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O+P Fluidtechnik 1-2/2016

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5445<br />

01/02 Jan./Feb. <strong>2016</strong><br />

ORGAN DES FORSCHUNGSFONDS<br />

FLUIDTECHNIK IM VDMA<br />

FLUIDTECHNIK<br />

INDUSTRIE<br />

109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

TEIL 1<br />

36 I Ist die <strong>Fluidtechnik</strong><br />

bereit für Industrie 4.0?<br />

70 I PRODUKTE UND<br />

ANWENDUNGEN<br />

Selbsthilfe auf hoher See<br />

- Leckagesicherheit bei<br />

Schiffen und Windparks<br />

96 I FORSCHUNG UND<br />

ENTWICKLUNG<br />

Öleinfluss auf den<br />

Wirkungsgrad von<br />

Hydraulikpumpen<br />

08 I MENSCHEN<br />

UND MÄRKTE<br />

Zwei Quereinsteiger<br />

zwischen den Welten<br />

Welche Rolle spielt der Mensch<br />

in der Produktion der Zukunft?<br />

Experten aus Forschung und<br />

Industrie diskutieren Chancen und<br />

Risiken von Smart Factory & Co.<br />

– exklusiv in <strong>O+P</strong>!<br />

www.oelhydraulik-und-pneumatik.de


<strong>O+P</strong> ist für mich gleichermaßen<br />

eine Fachzeitschrift und<br />

ein Journal, das in Hinsicht<br />

technischer Kompetenz auf<br />

unserem Fachgebiet der<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> seit Jahrzehnten<br />

Maßstäbe setzt.<br />

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff,<br />

Institutsdirektor des Instituts für fluidtechnische<br />

Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen<br />

University und Herausgeber von <strong>O+P</strong><br />

NUR<br />

HIER<br />

WISSEN, WAS WIRKLICH<br />

WICHTIG IST


EDITORIAL<br />

STANDARDS SETZEN<br />

Liebe Leserinnen, liebe Leser,<br />

geht es um Entwicklungsperspektiven der Industrie 4.0, ist auch in der <strong>Fluidtechnik</strong> rasch die<br />

Standardisierung als ein Kernthema der Vernetzung der Produktion identifiziert. Im Privatkundensegment<br />

hat das Silicon Valley die Standards gesetzt. Im Bereich der um ein Vielfaches komplexeren<br />

Lösungen von Industrie 4.0 ist das Rennen hingegen gerade erst eröffnet, und diesmal könnte<br />

Europa die Nase vorn haben.<br />

Jedoch: Erschließt das wirtschaftliche Potenzial einer Technologie, wer die Standards setzt? Oder tut<br />

das vielmehr jeder, der sich pragmatisch am Kundennutzen und den damit verbundenen Geschäftsmodellen<br />

orientiert? Und wäre es im zweiten Fall von geringerer Bedeutung, wie der Standard sich<br />

bildet, Hauptsache, er kommt bald und ist international? Hoch spannende aktuelle Fragen wie diese<br />

waren Gegenstand der jüngsten <strong>O+P</strong>-Gespräche in unserem Verlag in Mainz. Intensiv wurden Themen<br />

wie Vernetzung, Datensicherheit, dezentrale Steuerungsarchitektur, Inbetriebnahme, Servicekonzepte<br />

und Anwendungsbeispiele erörtert – nachzulesen in dieser und der kommenden <strong>O+P</strong>.<br />

Bleiben wir beim Thema Standards: Haben Sie sich schon einmal die Frage gestellt, wer bei der<br />

redaktionellen Qualität in der Fachinformation die Standards setzt? Sicherlich, wer seinen<br />

Zielgruppen relevante Inhalte liefert und diese in der gebotenen Tiefe sowie mit Marktnähe<br />

kommuniziert. Und wer mit Kontinuität in engstem Austausch mit den bedeutenden Persönlichkeiten,<br />

Institutionen und Unternehmen der <strong>Fluidtechnik</strong>-Community steht.<br />

Seit bald 60 Jahren hat <strong>O+P</strong> hier einiges anzubieten. So haben die stets hochkarätig besetzten <strong>O+P</strong>-<br />

Gespräche im vergangenen Herbst zum 109. Mal stattgefunden. Das bedeutet seit 1977 Dialog auf<br />

höchstem fachlichem Niveau mit rund 1400 anerkannten Experten aus allen Bereichen der<br />

<strong>Fluidtechnik</strong>. Wissenschafts-Standards erfüllen Artikel, die das Peer-Review-Verfahren durchlaufen<br />

haben und ab dieser Ausgabe wieder fester Bestandteil Ihrer <strong>O+P</strong> sind. Diesem Anspruch bleiben wir<br />

verpflichtet.<br />

Eine Veränderung ist indessen groß und fällt ins Auge: Mit dieser Ausgabe haben wir die Gestaltung<br />

Ihrer <strong>O+P</strong> dem Niveau der Inhalte angepasst und um die Rubrik Menschen und Märkte erweitert.<br />

Ob mit wissenschaft licher Tiefe oder in der praxisorientierten Anwendung, innovative <strong>Fluidtechnik</strong><br />

begeistert. Das definiert unsere<br />

Ansprüche, auch an das Layout.<br />

Auf Ihr Feedback zu den in diesem<br />

Editorial aufgeworfenen Fragen<br />

freut sich im Namen des gesamten<br />

<strong>O+P</strong>-Teams (v.l.n.r.: Mario Wüst,<br />

Peter Becker, Michael Pfister,<br />

Svenja Stenner)<br />

Ihr<br />

Michael Pfister<br />

m.pfister@vfmz.de


INHALT<br />

20<br />

60<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

BIG PICTURE<br />

06 Schiffslift „Big Willi“ transportiert<br />

Yacht aufs Messegelände<br />

<strong>O+P</strong> LOUNGE<br />

08 Zwei Quereinsteiger zwischen<br />

den Welten<br />

PERSONALIEN<br />

10 Andreas Guter neu in der<br />

Geschäftsführung bei Tries<br />

SZENE<br />

11 GS-Hydro bezieht neuen<br />

Standort in Witten<br />

VDMA<br />

12 Der Nutzen von Predictive<br />

Maintenance<br />

MESSE<br />

14 Agritechnica 2015: Ein Fazit in<br />

Zahlen und Fakten<br />

DIE 5<br />

18 Pistenbully & Co: Winteranwendungen<br />

der Hydraulik<br />

INTERVIEW ZUM 10. IFK<br />

20 Ausrichter Prof. Jürgen Weber<br />

steht Rede und Antwort<br />

<strong>O+P</strong> UMFRAGE<br />

25 Welche Erwartungen haben<br />

Sie an das 10. IFK?<br />

WORKSHOP<br />

26 Verstehen Sie Sensoren?<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

LEICHT, FLEXIBEL,<br />

ENERGIEEFFIZIENT<br />

52 Hydraulik-Zylinder aus neu<br />

entwickeltem Werkstoff<br />

erschließen neue Märkte<br />

MARKTPLATZ<br />

55 Innovationen aus der Branche<br />

MINI-VENTILE IM BLICK<br />

56 Bildverarbeitungssystem<br />

übernimmt Qualitätskontrolle<br />

bei Mini-Ventilen<br />

ODIN LERNT NIE AUS<br />

60 Selbstlernendes Condition<br />

Monitoring System optimiert<br />

Maschinenverfügbarkeit<br />

FLEXIBILITÄT MAXIMIEREN<br />

– MIT RÜCKLAUF-<br />

SAUGFILTERN<br />

62 Rücklauf-Saugfilter-Systeme<br />

optimieren Effizienz, Integration<br />

und Wartungskosten<br />

REIBUNGSLOS ABDICHTEN<br />

66 Jahrelange Entwicklungsarbeit<br />

an einer Stangendichtung<br />

trägt Früchte<br />

SELBSTHILFE FÜR<br />

MARINE- UND<br />

OFFSHOREANWENDUNGEN<br />

70 Leckagesicherheit bei Schiffen<br />

und Windparks gewährleisten<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

UNVERZICHTBAR:<br />

OPTIMIERTE<br />

HYDRAULIK-BAUTEILE<br />

74 Ölverschmierte, undichte<br />

Maschinen waren gestern<br />

ALLES ANDERE ALS HOHL<br />

76 Zylinderhubmesssystem auf<br />

Seilzugbasis<br />

TOPFIT DANK<br />

STOSSDÄMPFERN<br />

78 Wintersportler setzen beim<br />

Training auf Maschinenelemente<br />

aus der Industrie<br />

DIE DNA<br />

WEITERENTWICKELT<br />

82 Servoventil verspricht mehr<br />

Präzision und geringere<br />

Betriebskosten<br />

AGRITECHNICA 2015:<br />

DIE HIGHLIGHTS<br />

84 Die Produktinnovationen der<br />

Landtechnikmesse für Sie<br />

kompakt zusammengefasst<br />

BASICS<br />

94 Maschinensicherheit rund um<br />

den Globus<br />

4 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


96<br />

109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

36<br />

PUMPEN UND<br />

PUMPENAGGREGATE<br />

96 Öleinfluss auf den Wirkungsgrad<br />

von Hydraulikpumpen:<br />

Voruntersuchungen<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

ANTRIEBE<br />

104 Ähnlichkeitsbeziehungen bei<br />

Verdrängermaschinen – eine<br />

einheitliche Wirkungsgradmodellierung<br />

114 Lebensdauer als Optimierungsziel<br />

– Algorithmische Struktursynthese<br />

am Beispiel eines<br />

hydrostatischen Getriebes<br />

36<br />

FLUIDTECHNIK IST PRÄDESTINIERT<br />

FÜR INDUSTRIE 4.0<br />

Die Produktion ist im Umbruch. Industrie 4.0 steht für eine<br />

weit reichende Automatisierung und elektronische Vernetzung in<br />

allen Bereichen der industriellen Produktherstellung. Wo sich alles<br />

ändert, entsteht Gesprächsbedarf.<br />

<strong>O+P</strong> lud im Herbst führende Köpfe aus Industrie und Forschung zum<br />

