet. Diese Zyklen<br />
sind in Auszügen (vier von 16 Zyklen) in Bild 01 dargestellt. Die<br />
4 PROZESSMUSTERERKENNUNG<br />
Die für diesen Beitrag verwendeten Hidden-Markov-Modelle<br />
(HMM) eignen sich im Besonderen für die Anwendung im Bereich<br />
mobiler Arbeitsmaschinen, da diese mit stark schwankenden Zyklusdauern<br />
zurechtkommen und darüber hinaus die Möglichkeit<br />
bieten, eine Steigerung der Erkennungsqualität durch<br />
eine Parameteranpassung im Betrieb zu erreichen [21]. HMM<br />
sind stochastische Rechenmodelle, welche die Eigenschaft besitzen,<br />
Zustände zu beobachtbaren Parametern (Sensorsignalen)<br />
zuzuordnen. Dazu kann das zu ermittelnde Prozessmuster (Menge<br />
ähnlicher Lastzyklen) der Reihenfolge einer zeitlichen Folge<br />
von Zuständen zugeordnet werden, die eine beliebige Anzahl n<br />
annehmen kann.<br />
Bild 02 zeigt diesen Zusammenhang mit der Zuordnung von<br />
n = 4 Zuständen zum Zeitsignal von vier 90 °-Graben-Zyklen, welche<br />
durch die Drehzahl des Schwenkwerks repräsentiert werden.<br />
Nachdem das HMM aus den Sensorsignalen die Abfolge der<br />
Zustände berechnet hat, kann die Zählung der Muster erfolgen.<br />
Diese erfolgt über die Auswertung des berechneten Treppenverlaufes<br />
wobei ein Muster gezählt wird, wenn alle Stufen der<br />
Treppe durchlaufen sind (vgl. Bild 03). Im Ergebnis liegen der<br />
Start- und der Endzeitpunkt sowie die Dauer des Zyklus vor.<br />
Bevor diese Erkennung erfolgen kann, muss das HMM trainiert<br />
werden. Dazu muss zunächst die Zustandsfolge den Trainingsdaten<br />
zugeordnet werden. Dabei wird das gleiche Sensorsignal<br />
wie in der späteren Erkennungsphase genutzt. In der<br />
Trainingsphase lernt das HMM die Zuordnung der vordefinierten<br />
Zustandsfolge zum Verlauf des Sensorsignals. Dafür ist aber<br />
nicht jedes beliebige Sensorsignal geeignet, sondern nur jene,<br />
bei welchen die Streuung der Messwerte zwischen zwei verschiedenen<br />
Zuständen größer ist als innerhalb des Zustandes.<br />
Das variiert wiederum für verschiedene PM, sodass nicht pauschal<br />
ein Sensorsignal für die Erkennung unterschiedlicher Tätigkeiten<br />
genutzt werden kann. Die Eignung muss für jedes PM<br />
über eine Diskriminanzanalyse bestimmt werden, was vor allem<br />
für das Erlernen unbekannter Muster problematisch ist. Um<br />
dem zu begegnen, wurde eine neue Methode, die Quadrantenmethode<br />
(QM), zur Datenvorverarbeitung entwickelt [24], welche<br />
die Entkopplung von Sensorsignalen realisiert. Dabei wird<br />
für jeden Verbraucher der aktuelle Betriebspunkt im Drehzahl-<br />
Kraft- bzw. Drehzahl-Drehmoment-Diagramm (Fluss- und Potentialgrößen)<br />
herangezogen. Genutzt werden aber nicht die<br />
absoluten Werte, vielmehr wird der aktuelle Quadrant des Verbrauchers<br />
in jedem Zeitschritt betrachtet. Die Quadranten aller<br />
betrachteten Verbraucher ergeben für jeden Zeitschritt eine ein-<br />
05 Ergebnis der Erkennung der A918 – Daten<br />
06 Ergebnis der Erkennung der CASE WX 185-Daten<br />
46 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
deutige Kombination, welche als Datenpunkt genutzt<br />
wird. Die für die jeweiligen Zeitschritte<br />
ermittelten Datenpunkte ergeben ein Zeitsignal,<br />
welches nach einer Klassierung (64 Klassen) als<br />
Beobachtungssignal für das Training und die Anwendung<br />
des HMM zum Einsatz kommt. In Bild 04<br />
ist die Kombinationsfolge mit 3 Verbrauchern<br />
(Ausleger, Stiel, Löffelzylinder) der 16 Zyklen des<br />
untersuchten Hydraulikbaggers dargestellt.<br />
07<br />
Konzept der Effizienzmodellierung<br />