Gespräch über „Chancen und Herausforderungen von Industrie 4.0<br />

für die <strong>Fluidtechnik</strong>“ ein. Produktiv wurden Kernthemen wie Standardisierung,<br />

Datenschutz oder Geschäftsmodelle diskutiert.<br />

48<br />

INDUSTRIE 4.0 BEFLÜGELT DAS QUALITÄTSMANAGEMENT<br />

SERVICE<br />

03 Editorial<br />

81 Impressum<br />

122 <strong>O+P</strong> Success<br />

123 Inserentenverzeichnis<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

51<br />

Die Integration der Qualitätssicherung (QS) in die Produktion ist für<br />

Professor Robert Schmitt mit Blick auf Industrie 4.0 von besonderer<br />

Bedeutung – ein Bild der QS-Zukunft.<br />

STUDIE: BEDEUTUNG VON IOT WÄCHST<br />

Wie wichtig ist Industrie 4.0 bzw. das Internet der Dinge für Ihr<br />

Unternehmen? Je nach Branche variieren die Gewichtungen deutlich.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 5


Optimale Bedingungen trafen die<br />

Messe- und Speditionslogistiker<br />

im Dezember in Düsseldorf an.<br />

Düsseldorfs Schiffslift „Big Willi“<br />

rollte vom Messegelände zum<br />

Rhein, um die ersten Schiffe auf<br />

den Tieflader zu tragen, der<br />

anschließend den Transport in die<br />

Messehallen übernommen hat.<br />

Dort warteten sie auf den Beginn<br />

der boot Düsseldorf, die vom 23.<br />

bis 31. Januar stattfand. Die erste<br />

Motoryacht, die ihren Weg vom<br />

niederländischen Aalst über die<br />

Maas und den Rhein nach<br />

Düsseldorf fand, ist die Elling E4<br />

aus der Neptune Marine Werft.<br />

www.messe-duesseldorf.de<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

VIDEO<br />

Dieses Video lässt Sie<br />

eine Auskranung aus<br />

nächster Nähe erleben.<br />

http://bit.ly/OUPBigWilli<br />

6 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


BIG PICTURE<br />

Dr-Breit.indd 1 06.08.2012 13:59:15


LOUNGE<br />

ZWEI QUEREINSTEIGER<br />

ZWISCHEN DEN WELTEN<br />

Markus Bissbort, Key Account Manager, und Sascha<br />

Reinhardt, Regional Sales Manager, sind in Sachen<br />

Vertrieb die Speerspitzen für Hydraforce in<br />

Deutschland. Wir sprachen mit Ihnen über Ihren<br />

persön lichen beruflichen Hintergrund, die Arbeit in<br />

einem internationalen Konzern und die<br />

Nachwirkungen des VW-Skandals im Ausland.<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

Herr Bissbort, Herr Reinhardt,<br />

stellen Sie sich kurz vor:<br />

Wie kamen Sie zu Ihren<br />

jeweiligen Positionen bei<br />

Hydraforce?<br />

Sie arbeiten in einem<br />

international aufgestellten<br />

Konzern mit Hauptstandorten in<br />

Chicago und Birmingham.<br />

Folglich pendeln Sie regelmäßig<br />

zwischen Deutschland, den USA<br />

und England. Gibt es aus Ihrer<br />

Sicht gravierende Unterschiede<br />

zwischen den Arbeitswelten?<br />

Bissbort: Hydraulik studieren tun die wenigsten. In Deutschland gibt es nur wenige Universitäten,<br />

die diesen Studiengang anbieten. Daher bin ich ein klassischer Quereinsteiger,<br />

der ursprünglich einmal Elektrotechnik bzw. Mikrosystemtechnik studiert hat und absolut<br />

keinen Bezug zur Hydraulik hatte. Ich hatte auch keinerlei Absicht in diesen Bereich zu gehen,<br />

da man bei Hydraulik immer zuerst an schmutzige Finger denkt – fälschlicherweise.<br />

Ich bin über meine Diplomarbeit bei John Deere zur Hydraulik gekommen. Diese Arbeit<br />

befasste sich mit Getriebesteuerungen, von der Softwareseite kommend. Dabei habe ich<br />

mich viel mit der Ventiltechnik und Sensorik sowie der Simulation derselben beschäftigt.<br />

Durch die Analogien zwischen Elektronik und Hydraulik ist mir der Schritt in die Hydraulik<br />

aber recht leicht gefallen.<br />

Ich habe mich dann sehr viel mit elektrohydraulischen Systemen beschäftigt, also mit<br />

der Software zu Hydrauliksystemen in mobilen Anwendungen, und bin letztlich über<br />

Erfahrung im Bereich Vertrieb in meiner jetzigen Position bei Hydraforce gelandet.<br />

Reinhardt: Ich bin auch eher zufällig zur Hydraulik gekommen. 1993 habe ich bei einem<br />

tschechischen Unternehmen in der Hydraulik angefangen. Zunächst im Anlagen- und<br />

Aggregatebau bevor ich in den Export und Vertrieb auf internationaler Ebene gewechselt<br />

bin. So kam das Eine zum Anderen: Mein Fokus verlagerte sich immer mehr auf die<br />

Mobiltechnik. Seit 2010 bin ich bei HydraForce.<br />

Bissbort: Prinzipiell hat sich die Arbeitsweise durch die Vielzahl internationaler Konzerne<br />

etwas angeglichen. Allerdings gibt es Unterschiede im Detail. Ein deutsches Unternehmen<br />

tickt anders als ein amerikanisches. Gerade in Bezug auf Hierarchien muss man in USA etwas<br />

vorsichtiger sein als in Deutschland. Auch die Kommunikation ist eine andere. In den Vereinigten<br />

Staaten läuft viel mehr über E-Mail als in Europa – auch den verschiedenen Zeitzonen geschuldet.<br />

Das Pendeln bedeutet für mich, dass mein Büro quasi überall ist, wo ich meinen Computer<br />

bei mir habe. Das kann am Flughafen, im Zug, im Auto oder auch zu Hause sein. Dank<br />

Smartphone und Tablet kann ich von überall aus kommunizieren und arbeiten. Das<br />

macht vieles einfacher, aber auch vieles schwieriger durch die permanente Erreichbarkeit.<br />

Man muss schon aufpassen, dass man zum richtigen Zeitpunkt auch mal die Geräte ausschaltet.


„Die deutsche<br />

Ingenieurskunst<br />

hat schon ein<br />

wenig gelitten.“<br />

Markus Bissbort<br />

„In den USA<br />

werden<br />

Entscheidungen<br />

demokratischer<br />

getroffen.“<br />

Sascha Reinhardt<br />

Reinhardt: Der Unterschied zwischen den USA und Deutschland ist meiner Meinung<br />

nach folgender: In Deutschland wird von oben beschlossen, „Das machen wir!“. In den<br />

USA muss jeder Mitarbeiter mitgenommen werden. Ein deutsches familiengeführtes<br />

Unternehmen kann sehr schnell Entscheidungen fällen, läuft aber dabei Gefahr,<br />

Mitarbeiter zu übergehen. Das wird in den Vereinigten Staaten nicht gerne gesehen.<br />

Wenn man eine Entscheidung trifft, wird diese demokratisch getroffen. Man bezieht<br />

Mitarbeiter eng in die Ent scheidung ein. Im Vorfeld der Entscheidung wird viel<br />

kommuniziert, was ein großer Unterschied zu einem mittelständischen Unternehmen<br />

in Deutschland ist.<br />

Zurzeit beherrscht der<br />

VW-Skandal die Nachrichten.<br />

Inwieweit ist das ein Thema bei<br />

Ihren Kollegen im Ausland?<br />

Bissbort: Es ist ein riesiges Thema. Man spürte da eine große Erschütterung, dahingehend,<br />

dass niemand das von einem deutschen Unternehmen erwartet hätte. Wenn es ein<br />

Unternehmen anderer Nationalität gewesen wäre, wäre die Überraschung vielleicht nicht<br />

so groß gewesen. Und als deutscher Ingenieur wird man von den Kollegen schon ein<br />

wenig auf den Arm genommen, wenn es in den Kontext passt. Da hat die deutsche<br />

Ingenieurs kunst schon etwas gelitten.<br />

Reinhardt: Wir haben gestern beim Abendessen darüber gesprochen. Ein wichtiges<br />

Thema bei den Amerikanern ist Aufrichtigkeit. Bei der Einreise in die USA werden Sie<br />

nach Ihren Absichten gefragt. Und wenn Sie da lügen und im Nachgang ein Verbrechen<br />

begehen,sind die Amerikaner nicht nur über die Tat bestürzt, sondern auch darüber, dass<br />

Sie bei Ihrer Einreise gelogen haben. Das Gefühl für Aufrichtigkeit und Wahrheit ist in<br />

den USA sehr ausgeprägt, so dass der VW-Skandal eine Vertrauenskrise ausgelöst hat. Vor<br />

dem Hinter grund des sehr stringenten Haftungsrechts, finden in den USA Innovationen<br />

nur dann den Weg in die Serie, wenn man sich seiner Wirksamkeit und Zuverlässigkeit<br />

absolut sicher ist. Diese Erwartungshaltung stellen Sie auch an jeden anderen, wodurch<br />

die aktuelle Häme meiner amerikanischen Kollegen gegenüber dem deutschen<br />

Ingenieurwesen durchaus nachvollziehbar ist.<br />

www.hydraforce.com<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 9


PERSONALIEN<br />

ZUSATZINFORMATIONEN<br />

Mehr über das Unternehmen<br />

Tries GmbH<br />

& Co. KG lesen Sie hier<br />

http://bit.ly/1MweMaq<br />

FIRMA TRIES ERWEITERT GESCHÄFTSLEITUNG<br />

Andreas Guter ist seit 1. Oktober 2015 neues Mitglied der Geschäftsleitung der Tries GmbH & Co. KG Hydraulik-Elemente in Ehingen.<br />

Er verantwortet in der Geschäftsführung die Bereiche Verkauf und Entwicklung. Zusammen mit Roland Stirmlinger und Matthias Tries<br />

ist Andreas Guter für die Gesamtgeschäftsführung verantwortlich. Firmengründer Manfred Tries bleibt Gesellschaftergeschäftsführer.<br />

www.tries.de<br />

REINHARD<br />

PFENDTNER<br />

CHRISTIAN<br />

KIENZLE<br />

ROLF<br />

NAJORK<br />

ANDREAS<br />

GERSTENBERG<br />

MARTIN<br />

HERRENKNECHT<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

übernahm am<br />

1. November 2015 die<br />

Funktion des Chief<br />

Operating Officer (COO)<br />

der Weber-Hydraulik<br />

GmbH, einem<br />

international führenden<br />

Spezialisten für<br />

Hydraulikkomponenten<br />

und Systemlösungen.<br />

Damit folgt er auf Josef<br />

Nöbauer, der nach einer<br />

strukturierten Übergabe<br />

zum Ende 2015<br />

ausschied.<br />

wurde vom Präsidium<br />

für die Fachmesse<br />

MDA (Motion, Drive<br />

& Automation) der<br />

Hannover Messe zu<br />

seinem neuen<br />

Vorsitzenden<br />

gewählt. Der CEO der<br />

Argo-Hytos-Gruppe<br />

ist auch Vorsitzender<br />

des Fachverbands<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA.<br />

Mehr Informationen zur<br />

MDA finden Sie auf<br />

Seite 30.<br />

übernahm am<br />

1. Februar <strong>2016</strong> den<br />

Vorstandsvorsitz und<br />

die Verant wortung für<br />

die Entwicklung der<br />

Bosch Rexroth AG. Sein<br />

Vorgänger Dr. Karl Tragl<br />

hat nach Ablauf seines<br />

Vertrages zum<br />

31. Januar <strong>2016</strong> das<br />

Unternehmen verlassen<br />

und wird sich neu<br />

orientieren.<br />

hat die Leitung des<br />

globalen ContiTech-<br />

Geschäftsbereichs<br />

„Industrial Fluid<br />

Systems“ und des<br />

Segments „Industry<br />

Hose“ übernommen.<br />

Er arbeitet seit 21<br />

Jahren im Continental-<br />

Konzern und hat fast<br />

die Hälfte dieser Zeit in<br />

den USA die Geschicke<br />

verschiedener Reifenorganisationen<br />

gelenkt.<br />

erhält mit dem Wernervon-Siemens-Ring<br />

den<br />

wichtigsten deutschen<br />

Technikpreis. Er hat<br />

bereits zahlreiche<br />

Auszeichnungen und<br />

Preise erhalten,<br />

darunter 1998 die<br />

Ehrendoktorwürde der<br />

Technischen Universität<br />

Braunschweig, 2007 das<br />

Verdienstkreuz 1. Klasse<br />

des Verdienstordens der<br />

Bundesrepublik<br />

Deutschland sowie<br />

2013 den Deutschen<br />

Gründerpreis in der<br />

Kategorie Lebenswerk.<br />

10 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


SZENE<br />

UMZUG ZUM JAHRESWECHSEL<br />

Mit dem Jahreswechsel ist die GS-Hydro System GmbH von<br />

ihrem bisherigen Standort in Hagen in die neuen Büroräume<br />

in Witten umgezogen. Direkt am Kemnader Stausee befindet<br />

sich der neue Standort der deutschen Niederlassung des<br />

finnischen GS-Hydro Konzerns. GS-Hydro ist Hersteller im<br />

Bereich schweißloser Rohrverbindungen. Mit dem selbst<br />

entwickelten 37°-Bördelystem für Hoch- und Niederdruckanwendungen<br />

sowie dem Halteringsystem für Hochdruck­<br />

Applikationen bis 420/690 bar. Mit den Systemen werden<br />

Rohre im Durchmesserbereich bis 273 × 6 mm im Niederdruckbereich<br />

und bis 355 × 41 mm im Hochdruckbereich<br />

verbunden. Ein weiteres Standbein des Unternehmens sind<br />

komplette Verrohrungssysteme und Rohrleitungsmodule<br />

einschließlich 3-D-Konstruktion, Fertigung, Einbau, Inbetriebnahme<br />

und Dokumentation. Bevorzugte Anwendungen<br />

sind z. B. Hydraulikanlagen auf Schiffen und Offshore-Anlagen.<br />

www.gshydro.com<br />

GÜNSTIGER MESSEAUFTRITT<br />

FÜR JUNGE UNTERNEHMEN<br />

Der Auftritt auf einem Gemeinschaftsstand<br />

bei der Sensor+Test (10. bis 12. Mai <strong>2016</strong>,<br />

Nürnberg) bietet auch jungen und kleinen<br />

Unternehmen die Möglichkeit, ihre<br />

Produkte und Entwicklungen dem Fachpublikum<br />

zu präsentieren. Einen Gemeinschaftsstand<br />

gibt es z. B. zum Sonderthema<br />

„Messtechnik in der Cloud“. Dazu kommen<br />

der Themenstand „Sensoren und Systeme<br />

für die Bildverarbeitung“ und der Gemeinschaftsstand<br />

„Mikrotechnik“ in Zusammenarbeit<br />

mit VDI/VDE Innovation und Technik.<br />

Ein staatlicher Zuschuss von bis zu 70 % ist<br />

möglich für die Teilnahme am Gemeinschaftsstand<br />

„Innovation made in Germany“.<br />

Infos und Anmeldung unter www.sensortest.de/direkt/anmeldung.<br />

www.ama-service.com<br />

www.sensor-test.com<br />

AUF EXPANSIONSKURS MIT<br />

NEUEM GEBÄUDE IN SHANGHAI<br />

Die Schweizer Wandfluh-Gruppe, Spezialist<br />

für hydraulische Komponenten und<br />

Systeme, will in Asien expandieren und hat<br />

deshalb im Oktober ein neues Firmengebäude<br />

in Shanghai eröffnet. Der Büro- und<br />

Produktionskomplex mit drei Gebäuden ist<br />

auf Expansionsmöglichkeiten ausgelegt.<br />

Neben Entwicklung und Vertrieb von Systemlösungen werden<br />

dort künftig auch einzelne Ventile produziert. Etablierte Prozesse<br />

sollen dabei eingehalten werden. Das Unternehmen verfügt über<br />

ein weltweites Vertriebsnetz mit Schwestergesellschaften z. B. in<br />

Deutschland, Frankreich, Großbritannien, USA und China.<br />

www.wandfluh.com<br />

Innovationen<br />

jetzt vernetzen!<br />

ESX-TC3G Konnektivitätsund<br />

Datenmanagementplattform<br />

• Frei programmierbar auf Linux<br />

• Erweiterbare Softwaremodule /Apps<br />

• Cumulocity Cloud Datenkonnektor<br />

• 400 MHz CPU, 128 MB RAM<br />

• 3G, GPS / GLONASS, WLAN, BT4.0<br />

• 2xCAN, RS232, USB, Ethernet<br />

Messetermine<br />

Bauma, München<br />

11.04. – 17.04.<strong>2016</strong><br />

Halle A5, Stand 125<br />

Hannover Messe, Hannover<br />

25.04. – 29.04.<strong>2016</strong><br />

Halle 11, Stand F43 und<br />

Halle 13, Stand C16<br />

Sensor-Technik Wiedemann GmbH · Am Bärenwald 6 · 87600 Kaufbeuren · Deutschland · Telefon: +49 8341 9505-0<br />

Internet: www.sensor-technik.de


VDMA FACHVERBAND FLUIDTECHNIK<br />

DER NUTZEN VON<br />

PREDICITIVE<br />

MAINTENANCE<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

Hochkarätige Spezialisten erläutern am<br />

23. Februar <strong>2016</strong> in Frankfurt am Main den<br />

Nutzen von Predicitive Maintenance. Sie<br />

behandeln die Schwerpunkte Applikationen<br />

aus Sicht produzierender Unternehmen,<br />

Implementierungen in Geräten und Softwarelösungen<br />

sowie Zukunftsperspektiven.<br />

Predictive Maintenance ist ein wichtiger Baustein in der Industrie-4.0-Umgebung<br />