VALIDIERUNG<br />
Das Modell ist so konzipiert, dass es sowohl online<br />
als auch offline als Datenauswertungstool genutzt<br />
werden kann. Für die gezeigten Ergebnisse wird das Online-Modell<br />
verwendet, welches in Simulink implementiert ist. Bild 05<br />
zeigt das Erkennungsergebnis von 16 90 °-Graben-Zyklen des<br />
Baggers. Die Erkennungsrate beträgt 93 %, da 15 der 16 Zyklen<br />
durch das HMM erkannt werden. Die rote Linie ist die berechnete<br />
Zustandsfolge, welche sich treppenförmig ausbildet. Der<br />
letzte Zyklus wird nicht erkannt, da kein nachfolgender Zyklus<br />
das HMM einen Zustand berechnen lässt, der das Ende dieses<br />
Zyklus und den Beginn des neuen indiziert. Interessant ist das<br />
Ergebnis, welches in Bild 06 abgebildet ist. Es zeigt das Erkennungsergebnis<br />
des zuvor trainierten Erkennungssystems für<br />
Prozessdaten eines anderen Baggers (CASE WX 185). Diese Daten<br />
enthalten acht 90 °-Graben-Zyklen und acht Zyklen Planum<br />
ziehen. Es können fünf der acht enthaltenen 90 °-Graben-Zyklen<br />
erkannt (2, 3, 5, 6, 7) werden, was durch die QM-Methode ermöglicht<br />
wird. Die Zyklen 1 und 4 werden ebenfalls erkannt,<br />
aber die Zeitdauern nicht korrekt bestimmt. Der letzte erkannte<br />
Zyklus (8) wird falsch detektiert. Positiv einzuordnen ist, dass<br />
kein Zyklus des Planumziehens erkannt wird. Trotz geringer<br />
Trennschärfe zwischen diesen sich ähnelnden Bewegungsabläufen<br />
der beiden PM erfolgt keine Fehlerkennung als 90 ° Graben-Zyklus.<br />
Erwartungsgemäß wird der Treppenverlauf für die 90 °-Graben-Zyklen<br />
weniger eindeutig als in Bild 05 berechnet. Obwohl<br />
die Rahmenbedingungen der betrachteten Messverläufe stark<br />
differieren (Maschinen, Bediener:in, Dauer, Last), können die<br />
einzelnen Zyklen durch das HMM identifiziert werden.<br />
Das Modell wird auf einem Steuergerät (STW ESX-3XM) implementiert<br />
und sowohl in einem Hardware-in-the-Loop-Prüfstand<br />
als auch auf dem Bagger eingesetzt. Da der A918 für Validierungszwecke<br />
nicht zur Verfügung stand, wurde der CASE WX 185 und<br />
ein entsprechendes echtzeitfähiges Modell verwendet. Mit der<br />
Online-Anwendung können die gezeigten Erkennungsergebnisse<br />
in Echtzeit erzielt und die Betriebspunkte sowie die Dauer jedes<br />
einzelnen Zyklus in einer Matrix gespeichert werden. Damit wird<br />
die Datengrundlage für die im folgenden Kapitel beschriebene<br />
Effizienzbewertung geschaffen.<br />
5 EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
08<br />
Vereinfachter Hydraulikschaltplan<br />
Eine wichtige Voraussetzung für die Effizienzanalyse ist die Wahl<br />
der Systemgrenze. In diesem Beitrag soll zunächst die mechanische<br />
Leistung der Aktoren (Zylinder, Motoren) als Systemgrenze<br />
herangezogen werden. Messungen von Zylinder- oder Motordrücken<br />
sind in der Praxis leicht zu realisieren. Weiterführend können<br />
daraus die Zylinderkräfte/Motordrehmomente berechnet<br />
werden. Die notwendige Sensorik zur Messung von Geschwindigkeiten<br />
und Drehzahlen der Abtriebe ist teilweise im Zuge der steigenden<br />
Automatisierung bereits verbaut. Ist dies nicht der Fall<br />
oder technisch schwieriger, wie bei Löffelzylindern an Baggern,<br />
müssen alternativ Schätzwerte aus den gemessenen Joystickauslenkungen<br />
herangezogen werden. Für ein praktikables Effizienzmodell<br />
sollte die zweite Systemgrenze in Abhängigkeit von den<br />
verfügbaren Daten für die Modellierung oder Messung flexibel<br />
gestaltet werden und zwischen Kraftstoffverbrauch am Motor,<br />