und wird als neue Instandhaltungs -<br />

stra tegie zunehmend an Bedeutung gewinnen. Mögliche Störungen,<br />

Fehler und drohende Ausfälle können vorhergesagt<br />

und somit vermieden werden. Ferner sind die Steigerung der Produktivität,<br />

die Erhöhung der Verfügbarkeit und die Zuverlässigkeit der<br />

Maschine für sich sprechende positive Argumente. Auch kann das<br />

Vorhalten und die Einlagerung von Ersatzteilen reduziert werden.<br />

Predictive Maintenance leistet als strategisches Instandhaltungstool<br />

einen Beitrag sowohl zur Erhöhung der Kundenzufriedenheit als auch<br />

zur Reduzierung der TCO.<br />

Die heutige Situation lässt sich wie folgt beschreiben: Die Kunden<br />

wissen um die Vorteile derartiger Überwachungssysteme, zögern<br />

aber mit der Investition aufgrund der Kosten. Industrie 4.0<br />

rückt das Thema Predictive Maintenance verstärkt in das Rampenlicht.<br />

Der VDMA greift daher auf der HANNOVER MESSE <strong>2016</strong> mit<br />

Unterstützung der Deutschen Messe AG und der Industrie das Thema<br />

Predictive Maintenance in einer Sonderveranstaltung auf. Anhand<br />

von Exponaten demonstrieren Firmen ihre Lösungen und<br />

Strategien der modernen Instandhaltung. Zusätzlich werden im Forum<br />

Industrial Automation vertiefende Expertenvorträge gehalten.<br />

Am 23. Februar <strong>2016</strong> findet der VDMA-Kongress „Predictive<br />

Maintenance 4.0“ mit den Schwerpunkten Applikationen aus Sicht<br />

produzierender Unternehmen, Implementierungen in Geräten und<br />

Softwarelösungen sowie Zukunftsperspektiven statt. Die Teilnehmerzahl<br />

ist auf maximal 100 Personen begrenzt.<br />

Dr. Jochen Köckler, Mitglied des Vorstands Deutsche Messe, stellt<br />

in seinem Beitrag „Predictive Maintenance und Industrie 4.0 auf<br />

der HANNOVER MESSE <strong>2016</strong>“ die Bedeutung des Themas vor.<br />

Die Sicht des Hauses Siemens beschreibt Klaus Helmrich,<br />

Mitglied des Vorstands, in dem Vortrag „Predictive Maintenance –<br />

Höhere Verfügbarkeit und Effizienz durch datenbasierte Services“.<br />

Dr. Markus Flik, Vorsitzender der Geschäftsführung der CHIRON-<br />

WERKE, stellt „Den CHIRON-Weg zur zustandsorientierten<br />

Instandhaltung“ vor. Unter dem Titel „Umsetzung von Predictive<br />

Maintenance in der Produktion – Herausforderungen und Lösungen<br />

am Beispiel einer Spritzgussmaschine“ stellt Tobias Gaukstern,<br />

Weidmüller Interface, ein weiteres Applikationsbeispiel dar.<br />

Experten der Häuser FAG Industrial Services, Bosch Rexroth,<br />

ARGO-HYTOS und Festo sowie das Institut für Angewandte Informatik<br />

der TU Dresden stellen entsprechende Lösungen und<br />

Konzepte vor.<br />

WICHTIGE TERMINE!<br />

nVDMA-Kongress Predicitive Maintenance 4.0<br />

am 23. Februar <strong>2016</strong> in Frankfurt am Main<br />

nSonderveranstaltungen zum Thema Predictive<br />

Maintenance im Rahmen der HANNOVER MESSE <strong>2016</strong><br />

vom 25. bis 29. April <strong>2016</strong><br />

12 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


Mit den Vorträgen „Predictive Maintenance – Integration in Automatisierungskonzepte<br />

und Industrie-4.0-Plattformen“ von Walter Dunkmann, J. Schmalz, und „Service 4.0 –<br />

Zwischen Vision und Wirklichkeit“ von Sebastian Feldmann, Partner Roland Berger,<br />

werden die Zukunftsperspektiven beschrieben.<br />

Die Veranstaltung findet in der Fortbildungsakademie Zahnmedizin Hessen GmbH in<br />

der Rhonestraße 4 in 60528 Frankfurt am Main statt. Das ausführliche Programm des<br />

VDMA-Kongresses „Predictive Maintenance 4.0“ mit einem Anmeldeformular finden<br />

Interessenten auf www.fluid.vdma.org.<br />

KONTAKT: Fachverband <strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA, Peter-Michael Synek,<br />

Telefon: 069-6603-1513, E-Mail: peter.synek@vdma.org.<br />

19 TH ISC INTERNATIONAL SEALING CONFERENCE<br />

– CALL FOR PAPERS<br />

Der Fachverband <strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA e.V. mit seinem Arbeitskreis Fluiddichtungen<br />

führt gemeinsam mit dem Institut für Maschinenelemente (IMA) der Universität<br />

Stuttgart unter der wissenschaftlichen Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Werner Haas am<br />

12. und 13. Oktober <strong>2016</strong> an der Universität Stuttgart die 19 th ISC International Sealing<br />

Conference durch. Egal ob Auto, Hydraulikzylinder, Smartphone oder Küchenmaschine<br />

– kein technisches Produkt kommt ohne das Bauelement Dichtung aus. Werden die<br />

Produkte leistungsfähiger, steigen auch die Anforderungen an die Dichtsysteme.<br />

Höhere Leistung, geringerer Energieverbrauch, längere Lebensdauer und steigende<br />

Zuverlässigkeit sind aber ohne eine innovative Dichtungstechnik undenkbar.<br />

Die Tagung steht daher unter dem Leitgedanken „Dichtungstechnik – unverzichtbar“.<br />

Zielstellung der Tagung ist die Präsentation von wissenschaftlichen Arbeiten,<br />

Entwicklungsergebnissen und Anwendererfahrungen als Informationstransfer<br />

zwischen allen beteiligten Bereichen. Interessenten, die sich mit einem Vortrag an<br />

dieser internationalen Tagung beteiligen möchten, können den Call for Papers im<br />

Internet als pdf-Version unter www.sealing-conference.com herunterladen oder als<br />

Druckversion per E-Mail (christian.geis@vdma.org) anfordern.<br />

Der Vorschlag muss als Kurzfassung des Referates in deutscher oder englischer Sprache<br />

bis zum 28. Februar <strong>2016</strong> eingereicht werden. Vorträge zu folgenden Themenkomplexen<br />

sind erwünscht:<br />

nStatische Dichtungen<br />

nWellendichtungen<br />

nTranslatorische Dichtungen (Hydraulik/Pneumatik)<br />

nGrundlagen der Dichtungstechnik<br />

nGleitringdichtungen<br />

nWerkstoffe und Oberflächen<br />

nEnergieeinsparung/Reibung/Verschleiß<br />

nSimulation<br />

nNormung/Patentwesen/gesetzliche Vorgaben/Prüfverfahren<br />

nAnwendungsthemen<br />

Parallel zur Tagung wird eine Fachausstellung durchgeführt.<br />

Kontakt: Fachverband <strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA, 19 th ISC, Postfach 71 08 64, 60498 Frankfurt/<br />

Main, Dr. Christian Geis, Telefon: 069-6603-1318, E-Mail: christian.geis@vdma.org.<br />

www.sealing-conference.com<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 13


MESSE<br />

AGRITECHNICA 2015:<br />

EIN FAZIT IN ZAHLEN UND FAKTEN<br />

Die Internationale Landwirtschaft investiert weiter in die Zukunft.<br />

Das ist – kurz gesagt – das Fazit der Agritechnica 2015. Wir haben<br />

alle weiteren wichtigen Kennziffern und Infos für Sie, liebe<br />

Leserinnen und Leser, zusammengetragen.<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

2907<br />

AUSTELLER<br />

davon 1627 aus<br />

dem Ausland<br />

4.0<br />

LANDWIRTSCHAFT 4.0 HÄLT EINZUG:<br />

Sensorgeschützte Informationsgewinnung,<br />

satellitenbasierte Orientierung und hohe<br />

Präzision durch elektronische Steuerungssysteme<br />

sorgen für automatisierte Teilprozesse<br />

14 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MESSE<br />

DIE AGRITECHNICA 2015 HAT IHRE FÜHRENDE<br />

STELLUNG ALS INTERNATIONALE LEITMESSE<br />

FÜR LANDTECHNIK UND LANDWIRTSCHAFT<br />

EINDRUCKSVOLL ERNEUERT. DIE AUSSTELLER-<br />

UND BESUCHERZAHLEN HABEN DAS ERGEBNIS<br />

AUS 2013 BESTÄTIGT.<br />

Dr. Reinhard Grandke, Hauptgeschäftsführer der DLG<br />

66%<br />

Die Investitionsbereitschaft der<br />

Landwirte und Lohnunternehmer<br />

ist höher als im Vorfeld erwartet.<br />

Laut Besucherumfrage wollen<br />

mehr als zwei Drittel in den<br />

nächsten beiden Jahren<br />

investieren, v.a. in Erweiterungsund<br />

Ersatzinvestitionen.<br />

451000<br />

BESUCHER<br />

kamen zur Messe:<br />

+4%<br />

Genauso viele wie in 2013<br />

Rund 353 000 Besucher kamen aus dem<br />

Inland. Dies entspricht einer Steigerung<br />

gegenüber 2013 von rund 4 %<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 15


MESSE<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

i<br />

In den Kongressen, Vortragsveranstaltungen<br />

und Foren werden zukunftsweisende Themen<br />

mit internationalen Fachleuten diskutiert<br />

Die 97 800 internationalen Besucher kamen aus<br />

115 Ländern. Die meisten aus den Niederlanden.<br />

Der Charakter der Weltleitausstellung hat sich<br />

auch durch einen hohen Besuch aus Übersee<br />

eindrucksvoll bestätigt. So kamen z. B. aus Nord-,<br />

Mittel- und Südamerika 6 600 Besucher<br />

V P<br />

Das Interesse der nationalen und internationalen Politik<br />

an der Agritechnica hat spürbar zugenommen. Neben<br />

Bundeslandwirtschaftsminister Christian Schmidt und<br />

dem russischen Industrieminister Denis Manturow<br />

informierten sich weitere Minister sowie hochrangige<br />

Delegationen von allen Kontinenten auf der Agritechnica<br />

www.agritechnica.com<br />

SYSTEMS & COMPONENTS:<br />

ERWARTUNGEN ERFÜLLT<br />

Der Bereich „Systems & Components“ hat sich im<br />

Rahmen der Agritechnica profiliert. Das branchenübergreifende<br />

Konzept mit der Gliederung in<br />

System-, Modul-, Komponenten- und Teilelieferanten<br />

wurde von der Zulieferindustrie und deren<br />

Besuchern angenommen. „Systems & Components“<br />

widmete sich in diesem Jahr dem Themenkreis<br />

„Future Farming“ und konzentrierte sich auf die vier<br />

Technologietrends: Effizienz, Zuverlässigkeit,<br />

Sicherheit/Ergonomie und Ressourcenschonung.<br />

Sowohl Messeveranstalter als auch Aussteller<br />

zeigten sich zum Abschluss der Messe zufrieden.<br />

Für Daniel Enders, Marketingchef von Hydac<br />

International aus Sulzbach/Saar, hat die „Systems &<br />

Components“ deutlich an Profil gewonnen. „Das<br />

Veranstaltungskonzept hat gehalten, was versprochen<br />

wurde. Wir haben unsere Zielgruppen bestens<br />

erreicht“, sagte Enders. Auch das Leitmotiv<br />

„Future Farming“ war seiner Meinung nach sehr<br />

gut gewählt.<br />

„‘Systems & Components‘ hat uns in diesem Jahr<br />

eine hervorragende Plattform geboten, unser<br />

Know-how den Besuchern zu präsentieren. Es war<br />

eine großartige Möglichkeit, diejenigen in den<br />

Vordergrund zu stellen, die das tatsächliche ‚Herz‘<br />

der Maschinen liefern – diejenigen, die in der Regel<br />

dem Auge des Endnutzers verborgen bleiben. Der<br />

Ansatz, der über den Blickwinkel von einzelnen<br />

Unternehmen hinausgeht und einen Weg der<br />

„co-opetition“, das heißt Kooperation, aber auch<br />

Wettbewerb verfolgt, war eindeutig der Grundpfeiler<br />

dieser Herangehensweise,“ fasst Massimiliano Franz,<br />

Kommunikationsleiter des italienischen Unternehmens<br />

Carraro Drive Tech, Campodarsego (Padua)<br />

zusammen.<br />

Sehr zufrieden zeigte sich auch die Büter Group aus<br />

Haren (Ems), die kürzlich ihr 50-jähriges Bestehen<br />

feiern konnte. „Für unser Unternehmen ist es die<br />

wichtigste Messe überhaupt“, erklärte Dagmar<br />

Büter. Für sie sind das Konzept der Systems &<br />

Components sowie die Hallenaufteilung sehr<br />

überzeugend. „Wir haben unsere alten, aber auch<br />

neue Kunden sehr gut erreichen können.“<br />

16 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


AVENTICS TRENNT SICH<br />

VON ZAHNKETTEN-SPARTE<br />

Die Zahnketten-Sparte des Pneumatik-<br />

Spezialisten Aventics gehört ab <strong>2016</strong><br />

zu Renold. Der britische Hersteller von<br />

Ketten und Kettenantrieben soll dem<br />

Produktbereich mit Werk in Gronau<br />

(Leine) „bessere Entwicklungschancen<br />

bieten“, teilte Aventics mit, man selbst<br />

wolle sich auf sein Kerngeschäft<br />

konzentrieren. Bereits zu Zeiten, als<br />

Aventics noch zu Rexroth gehörte, sei<br />

die Zahnketten-Sparte vergleichsweise<br />

autonom gewesen. Unter Renold<br />

würden alle Mitarbeiter der Sparte<br />

übernommen. Die Renold-Gruppe hat<br />

Produktions- und Vertriebsstandorte<br />

in 23 Ländern, einer von ihnen<br />

befindet sich in Einbeck, ca. 40 km<br />

von Gronau entfernt. Mit 2 200<br />

Mitarbeitern ist das Unternehmen<br />

ähnlich groß wie Aventics.<br />

www.aventics.com<br />

STEAM-HYBRID-BAGGER FÜR<br />

BAUMA INNOVATIONSPREIS<br />

<strong>2016</strong> NOMINIERT<br />

Das STEAM-System ist ein ganzheitlicher<br />

Ansatz zur Optimierung der Energieeffizienz<br />

und Performance mobiler Arbeitsmaschinen.<br />

Betreiber profitieren von der neuen<br />

Hybridschaltung, die den Verbrennungsmotor<br />

von der Arbeitshydraulik entkoppelt und<br />

optimal betreibt, die hydraulischen Verluste<br />

reduziert und eine Energierückgewinnung<br />

ermöglicht. Hersteller können mit dieser<br />

Steuerung das Maschinenverhalten schnell<br />

und flexibel anpassen. Erste Messungen<br />

zeigen etwa 40 % Reduktion im Verbrauch.<br />

Das STEAM-System ist in der Kategorie<br />

Forschung für den bauma Innovationspreis<br />

<strong>2016</strong> nominiert. Die feierliche Preisverleihung<br />

findet am 10. April <strong>2016</strong> in der<br />

Allerheiligen-Hofkirche in der Münchner<br />

Residenz statt.<br />

www.ifas.rwth-aachen.de/?steam<br />

TUBOMAT-SERIENMASCHINE DER 3. GENERATION<br />

Die feierliche Übergabe der ersten Tubomat-Serienmaschine der 3. Generation an die<br />

Firma Kohler fand bereits Ende 2015 statt. Die Kohler GmbH ist ein bestens bekanntes<br />

Handelsunternehmen für Verschraubungen, Rohre, Schläuche und Hydraulikzubehör<br />

aller Art sowie Dienstleistungen rund um die Hydraulik.<br />

Der Tubomat ist eine universelle Rohrbearbeitungsmaschine für (Hydraulik-)Rohre, die<br />

folgende Funktonen in einer kompakten, mobilen (fahrbaren) Maschine auf engstem<br />

Raum integriert: Sägen, Entgraten, Biegen, Schneidringmontage und Bördeln. Zu den<br />

wichtigsten Neuerungen und Vorteilen der Maschine zählen das moderne Steuerungskonzept<br />

mit Touch-Panel Bedienung für Programmbetrieb und Datenübernahme, der<br />

vollständig modulare Aufbau sowie deutliche Verbesserungen und Optimierungen in<br />

allen Bearbeitungsfunktionen sowie hinsichtlich Energieeffizienz und Ergonomie.<br />

Das Bild zeigt (von links nach rechts) Dr.-Ing. Christian Gerlach (Geschäftsbereichsleiter<br />

Pipe Bending Systems bei Tracto-Technik), Martina Häcker (Verkauf Kohler GmbH),<br />

Dieter Baudach (Verkaufsleiter Kohler GmbH) und Roland Reinl (Gebietsverkaufsleiter<br />

Mitte, Tracto-Technik PBS) bei der Übergabe.<br />

www.pipe-bending-systems.de<br />

TOX ® -Kraftpaket<br />

von 2-2000 kN<br />

GESCHAFFEN,<br />

UM OPTIMALEN<br />

DRUCK<br />

AUSZUÜBEN.<br />

•Pneumohydraulik mit<br />

pneumatischem Anschluss<br />

•Energiesparend, leise<br />

und sauber<br />

•Kundenlösungen und umfangreiches<br />

Standardprogramm<br />

schnell lieferbar<br />

Entwickelt zum<br />

•Fügen<br />

•Stanzen<br />

• Umformen<br />

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Bewiesene Qualität<br />

• Über 150.000 Geräte im<br />

Einsatz<br />

•Garantie auf 10 Mio. Hübe<br />

•Weltweite Präsenz<br />

TOX ® PRESSOTECHNIK<br />

GmbH &Co. KG<br />

Riedstraße 4<br />

D-88250 Weingarten<br />

Tel. 0751 5007-0<br />

Fax 0751 52391<br />

www.tox-de.com


BAHN FREI<br />

ANWENDUNGEN<br />

DER HYDRAULIK, AUF DIE SIE IM<br />

WINTER NICHT VERZICHTEN WOLLEN<br />

AB AUF DIE PISTE<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

ALLZEIT GUTE FAHRT<br />

18 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


AB AUF DIE PISTE<br />

Was wäre der Pistenbully ohne Hydraulik? Die Winde, die<br />

Pflüge und Schilde werden hydraulisch betrieben und sorgen<br />

für freie Pisten in Skigebieten. Aber auch in Sachen Antriebskonzept<br />

ist der Pistenbully spektakulär. Der Pistenbully 600 E+<br />

ist das erste Pistenfahrzeug mit diesel-elektrischem Antrieb.<br />

Sensor-Technik Wiedemann und Baumüller, die das Antriebskonzept<br />

gemeinsam entwickelt haben, bieten dieses inzwischen<br />

in mehreren Leistungsklassen an.<br />

www.baumueller.de<br />

www.sensortechnik.de<br />

ALLZEIT GUTE FAHRT<br />

Schneeräumfahrzeuge sind im Winter gern gesehene Gäste<br />

auf den Straßen. Das Schwenken der Pflüge oder auch das<br />

Ausbringen des Streuguts erfolgen hydraulisch. Hawe<br />

Hydraulik bietet einen durchdachten Baukasten für Hersteller<br />

solcher Kommunalfahrzeuge.<br />

Bild: Hawe Hydraulik SE<br />

www.hawe.com<br />

BAHN FREI<br />

Bis zu 40 m weit schleudert die Schneefräse – ausgestattet<br />

mit einem Hydrauliksystem von Rexroth – den Schnee, den<br />

zwei übereinander liegende rotierende Fräswalzen aus dem<br />

Weg räumen. Bis zu 8 500 t der weißen Fracht werden so in<br />

der Stunde verschoben. In den Alpen halten vier Schneeräumschienenfahrzeuge<br />

der Schweizer Firma Zaugg AG Eggiwil<br />

ganzjährig die Bahnstrecke der Rhätischen Bahn frei.<br />

EIN SEGEN FÜR<br />

WINTERSPORTLER<br />

www.boschrexroth.com<br />

EIN SEGEN FÜR WINTERSPORTLER<br />

Vier Leute im Kampf Mann gegen Mann, die ersten beiden<br />

kommen weiter bis ins Finale. Das sind die Regeln beim<br />

Ski-Cross. Für Spitzensportler gibt es spezielle Starttrainingsgeräte,<br />

die enormen Kräften standhalten müssen. ACE lieferte<br />

für ein solches Utensil die Stoßdämpfer. Sie bremsen die<br />

Schlitten des Geräts, so dass ein stabiler Trainingsablauf<br />

gewährleistet ist.<br />

www.ace-ace.de<br />

GEGEN EINEN<br />

MANGEL AN WEISS<br />

GEGEN EINEN MANGEL AN WEISS<br />

Sollte Petrus den Wintersportlern mal nicht gewogen sein, so<br />

ist das in den Skigebieten längst kein Problem mehr. Mit<br />

Kunstschnee lässt sich der Mangel an Weiß beheben. Schneekanonen<br />

erzeugen aus Wasser und Luft den Grundstoff für<br />

optimale Pisten. Das nötige Nass fließt dabei durch Hydraulikschlauchleitungen<br />