mechanischer Wellenleistung des Motors und hydraulischer Leistung<br />
der Pumpe(n) liegen. Prinzipiell ist es auch denkbar, die<br />
Maschine mit maximaler Sensorik auszustatten und ein einfaches<br />
Monitoring über die Einsatzdauer zu ermöglichen. Damit ist jedoch<br />
nur eine Ist-Stand-Analyse möglich. Mit einem Effizienzmodell<br />
wie hier im Folgenden dargestellt, ergeben sich gegenüber<br />
dem einfachen Monitoring folgende Analysemöglichkeiten:<br />
1. Berechnung der erforderlichen Eingangsleistung in Abhängigkeit<br />
von der gewählten Systemgrenze für beliebige Systemkonfigurationen<br />
2. Identifikation der wesentlichen Verluststellen im System<br />
3. Unterstützung im Engineering-Prozess, um die energetisch optimale<br />
Antriebsstruktur für bestimmte Aufgaben zu finden.<br />
Die Besonderheit gegenüber der klassischen Simulation ist die<br />
Rückwärtsberechnung der Zustandsgrößen im System auf Basis<br />
der gemessenen Betriebspunkte. Während in der klassischen<br />
Systemsimulation z. B. die Motordrehzahl, der Pumpenschwenkwinkel<br />
und die Auslenkung der Ventilschieber vorgegeben<br />
werden, woraufhin die Geschwindigkeiten der Achsen entsprechend<br />
den einwirkenden Lasten angepasst werden, müssen<br />
diese Größen nun auf Basis der vorgegebenen Kräfte und<br />
Geschwindigkeiten berechnet werden. Das Prinzip des Effizienzmodells<br />
zeigt Bild 07. Um praktikabel zu sein, sollte das<br />
Effizienzmodell das statische Verlustverhalten des Systems<br />
erfassen, leicht parametrisierbar sein und die Lösung innerhalb<br />
von Sekunden berechnen.<br />
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EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
5.1 SYSTEMBESCHREIBUNG<br />
Das Load-Sensing-System mit nachgeschalteten Druckwaagen ist<br />
ein auf dem europäischen Markt weit verbreitetes Hydrauliksystem<br />
für Mobilbagger. Auch die hier verwendete Maschine enthält<br />
dieses Antriebssystem. Im Einzelnen besteht es aus einer hydraulisch-mechanisch<br />
gesteuerten Load-Sensing-Pumpe in Verbindung<br />
mit einem Dieselmotor, einem LUDV-Ventilblock,<br />
Rohrbruchsicherungsventilen und hydraulisch-mechanischen<br />
Joysticks. Entsprechend des 90 °-Graben-Zyklus werden die<br />
Hauptverbraucher Ausleger, Stiel, Löffel und Schwenkwerk berücksichtigt,<br />
die alle ventilgesteuert sind und von einer Pumpe<br />
versorgt werden. Da die Rückwärtsberechnung des hydraulischen<br />
Drucks an der Pumpe das größte Problem darstellt, steht<br />
diese im Folgenden im Mittelpunkt. Ein vereinfachtes hydraulisches<br />
Schaltbild eines beispielhaft gewählten Zwei-Verbraucher-<br />
LUDV-Systems ist in Bild 08 dargestellt.<br />
Dieses kann in fünf Abschnitte mit den folgenden Gleichungen<br />
für stationäre Elemente unterteilt werden:<br />
1. Blendenöffnung (MB)<br />
2. Druckkompensatoren (IDW)<br />
3. Ventilkanten (RN)<br />
4. Aktoren mit aufsteigender Nummerierung<br />
Dabei sind der Zylinderraumdruck p i,A/B<br />
, die Zwischendrücke<br />
p i,1/2<br />
, der Ventilhub y i<br />
, der IDW-Hub y i,IDW<br />
und der Pumpendruck<br />
p p<br />
unbekannte Größen.<br />
Es wird deutlich, dass das Gleichungssystem prinzipiell lösbar<br />
ist, da Determiniertheit vorliegt (sieben Gleichungen und sieben<br />
unbekannte Größen). Aufgrund der Unstetigkeiten (Öffnung der<br />
Saugventile, maximaler Lastdruck in Gl. (3)), der Nichtlinearitäten<br />
(Wurzelfunktion in den Strömungsgleichungen und A(y)-<br />
Charakteristik der Steuerkanten) ist eine direkte Invertierung der<br />
Eingangs- und Ausgangsgrößen unmöglich.<br />
Um dieses Problem zu lösen, wurden drei verschiedene Varianten<br />