– z. B. von Hansa-Flex.<br />

www.hansa-flex.com<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 19


MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

„DIREKTER DIALOG<br />

MIT INTERNATIONALEN<br />

DENKERN UND<br />

ENTSCHEIDERN DER<br />

FLUIDTECHNIK“<br />

Vom 8. bis 10. März <strong>2016</strong> findet in<br />

Dresden das 10. Internationale<br />

Fluidtechnische Kollquium (IFK) statt.<br />

Professor Jürgen Weber steht als<br />

Ausrichter der Tagung und Direktor des<br />

Instituts für <strong>Fluidtechnik</strong> an der<br />

TU Dresden Rede und Antwort.<br />

20 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


INTERVIEW ZUM 10. IFK<br />

WAS BIETET DIE JUBILÄUMS-<br />

VERANSTALTUNG IN DRESDEN?<br />

Herr Professor Weber, in diesem<br />

Jahr richten Sie mit Ihrem<br />

Institut wieder das Internationale<br />

Fluidtechnische<br />

Kolloquium aus. Welche<br />

Bedeutung hat das IFK für die<br />

Branche und welchen<br />

Erwartungen sehen Sie sich<br />

gegenübergestellt?<br />

Mit dem IFK haben wir ein Forum geschaffen, das in der Welt sicherlich einen der<br />

bedeutendsten Branchentreffs auf dem Gebiet der hydraulischen und pneumatischen<br />

Antriebs- Steuerungs- und Regelungstechnik überhaupt darstellt. Was vor über 40<br />

Jahren mit den Aachener Fluidtechnischen Kolloquien und der Fachtagung Hydraulik<br />

und Pneumatik in Dresden und Magdeburg begann, hat sich zu einer Erfolgsgeschichte<br />

ent wickelt. Nun richten wir das IFK zum zehnten Mal im Wechsel mit der<br />

RWTH Aachen aus und ich denke, die Tagung gewinnt durch diesen Wechsel an<br />

Dynamik und Attraktivität. Im Grunde genommen sind wir in Anbetracht des Rufes in<br />

einer komfortablen Situation, aber, wie Sie bereits in Ihrer Frage erwähnten, haben wir<br />

damit auch Erwartungen zu erfüllen.<br />

Die Branche der <strong>Fluidtechnik</strong> zeichnet sich durch einen sehr direkten Austausch<br />

zwischen Forschung und Industrie aus. In Pressestimmen zu vergangenen IFKs konnte<br />

man lesen, dass gerade der Charakter als Dialog- und Diskussionsforum das IFK<br />

besonders wertvoll macht – und zwar gleichermaßen für Forscher an den Hochschulen,<br />

für Hersteller und für Anwender. Deshalb ist es unser Ziel, das IFK zu einer direkten<br />

und unkomplizierten Kommunikationsplattform zu gestalten, von der alle Teilnehmer<br />

profitieren.<br />

Insbesondere trägt der Fachverband <strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA zur beispielhaft engen<br />

Vernetzung von Wissenschaft und Wirtschaft der deutschen <strong>Fluidtechnik</strong>er maßgeblich<br />

bei. Daher bin ich froh, dass wir auch zum Jubiläums-IFK wieder als Mitveranstalter auf<br />

den Fachverband zählen können.<br />

Sie sprechen von einer<br />

Jubiläumsveranstaltung.<br />

Was wird die Besucher Neues<br />

erwarten? Evolution oder<br />

Revolution?<br />

In Anbetracht der Situation ist eine Revolution aus unserer Sicht nicht der richtige<br />

Begriff: Wir hören kein Aufbegehren (lacht). Spaß beiseite: Auch zu diesem IFK werden<br />

wir natürlich auf Bewährtes zurückgreifen. Ich glaube nicht, dass die Wiedererkennbarkeit<br />

die Kreativität und Fruchtbarkeit dieses IFKs einschränkt. Vielmehr denke ich,<br />

dass viele Gäste es zu schätzen wissen, sich auf gewohnten Pfaden zu bewegen. Das<br />

soll natürlich nicht heißen, dass wir alles genau so machen wollen, wie bisher. So<br />

haben wir uns dafür entschieden, die Vorträge an allen drei Tagen im Internationalen<br />

Congress Center in der Dresdner Innenstadt durchzuführen. Auf der Prozessseite<br />

haben wir einen optionalen Peer-Review durchgeführt. Umfragen haben ergeben, dass<br />

sich die Attraktivität unserer Tagung insbesondere für internationale Wissenschaftler<br />

noch weiter steigern lässt, wenn wir die wissenschaftliche Signifikanz erhöhen. Dies<br />

können wir mit einem Review erreichen. Übrigens haben auch viele Teilnehmer aus<br />

der Industrie sich dafür entschieden, ihren Beitrag dem optionalen Review-Prozess zu<br />

unterziehen. Ich glaube, dass dies ein guter Schritt ist, die Qualität der Beiträge noch<br />

weiter zu erhöhen.


INTERVIEW ZUM 10.IFK<br />

Gibt es darüber hinaus<br />

Neuerungen oder<br />

Überraschungen?<br />

Nennen wir es ein unkonventionelles Highlight, denn ich möchte es an dieser Stelle gern verraten:<br />

Wir werden am Tagungsort einen Forschungsgegenstand des TEAM-Verbundprojektes<br />

ausstellen, den „Grünen Radlader“ der 24-Tonnen-Klasse. Dieser ist als Leuchtturmprojekt vollständig<br />

mit den neuesten und effizientesten Antriebstechnologien der Mobilhydraulik aus -<br />

ge stattet und wird sicherlich Aufsehen erregen. Außerdem wird am Kongress zentrum ein 270<br />

PS-Traktor mit einer neuartigen Überlagerungslenkung stehen, welche es ermöglicht, die Vorteile<br />

verschiedener Lenk-Komfortfunktionen auch für die Straßenfahrt nutzbar zu machen. Auf der<br />

nichttechnischen Seite haben wir Herrn Michael Kretschmer, stellvertretender Vorsitzender der<br />

CDU/CSU-Bundestagsfraktion, für eine Ansprache zur Eröffnung der Konferenz am Mittwochmorgen<br />

gewinnen können. Dies unterstreicht die Anerkennung der <strong>Fluidtechnik</strong> als einen<br />

Hauptakteur des deutschen Maschinenbaus und die Bedeutung des IFK für die Branche.<br />

Das Tagungsmotto lautet dieses<br />

Mal „Smart Fluid Power“. Was<br />

können sich die Teilnehmer<br />

darunter vorstellen?<br />

Tatsächlich handelt es sich bei dem Begriff „Smart“ ein Stück weit um einen Modebegriff.<br />

Ein Grund für die Wahl dieses Mottos ist, dass es nach wie vor Menschen gibt, die mit den<br />

Begriffen Hydraulik oder Pneumatik rückständige Technik assoziieren.<br />

Hier wollen wir vermitteln, dass die <strong>Fluidtechnik</strong> saubere Lösungen mit anwenderfreundlichen<br />

Schnittstellen bietet, die sich in intelligente Systeme einfügen.<br />

Wir erleben einen Trend, in dem Funktionalitäten immer mehr durch Software definiert<br />

werden. Dies bietet uns <strong>Fluidtechnik</strong>ern einerseits die Möglichkeit, die Funktionalität und das<br />

Leistungs spektrum von Systemen bei gleichzeitiger Vereinfachung der Komponenten zu erweitern,<br />

andererseits müssen wir die Aspekte Sicherheit und Verfügbarkeit im Auge behalten.<br />

Natürlich bietet die Auslagerung von Funktionalitäten in die Software sowie die Bildung<br />

autarker Einheiten auch Potenziale für eine übergeordnete Intelligenz und die vernetzte<br />

Produktion im Sinne von Industrie 4.0.<br />

Mit dem Motto „Smart Fluid Power“ haben wir auch ganz gezielt zur Einreichung von Beiträgen<br />

über innovative Antriebs-, Steuerungs- und Aktuatorprinzipien aufgerufen. Als Beispiele<br />

aus unserem Tagungsprogramm seien hier die Stichworte Verdrängersteuerung, getrennte Steuerkanten<br />

und Sensor- Aktor-Integration genannt. Außerdem wollen wir zur domänenübergreifenden<br />

Betrachtung von fluidmechatronischen Gesamtsystemen anregen. Diese wird beim IFK nicht<br />

nur aus der Seite der steuerungstechnischen Systemintegration, sondern auch intensiv aus thermoenergetischer<br />

Sicht aufgezeigt. Besonders freue ich mich in diesem Zusammenhang auf den<br />

Übersichtsvortrag von Herrn Prof. Brecher vom WZL an der RWTH Aachen über thermoenergetisches<br />

Design von Werkzeugmaschinen und Anforderungen an smarte fluidtechnische Systeme.<br />

Sie sprachen Industrie 4.0 an.<br />

Inwiefern wird diese<br />

thematisiert?<br />

Industrie 4.0 ist in den Fachmedien derzeit als Zukunftstrend in aller Munde. In Wahrheit<br />

existiert aber, nicht nur in der <strong>Fluidtechnik</strong>, eine große Unsicherheit darüber, welche Implikationen<br />

die ser Trend auf uns überhaupt hat. Und das hört nicht bei der Streitfrage auf,<br />

wie ein zukunftsfähiges Kommunikationssystem auszusehen hat. Die Fragen sind viel grundlegender:<br />