von Effizienzmodellen entwickelt, die folgendermaßen bezeichnet<br />
werden:<br />
n Serielle Iteration<br />
n Parallele Iteration<br />
n Blackbox-Modell<br />
Die Methoden eins und zwei gehören zur Kategorie der lightgrey-Box-Modelle,<br />
da sie auf den statischen Systemgleichungen<br />
beruhen und Kennlinien der Ventile enthalten. Beide Methoden<br />
verwenden die oben beschriebenen Gleichungen. Die serielle<br />
Iteration verwendet das Bisektionsverfahren für iterative<br />
Lösungen. Bei dem Modell der „parallelen Iteration“ werden bestehende<br />
„klassische Vorwärtsmodelle“ verwendet und die Potentialgrößen<br />
so lange variiert, bis alle Bilanzgleichungen annähernd<br />
Null sind. Zu diesem Zweck wird ein mehrdimensionales<br />
Newton-Iterationsverfahren angewandt. Der Nachteil dieser Methode<br />
ist, dass die Lösung der Newton-Methode stark vom Startwert<br />
der Iteration abhängt. Dem gegenüber steht die Methode<br />
der Black-Box-Modellierung. Hier geht es darum, die Beziehung<br />
zwischen den Betriebspunkten an den Verbrauchern und an der<br />
Pumpe auf der Grundlage von Messdaten oder eines bereits vorhandenen<br />
komplexen Systemsimulationsmodells zu trainieren.<br />
Mit diesem Modell lassen sich dann schnell weitere Betriebspunkte<br />
simulieren. Eine physikalische Parametrierung ist jedoch<br />
nicht notwendig. Die drei Methoden wurden in Matlab implementiert<br />
und dann mit den gemessenen Betriebspunkten der<br />
Pumpe verglichen.<br />
In [2] konnte gezeigt werden, dass das Black-Box-Modell die<br />
geringste Rechenzeit benötigt und die höchste Genauigkeit erreicht.<br />
Allerdings nimmt die Genauigkeit bei stark vom Trai-<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
5. Nachsaugventile (NS)<br />
6. Zusätzlich gelten die folgenden Bilanzgleichungen:<br />
09<br />
Schema des entwickelten Programms für das Effizienzmodell<br />
„serielle Iteration“<br />
48 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
ningsdatensatz abweichenden Messdaten in hohem Maße ab<br />
und eine Interpretierbarkeit aufgrund fehlender physikalischer<br />
Zusammenhänge ist nicht gegeben. Vergleicht man die beiden<br />
iterativen Verfahren miteinander, so ist die serielle Iteration aufgrund<br />
ihrer besseren Genauigkeit und höheren Geschwindigkeit<br />
zu bevorzugen. Im Folgenden wird exemplarisch auf die serielle<br />
Iteration detaillierter eingegangen.<br />
10<br />
Ergebnisse des Effizienzmodells „Serielle Iteration“<br />
5.2 DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES SERIELLEN<br />
ITERATIONSMODELLS<br />
Bild 09 zeigt den grundsätzlichen Ablauf des entwickelten Programms.<br />
Dieses ist im Prinzip in zwei Berechnungsphasen unterteilt.<br />
Im ersten Teil wird der Pumpendruck berechnet. Zur Bestimmung<br />
des Ventilhubs wird angenommen, dass der eingestellte<br />
LS-Druck, der über die Druckwaage und die Dosierblende abfällt,<br />
konstant ist. Der für die Bewegung erforderliche Volumenstrom,<br />
der von der Pumpe gefördert werden muss, ergibt sich aus dem<br />
Produkt von Zylinderfläche und Zylindergeschwindigkeit. Aus<br />
dem Druck und dem Volumenstrom lässt sich der Ventilhub bestimmen.<br />
Da die Druckwaage und das Hauptventil nicht mechanisch<br />
gekoppelt sind, muss die Druckwaage sowohl hydraulisch<br />
als auch mechanisch abgeglichen werden. Mit dem so ermittelten<br />
Ventilhub ist es nun möglich, alle anderen Größen vom Tank aus<br />
rückwärts zu berechnen und eine Aussage über den erforderlichen<br />
Pumpendruck für jeden Verbraucher zu erhalten. Der<br />
höchste ermittelte Pumpendruck stellt den Pumpendruck dar, der<br />
eingestellt wird. Im zweiten Teil des Programms werden die Volumenströme,<br />
Drücke und Ventilhübe der weniger belasteten Verbraucher<br />
berechnet. Dabei wird der Ventilhub so lange variiert,<br />
bis die Geschwindigkeit des Zylinders bei einem gegebenen Pumpendruck<br />
annähernd dem Messwert entspricht.<br />
BESONDERE BERÜCKSICHTIGUNG DER<br />
STEUERKANTENGEOMETRIE<br />
Die Abbildung des Öffnungsquerschnitts in Abhängigkeit vom<br />
Ventilhub A(y) spielt vor allem im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen<br />
eine zentrale Rolle, da die Ventile für den bedienergeführten<br />
Prozess ausgelegt sind und somit sowohl einen Feinsteuerbereich<br />
als auch einen Bereich hoher Geschwindigkeiten in<br />
Kombination mit einer positiven Überdeckung umfassen. Darüber<br />
hinaus haben die Steuerkanten unterschiedliche Eigenschaften,<br />
um z. B. ziehende Lasten abzufangen. Für die Modellierung<br />
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die positive Überdeckung zunächst<br />
zu ignorieren, d. h. keine Systemzustände zu berechnen.<br />
Dies wird durch einfache IF-THEN-ELSE-Abfragen realisiert.<br />
Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Normierung vorzunehmen. Die<br />
Volumenstromverstärkung K i<br />
der einzelnen Steuerkanten enthält<br />
zum einen den Strömungskoeffizienten α, der ein empirischer<br />
Wert ist, um alle Verluste wie Flüssigkeitsreibung oder Turbulenz<br />
zu berücksichtigen. Dieser Faktor hängt hauptsächlich von der<br />
Reynoldszahl und der Geometrie der Steuerkanten ab. Realistische<br />
Werte für Ventile liegen im Bereich zwischen 0,6 und 0,8,<br />
wobei ein guter Näherungswert von 0,7 angenommen werden<br />
kann. Zum anderen enthält K i<br />
die Dichte, die mit ρ = 880 kg/m³<br />
angenommen wird.<br />
Je nach Systemaufbau sind weitere Besonderheiten bei der Modellierung<br />
eines Effizienzmodells zu berücksichtigen. Beispiele<br />
für die Behandlung von Eingangsdruckwaagen, Sekundärdruckbegrenzung<br />
und Regenerationsventilen können dem Abschlussbericht<br />
zum Forschungsprojekt [3] entnommen werden.<br />
5.3 ERGEBNISSE AM DEMONSTRATOR<br />
Die Ergebnisse des Effizienzmodells für das Testobjekt sind in<br />
Bild 10 dargestellt. Die Genauigkeit von 2 % des gesamten normierten<br />
Energieverbrauchs des Arbeitszyklus zeigt, dass das<br />
Effizienzmodell für weitere Untersuchungen verwendet werden<br />
kann. Die Rechenzeit von 182 s für 35.761 Betriebspunkte<br />
(= 357 s Dauer) ist akzeptabel und erfüllt die Anforderung „innerhalb<br />
weniger Sekunden“. Eine Übertragbarkeit auf andere<br />
Systeme, insbesondere Open-Center-Systeme mit vielen Volumenstromverteilungen,<br />
erscheint aus Sicht der Autoren nicht<br />
praktikabel. Hierfür werden andere Methoden wie echtzeitfähige,<br />
klassische Vorwärtsmodelle oder ein direktes Energiemonitoring<br />
mit wenigen modellbasierten Komponenten vorgeschlagen.<br />
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK<br />
In diesem Beitrag wird eine neue Methode vorgestellt, die die<br />
Analyse und Bewertung der Energieeffizienz von mobilen<br />
Maschinen anhand von häufigkeitsbasierten Betriebspunktverteilungen<br />
ermöglicht. Zunächst werden die auftretenden Arbeitszyklen<br />
und die Häufigkeit ihres Auftretens durch die Prozessmustererkennung<br />
(PME) ermittelt. Die Dauer der Zyklen und die<br />
darin enthaltenen Betriebspunkte werden gespeichert. Diese<br />
werden anschließend verwendet, um über das Effizienzmodell<br />
die Eingangsleistung des Antriebssystems rückwärts zu berechnen.<br />