Welche Potentiale existieren? Können autarke Komponenten überhaupt systemunabhängige<br />

„Dienste“ anbieten? Wie groß ist der Schritt bisheriger prädiktiver Konzepte<br />

zur Industrie 4.0?<br />

Grundvoraussetzung ist die Industrie-4.0-readiness unserer Komponenten. Hier können wir<br />

durch Einsatz elektrohydrau lischer Ansätze in Kombination mit intelligenten Steuerungsund<br />

Regelungskonzepten sowie Last- und Zustandsdetektion einen Schritt in die richtige<br />

Richtung gehen. Mit einer eigenen Vortragssession zur Aktorik und Sensorik leisten wir dazu<br />

einen Beitrag.<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

Welche weiteren Programmhighlights<br />

warten auf die<br />

Tagungsteilnehmer?<br />

Ich persönlich freue mich natürlich, dass Ergebnisse und Erkenntnisse aus dem TEAM-Verbundprojekt<br />

publiziert werden, insbesondere da wir als Institut mit dem „Grünen Radlader“<br />

stark daran beteiligt sind. Ansonsten bieten wir viele Themen, die am Zahn der Zeit sind:<br />

Schwerpunkte werden sich innovativen Systemstrukturen, die Individualisierung und stets<br />

22 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong><br />

Foto: Maritim Hotelgesellschaft


INTERVIEW ZUM 10. IFK<br />

lastgerechte Einstellung ermöglichen sowie intelligenten, autarken Antrieben widmen.<br />

Außerdem rücken wir, wie bereits erwähnt, thermische Aspekte der Hydraulik in den Vordergrund.<br />

Und nicht zuletzt haben wir wieder einen starken Themenblock zur Pneumatik,<br />

der sich unter anderem mit Energieeffizienz und Analysen von Geräuschemission befasst.<br />

Das ausführliche Tagungsprogramm finden alle Interessenten unter www.ifk<strong>2016</strong>.com.<br />

Sagen Sie uns noch kurz etwas<br />

zum Ablauf des Kolloquiums?<br />

Der erste Tag findet in Form eines Symposiums statt. Hier werden in dreizügigem Betrieb<br />

vor allem grundlagenorientierte Forschungsergebnisse präsentiert und diskutiert. Am<br />

zweiten und dritten Konferenztag stehen anwendungsorientiertere Beiträge aus der ganzen<br />

Welt der <strong>Fluidtechnik</strong> parallel in zwei Sälen auf dem Programm.<br />

Neben den Vorträgen findet auch eine Posterausstellung in unmittelbarer Nähe der<br />

Tagungsräume statt. Hier bietet sich eine Plattform für Poster zu wissenschaftlichen<br />

Beiträgen aus dem Tagungsband und von interessierten Firmen.<br />

Wird auch dieses Jahr wieder<br />

das Labor Ihres Instituts für die<br />

Tagungsgäste offen stehen?<br />

Selbstverständlich stehen den Besuchern wieder die Tore zu unserem Versuchsfeld offen.<br />

Dies bietet uns die Gelegenheit, unsere Forschungsprojekte live und in Aktion einem breiten,<br />

fachkundigen Publikum vorzustellen. Meine Mitarbeiter werden den Besuchern Prüfstände<br />

und Versuchsaufbauten zu vielen unserer aktuellen Forschungsprojekte vorführen, darunter<br />

hocheffiziente Pressenantriebe und getrennte Steuerkanten sowohl am Baggerarm als auch<br />

für stationäre Anwendungen. Darüber hinaus zeigen wir Prüfstände zur Kavitationsuntersuchung<br />

und -visualisierung an Ventilmodellen, zur Geräuschreduktion in Dosierpumpen<br />

durch sensorlose Positionsschätzung und zur Untersuchung von Verschleiß und Ölalterung<br />

in elektrohydraulischen Kompakt antrieben im Dauerversuch. Den Tagungsteilnehmern wird<br />

ein regelmäßiger Bustransfer zwischen dem Konferenzzentrum und dem Institut angeboten.<br />

Bei vergangenen IFKs wurde<br />

Nachwuchswissenschaftlern die<br />

Teilnahme am IFK erleichtert.<br />

Wird dies erneut der Fall sein?<br />

Ja. Wie bereits in der Vergangenheit wird der VDMA Studierenden die Teilnahme am IFK<br />

finanzieren. Das halte ich für eine hervorragende Möglichkeit, junge Interessierte für die<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> zu begeistern. Schließlich hört man allerorts, dass in der Branche qualifizierter<br />

Nachwuchs fehlt. Außerdem weisen wir auf unserer Homepage auf die Förderung von<br />

jungen Wissenschaftlern aus EU­ Ländern durch den DAAD hin. Allgemein war es unser<br />

Anliegen, die Kosten zur Teilnahme für alle moderat zu halten und so die Attraktivität des<br />

IFK aufrecht zu erhalten.<br />

In den letzten Jahren stiegen die<br />

internationale Teilnahme und<br />

der internationale Anspruch des<br />

IFK stetig. Steht dem nicht<br />

gegenüber, dass Sie nach wie<br />

vor Deutsch als Vortragssprache<br />

zulassen?<br />

Nein, ich denke nicht. Um allen das Verständnis und die Teilhabe zu ermöglichen, findet<br />

Simultanübersetzung ins Englische und Deutsche statt. Deutschland hat nach wie vor<br />

die Spitzenposition der weltweiten <strong>Fluidtechnik</strong> inne. Nun wollen wir nicht durch eine<br />

Sprachvorgabe potenzielle Referenten aus deutschsprachigen Ländern abschrecken<br />

und möchten zur Sicherung der Vortragsqualität, dass jeder in einer Sprache vortragen<br />

kann, in der er sich sicher fühlt. Natürlich empfehlen wir den Vortragenden Englisch als<br />

Vortragssprache.<br />

Veranstaltungen wie das IFK<br />

sehen sich immer wieder mit<br />

dem Vorwurf konfrontiert, dass<br />

sie sozusagen auf dem „Elfenbeinturm“<br />

stattfinden; wie<br />

kommentieren Sie dies?<br />

Ich sehe das IFK eher als Leuchtturmveranstaltung der <strong>Fluidtechnik</strong>. Nun im Ernst: Das IFK wird<br />

wesentlich vom Programmaus schuss mitgestaltet, der sich in deutlich überwiegender Mehrheit<br />

aus Mitgliedern der Industrie zusammensetzt. Hier werden die Themen, die zur Tagung zugelassen<br />

werden, einer Vorauswahl unterzogen. Bei der Auswahl der Beiträge haben der Anwendungsbezug<br />

und die Validierung der Ergebnisse einen hohen Stellenwert. Dies machen wir aus dem<br />

Grund, dass die Branche zumindest in Deutschland wesentlich von kleinen und mittelständischen<br />

Unternehmen getragen wird. Daher ist es notwendig, diese Akteure auch in die<br />

Innovationsprozesse einzubeziehen und am Nutzen des IFK unmittelbar teilhaben zu lassen.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 23<br />

Foto: Maritim Hotelgesellschaft


INTERVIEW ZUM 10.IFK<br />

Darüber hinaus ist uns auch die Teilnahme der OEMs am IFK wichtig: Wir brauchen auch<br />

die Anwender, um die Anforderungen an die <strong>Fluidtechnik</strong> formulieren zu können. Nur so<br />

kann sich der Kreis Forscher – Hersteller – Anwender schließen.<br />

Es wird auch wieder eine<br />

begleitende Fachausstellung<br />

geben. Können Sie uns hierzu<br />

einen kleinen Ausblick geben?<br />

Gerne. Wie zum 8. IFK in Dresden findet die Fachausstellung wieder unmittelbar zwischen<br />

den Vortragssälen statt, dort, wo man sich in den Vortragspausen zum Kaffeetrinken trifft. Es<br />

bietet eine ideale Plattform für Hersteller, ihre Produkte und Entwicklungen vor einem<br />

fachkundigen Publikum zu präsentieren. Außerdem entwickeln sich dort üblicherweise tiefe<br />

fachliche Diskussionen, die für die Teilnehmer überaus produktiv sind. Es können Netzwerke<br />

mit Wissenschaftlern, Kunden, Zulieferer und Mitarbeitern von morgen gesponnen werden.<br />

Zu Recht erhält die Ausstellung immer mehr Zuspruch. Dieses Jahr können wir knapp 400 m²<br />

Standfläche anbieten, wovon zu Jahresbeginn bereits der Großteil ausgebucht war.<br />

Traditionell werden zum IFK<br />

auch nicht-fachliche Programmpunkte<br />

geboten. Was können<br />

die Gäste erwarten?<br />

Wir haben wieder ein abwechslungsreiches Rahmenprogramm zusammengestellt.<br />

Schließlich – seien wir ehrlich! – treffen wir uns nicht ausschließlich zum sachlichen und<br />

fachlichen Austausch. Wir wollen einen ungezwungenen Rahmen bieten, in dem ein persönliches<br />

Kennenlernen und Vernetzen möglich ist. Erfahrungsgemäß wird dennoch unter<br />

<strong>Fluidtechnik</strong>ern die <strong>Fluidtechnik</strong> immer das Thema Nummer eins sein. Und wir wissen ja<br />

alle, dass die besten Ideen in eher unkonventionellen Situationen geboren werden (lacht).<br />

Am Abend des Symposiums wird mit einem Get-Together die Fachausstellung eröffnet, am<br />

zweiten Abend wird zum Festabend geladen. Dafür haben wir erneut das Albertinum der<br />

Staatlichen Kunstsammlungen Dresdens gewinnen können, welches im Herzen der Altstadt<br />

ein feierliches Ambiente für ein Buffet-Dinner und faszinierendes Abendprogramm bietet.<br />

Den Abschluss des fachlichen Teils des IFK bildet das traditionell fröhliche Hallenfest in<br />

den Räumlichkeiten unseres Instituts.<br />

Für die Begleitung der Tagungsgäste werden an den Konferenz tagen ein Ausflug zur<br />