Die beiden Teilsysteme PME und Effizienzbewertung sind in<br />
einem Gesamtsystem zusammengefasst, das es ermöglicht, mit<br />
geringem Aufwand ein besseres Verständnis für die Nutzung von<br />
Maschinen und die daraus resultierenden Belastungen des Antriebssystems<br />
zu erreichen. Es ist davon auszugehen, dass die automatisierte<br />
Erfassung und Verarbeitung der Anwendungsdaten<br />
ein kontinuierlicher Prozess ist, der nicht auf ein einzelnes Maschinenentwicklungsprojekt<br />
beschränkt bleibt. Der Aufbau einer<br />
statistisch abgesicherten Datenbasis mit entsprechendem Umfang<br />
dient somit dem Aufbau von Grundlagenwissen für die Konzeption<br />
und Auslegung zukünftiger Maschinengenerationen bzw.<br />
deren Komponenten und Subsysteme.<br />
Zur Fortführung der Arbeiten und Erweiterung der entstandenen<br />
Lösungen zu einer tieferen Musterklassifikation haben die<br />
Forschungsstellen einen Folgeantrag gestellt, der sich aktuell in<br />
der Begutachtung befindet.<br />
DANKSAGUNG<br />
Die präsentierten Forschungsarbeiten erfolgten innerhalb des<br />
Projektes „Häufigkeitsbasierte Effizienzbewertung“ (gefördert<br />
durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen<br />
„Otto von Guericke“ (AiF), Förderkennzeichen AiF-Nr.:<br />
19613 BR/1, organisiert in der Forschungsvereinigung Bauma-<br />
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EFFIZIENZBEWERTUNG<br />
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />
schinen und Baustoffanlagen e. V.). Die Autoren danken dem<br />
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) für<br />
die Bereitstellung der Mittel.<br />
Literaturverzeichnis<br />
[1] Aunkofer, Benjamin: Machine Learning vs Deep Learning – Wo liegt der<br />
Unterschied? URL https://data-science-blog.com/blog/2018/05/14/machinelearning-vs-deep-learning-wo-liegt-der-unterschied/.<br />
- abgerufen am <strong>2022</strong>-02-04.<br />
— Data Science Blog<br />
[2] Beck, Benjamin ; Koch, Oliver ; Ritz, Denis ; Starke, Martin ; Weber, Jürgen ;<br />
Will, Frank: Modellbasierte Entwicklung mobiler Maschinensysteme. In: 7.<br />
Fachtagung Baumaschinentechnik 2018. Dresden, 2018, S. 185–200<br />
[3] Beck, Benjamin ; Starke, Martin ; Weber, Jürgen ; Will, Frank: Häufigkeitsbasierte<br />
Effizienzbewertung parallel betriebener Antriebssysteme mobiler<br />
Arbeitsmaschinen (Abschlussbericht Nr. 19613 BR). Dresden : TU Dresden –<br />
Stiftungsprofessur für Baumaschinen, 2020<br />
[4] Berlenz, Stefan: Potentialanalyse bedarfsgerecht betriebener Nebenaggregate<br />
an einem Off-Highway-Motor, Forschungsberichte aus dem Institut für<br />
Kolbenmaschinen, Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Berlin : Logos<br />
Verlag, 2015 — ISBN 978-3-8325-4136-1<br />
[5] Dahl, George E. ; Yu, Dong ; Deng, Li ; Acero, Alex: Context-dependent<br />
pre-trained deep neural networks for large-vocabulary speech recognition.<br />
In: IEEE Transactions on audio, speech, and language processing Bd. 20, IEEE<br />
(2011), Nr. 1, S. 30–42<br />
[6] Deiters, Henning: Standardisierung von Lastzyklen zur Beurteilung der<br />
Effizienz mobiler Arbeitsmaschinen. Braunschweig, Technische Universität<br />
Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, 2009<br />
Formelzeichen und Abkürzungen<br />
1. Formelzeichen<br />
A mm² Fläche<br />
c N/mm Federkonstante<br />
e - Abweichung<br />
E J Energie<br />
F N Kraft<br />
K √(m³/kg) Volumenstromverstärkung<br />
n - Zählvariable<br />
p bar Druck<br />
P W Leistung<br />
Q l/min Volumenstrom<br />
s m Weg<br />
t s Zeit<br />
v m/s Geschwindigkeit<br />
y mm Schieberhub<br />
α – Strömungskoeffizient<br />
2 Indizes<br />
i<br />
max<br />
Zählvariable<br />
maximal<br />
2. Abkürzungen<br />
HMM<br />
IDW<br />
MB<br />
NS<br />
PME<br />
QM<br />
RN<br />
SVM<br />
Hidden-Markov-Modell<br />
Individual-Druck-Waage<br />
Messblende<br />
Nachsaugventil<br />
Prozessmustererkennung<br />
Quadrantenmethode<br />
Richtungsnut<br />
Support Vector Machines<br />
[7] Filla, Reno: Operator and machine models for dynamic simulation of<br />
construction machinery. Linköping, Linköpings universitet, 2005<br />
[8] Finzel, Robert: Elektrohydraulische Steuerungssysteme für mobile Arbeitsmaschinen.<br />
Dresden, TU Dresden, 2011<br />
[9] Fleczoreck, Thomas: Effizienzbewertung von Antrieben mobiler Arbeitsmaschinen<br />
am Beispiel eines Mähdreschers, Forschungsberichte aus dem Institut für<br />
mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge. Aachen : Shaker, 2013 — ISBN 978-3-<br />
8440-2021-2<br />
[10] Gales, Mark ; Young, Steve: The application of hidden Markov models in<br />
speech recognition : Now Publishers Inc, 2008<br />
[11] Helmus, Manfred ; Fecke, Marco: Standardisierung definierter Lastzyklen<br />
und Messmethoden für die Energieverbrauchsermittlung von Baumaschinen ( Nr.<br />
01FS12051) : Bergische Universität Wuppertal, Interdisziplinäres Zentrum III,<br />
2015<br />
[12] Hoffmann, Rüdiger ; Wolff, Matthias: Intelligente Signalverarbeitung 1:<br />
Signalanalyse : Springer-Verlag, 2014. — Google-Books-ID: QHC1BQAAQBAJ<br />
— ISBN 978-3-662-45323-0<br />
[13] Holländer, Claus: Untersuchungen zur Beurteilung und Optimierung von<br />
Baggerhydrauliksystemen, Fortschritt-Berichte VDI Reihe 1, Konstruktionstechnik/Maschinenelemente.<br />
Düsseldorf : VDI-Verl, 1998 — ISBN 978-3-18-330701-2<br />
[14] Inderelst, Martin: Efficiency improvements in mobile hydraulic systems.<br />
Aachen, Shaker, 2013<br />
[15] Jähne, Hilmar: Simulation of Drive Systems for Mobile Machines.<br />
In: Conference Proceedings of the 12th ITI Symposium. Dresden, 2009<br />
[16] Jähne, Hilmar: Struktursystematik und Effizienzpotentiale hydraulischer<br />
Fahrantriebe unter Einbeziehung der Applikation. Aachen, Shaker, 2013<br />
[17] Keller, N. J. ; Ivantysynova, M. ; Vacca, A.: Classification of machine<br />
functions: a hydraulic excavator case study. In: The Sixteenth Scandinavian<br />
International Conference on Fluid Power, Tampere (FI). Bd. 22, 2019, S. 24<br />
[18] Kunze, Günter ; Mieth, Sebastian ; Voigt, Sebastian: Bedienereinfluss auf<br />
Leistungszyklen mobiler Arbeitsmaschinen. In: ATZoffhighway Bd. 4 (2011),<br />
Nr. 1, S. 70–79<br />
[19] Liebherr: Wheel Loaders L550 - L586<br />
[20] Lizhong, G. U.: Appearance-based hand gesture recognition and study on<br />
human-robot interaction [D], Doctoral Dissertation, PhD Thesis, 2008<br />
[21] Mieth, Sebastian ; Weber, Jürgen: Methode zur Online Prozessmustererkennung<br />
für die Ermittlung von Kundenkollektiven an mobilen Arbeitsmaschinen<br />
(Abschlussbericht Nr. FE-BM-2016-03). Dresden : TU Dresden Professur für<br />
Baumaschinen, 2016<br />
[22] Pfab, Herbert ; Altenberger, Florian ; Gappmaier, Rupert: Flottenmessungen<br />
zur Optimierung des Maschineneinsatzes. In: . Bd. 50. Karlsruhe : KIT Scientific<br />
Publishing, 2017 — ISBN 978-3-7315-0601-0, S. 19<br />
[23] Sitte, André ; Uhlmann, Jonas ; Weber, Jürgen ; Meitinger, Bernhard ;<br />
Weidner, Yannick: Model Based Efficiency Anylysis Of Mobile Hydraulic<br />
Machinery – On The Example of Mate rial Handling Machines. In: . Bd. 1A05.<br />
Fukuoka : JFPS, 2017, S. 10<br />
[24] Starke, Martin: Automatic Process Pattern Recognition for mobile machinery.<br />
In: Proceedings. Tampere, 2019, S. 450–461<br />
[25] Sturm, Christoph: Bewertung der Energieeffizienz von Antriebssystemen<br />
mobiler Arbeitsmaschinen am Beispiel Bagger, Karlsruher Schriftenreihe<br />
Fahrzeugsystemtechnik / Institut für Fahrzeugsystemtechnik. Karlsruhe, Baden:<br />
KIT Scientific Publ, 2015 — ISBN 978-3-7315-0404-7<br />
[26] Verein Deutscher Ingenieure: VDI 2198 - Type sheets for industrial trucks<br />
(2012)<br />
[27] Wünsche, Micaela ; Mostaghim, Sanaz ; Schmeck, Hartmut ; Kautzmann,<br />
Timo ; Geimer, Marcus: Organic computing in off-highway machines. In:<br />
Proceedings of the second international workshop on Self-organizing architectures,<br />
2010, S. 51–58<br />
[28] Yun, Liu ; Lifeng, Zhang ; Shujun, Zhang: A hand gesture recognition method<br />
based on multi-feature fusion and template matching. In: Procedia Engineering<br />
Bd. 29, Elsevier (2012), S. 1678–1684<br />
Autoren:<br />
Dipl.-Ing. Martin Starke, Institut für Mechatronischen Maschinenbau (IMD),<br />
Professur für Baumaschinen, Technische Universität Dresden<br />
Dipl.-Ing. Benjamin Beck, Institut für Mechatronischen Maschinenbau (IMD),<br />
Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik, Technische Universität<br />
Dresden<br />
Dipl.-Ing. Denis Ritz, Institut für Mechatronischen Maschinenbau (IMD),<br />
Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik, Technische Universität<br />
Dresden<br />
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Weber, Institut für Mechatronischen Maschinenbau (IMD),<br />
Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik, Technische Universität<br />
Dresden<br />
Prof. Dr.-Ing. Frank Will, Institut für Mechatronischen Maschinenbau (IMD),<br />
Professur für Baumaschinen, Technische Universität Dresden<br />
50 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> <strong>2022</strong>/03 www.oup-fluidtechnik.de
VORSCHAU<br />
IM NÄCHSTEN HEFT: 04/<strong>2022</strong><br />
ERSCHEINUNGSTERMIN: 31. 03. <strong>2022</strong> • ANZEIGENSCHLUSS: 16. 03. <strong>2022</strong><br />
01<br />
02<br />
03<br />
04<br />
DER DIREKTE WEG<br />
<strong>O+P</strong> IM INTERNET<br />
www.oup-fluidtechnik.de<br />
<strong>O+P</strong> ALS E-PAPER<br />
digital.oup-fluidtechnik.de<br />
<strong>O+P</strong>-REDAKTION<br />
MILES MEIER,<br />
m.meier@vfmz.de<br />
WERBUNG IN <strong>O+P</strong><br />
sales@vfmz.de<br />
WORLD OF INDUSTRIES<br />
digital.world-of-industries.com<br />
01 Membranventile in pharmazeutischen Anlagen finden ihren Einsatz<br />
in unterschiedlichen Medien. Für eine lange, zuverlässige Funktion ist die<br />
richtige Ventil- und Membranauswahl essenziell.<br />
Foto: Bürkert<br />
02 Kraft und Dynamik: Ein Verpackungshersteller sichert sich diese<br />
beiden Erfolgsfaktoren der Hydraulik durch ein Upgrade seiner Produktionsmaschinen<br />
mit einer autarken Achse.<br />
Foto: Bosch Rexroth<br />
03 Viele Branchen sind auf saubere Druckluft angewiesen. Ölfreie<br />
Schraubenkompressoren kombiniert mit intelligenten Regelungssystemen<br />
für das Druckluftmanagement sind hier der richtige Lösungsansatz.<br />
Foto: Yaskawa<br />
04 Um den weltweit wachsenden Konsum von Nahrungsmitteln<br />
abzudecken, müssen vorhandene Ressourcen effizient genutzt werden.<br />
Aus diesem Grund entsteht ein immer größerer Druck hin zu autonomen<br />
Systemen.<br />
Foto: Dunkermotoren<br />
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />
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Carmen Nawrath<br />
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