Festung Königstein in der Sächsischen Schweiz und eine sehr sehenswerte Busrundfahrt im<br />

städtischen Elbtal nebst Mittagessen angeboten. Am Folgetag der Konferenz bieten wir<br />

allen die Möglichkeit, im Rahmen einer Exkursion das Heizkraftwerk Nossener Brücke und<br />

den Druckmaschinenher steller König & Bauer AG zu besichtigen.<br />

Und eine obligatorische Frage<br />

zum Schluss: Warum ist der<br />

Besuch des 10. IFK ein Muss<br />

und welchen direkten Nutzen<br />

können die Besucher daraus<br />

ziehen?<br />

Nirgendwo auf der Welt ist die Dichte an Forschungseinrich tungen und Herstellern fluidtechnischer<br />

Systeme so hoch wie in Deutschland. Hier bietet sich die einmalige Möglichkeit,<br />

mit internationalen Denkern und Entscheidern der Branche in den direkten Dialog zu treten.<br />

Ich möchte mit aller Bescheidenheit behaupten, dass hier Impulse für die <strong>Fluidtechnik</strong> von<br />

morgen gesetzt werden. Wer daran teilhaben möchte, sollte dabei sein!<br />

Jedenfalls freuen meine Mitarbeiter und ich uns auf das IFK und hoffen, Sie im März zur<br />

10. Ausgabe des Internationalen Fluidtechnischen Kolloquiums begrüßen zu dürfen.<br />

Herr Professor Weber, ich danke Ihnen für dieses Interview und<br />

wünsche Ihnen und Ihrem Team ein erfolgreiches 10. IFK.<br />

www.ifk<strong>2016</strong>.com<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

WAS:<br />

10. Internationales<br />

Fluidtechnisches Kolloquium<br />

WANN: 8. bis 10. März <strong>2016</strong><br />

WO:<br />

Internationales Congress<br />

Center in Dresden<br />

ANMELDEFRIST: 19. Februar <strong>2016</strong><br />

ANMELDUNG: www.ifk<strong>2016</strong>.com/anmeldung<br />

Smart Fluid Power – 10. IFK vom 8. bis 10. März in Dresden<br />

SYMPOSIUM<br />

KONFERENZ<br />

Dienstag, 8. März Mittwoch, 9. März Donnerstag, 10. März<br />

Intelligente<br />

Steuerungen<br />

Neuartige<br />

Systemstrukturen<br />

Mobilhydraulik<br />

Digitalhydraulik Pumpen Pneumatik<br />

Pumpen, Ventile,<br />

hydraulische<br />

Komponenten<br />

Fluidtechnische<br />

Grundlagen<br />

Mobilhydraulik<br />

Eröffnung der<br />

Fachausstellung<br />

Thermisches<br />

Verhalten<br />

Stationärhydraulik<br />

Hydraulische<br />

Komponenten<br />

Festabend<br />

Sonderanwendungen<br />

Aktorik & Sensorik<br />

Systemintegration &<br />

Sicherheit<br />

Hallenfest<br />

24 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


WELCHEN STELLENWERT HAT DAS<br />

IFK FÜR SIE UND MIT WELCHEN<br />

ERWARTUNGEN SEHEN SIE DEM<br />

10. IFK IN DRESDEN ENTGEGEN?<br />

UMFRAGE<br />

Das 10. Internationale Fluidtechnische<br />

Kolloquium (IFK) steht vor der Tür! Man<br />

darf schon jetzt gespannt sein, welche<br />

Neuentwicklungenlungen und Trends im<br />

Rahmen der Vorträge, Workshops und<br />

der begleitenden Fachausstellung im<br />

Internationalen Congress Center in Dresden<br />

präsentiert bzw. diskutiert werden. Die<br />

<strong>O+P</strong>-Redaktion befragte einige Teilnehmer.<br />

DR. PETER ACHTEN<br />

DR. HILMAR JÄHNE<br />

JÜRGEN KNOBLOCH<br />

DR. OLIVER MARTENS<br />

Director and Owner, Innas BV,<br />

B reda, Niederlande<br />

The economy is at a low tide.<br />

Sales and profits are declining,<br />

also in the fluid power industry.<br />

For companies, who are managed<br />

entirely by short-term<br />

financial criteria, this is the<br />

time for further cost reductions,<br />

lay-offs and even the<br />

sales of complete divisions.<br />

But, for companies who still<br />

believe in their engineering<br />

strengths, this is also the time<br />

for new product developments<br />

and innovations. For those<br />

companies, the IFK is a must. It<br />

is the right place for listening,<br />

talking and discussing about<br />

the latest developments. I am<br />

convinced that the fluid power<br />

industry can make a difference<br />

and can grow, even into new<br />

and unforeseen markets. This<br />

is the time for entrepreneurship.<br />

I am looking forward to<br />

see and meet you at the IFK.<br />

Geschäftsführender Gesellschafter,<br />

Hydrive Engineering GmbH, Freital<br />

Die Teilnahme am IFK ist für<br />

mich als Ingenieurdienstleister<br />

für Antriebs- und Steuerungstechnik<br />

ein Muss! Sie bietet<br />

die Gelegenheit, Informationen<br />

aus erster Hand zu den<br />

Neu- und Weiterentwicklungen<br />

der Branche und den<br />

wissenschaftlichen Erkenntnissen<br />

der Forschungseinrichtungen<br />

zu erhalten. Der<br />

organisatorische Rahmen mit<br />

der Fachausstellung und den<br />

Abendveranstaltungen bietet<br />

erstklassige Gelegenheiten für<br />

interessante Gespräche. Und<br />

selbstverständlich werde ich<br />

die Möglichkeit auch nutzen,<br />

um über unser Leistungsspektrum<br />

auf den Gebieten der<br />

Antriebe und Steuerungen, der<br />

Software für Maschinen sowie<br />

des Automatisierten Software-<br />

Tests zu informieren.<br />

Director Engineering Hydraulics,<br />

Agco GmbH, Marktoberdorf<br />

Durch aktuelle Trends wie<br />

Industrie 4.0, Big Data oder<br />

homologationsrelevante Entwicklungsaufgaben<br />

geraten<br />

Basistechnologien leicht als<br />

Selbstverständlichkeit in das<br />

Hintertreffen. Veranstaltungen<br />

wie das IFK geben der<br />

Industrie und der Forschung<br />

eine sehr wichtige Plattform<br />

für den Austausch und ermöglichen,<br />

sich gerade auf diese<br />

Themen zu fokussieren.<br />

Insbesondere der Bereich der<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> hat durch die in<br />

der Vergangenheit allgegenwärtige<br />

Diskussion um<br />

elektrische Antriebe viele neue<br />

Impulse bekommen und<br />

innovative Lösungen hervorgebracht,<br />

um die Effizienz und<br />

Regelbarkeit zu steigern.<br />

Manager Testing & Research<br />

Department, Komatsu Mining<br />

Germany GmbH, Düsseldorf<br />

Das IFK ist eine der bedeutendsten<br />

Veranstaltungen der<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> weltweit. Für unser<br />

Unternehmen ist das IFK<br />

seit vielen Jahren ein fester<br />

Termin. Als Hersteller von<br />

Großhydraulikbaggern für den<br />

internationalen Tagebau bietet<br />

es uns nicht nur die Möglichkeit<br />

einen Überblick über die<br />

aktuellen Entwicklungen und<br />

Forschungsthemen in der Mobilhydraulik<br />

zu gewinnen, sondern<br />

auch die Plattform, um alte<br />

Kontakte zu pflegen und neue<br />

entstehen zu lassen. Der<br />

10. IFK steht dieses Jahr unter<br />

dem Motto „Smart Fluid<br />

Power“. Hier erwarte ich neue<br />

Impulse zur Reduzierung der<br />

Total Cost of Ownership durch<br />

Zustandsüberwachung der<br />

Komponenten, um deren Lebensdauern<br />

optimal zu nutzen.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 25


WORKSHOP<br />

VERSTEHEN<br />

SIE<br />

SENSOREN?<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

Manchmal ist es für Anwender schwierig aus der<br />

Vielfalt an Sensoren den passenden für bestimmte<br />

Einsätze auszuwählen. Sehen Sie auch bei sich<br />

noch Aufklärungsbedarf, ist der technische Workshop<br />

von Micro-Epsilon sicherlich eine gute Lösung, um<br />

Unklarheiten zu beseitigen. In dem siebenstündigen Seminar<br />

vermitteln daher Messtechnik-Spezialisten den Teilnehmern<br />

technische Hintergründe rund um die Welt der Sensoren. Der<br />

Kurs richtet sich an Entscheider, Entwickler, Konstrukteure,<br />

Projektleiter und technische Einkäufer sowie Anwender von<br />

Sensoren und Messsystemen.<br />

Jeweils im Frühjahr und im Herbst bietet der Sensorenhersteller für<br />

20 bis 40 Interessierte die Möglichkeit intensiv auf deren Bedürfnisse<br />

und Fragen einzugehen. Veranstaltungsorte sind im Norden<br />

Deutschlands Walsrode, Radeberg, Beelitz und Wesel, während die<br />

südliche Tour Halt in Rodgau, Herrieden und Calw macht.<br />

Ob zur Qualitätssicherung, für Automationsprozesse, zur OEM-<br />

Integration, für Anwendungen in der Instandhaltung, für die<br />

Autor: Svenja Stenner, Redaktion <strong>O+P</strong><br />

Prozess- und Maschinenüberwachung, sowie für die Forschung<br />

und Entwicklung – die Anwendungsgebiete für Sensoren sind so<br />

vielfältig, wie auch die damit aufkommenden Fragen. Warum<br />

kann mit einem Wirbelstromsensor nur auf Metall gemessen<br />

werden? Welche Einflussfaktoren wirken auf eine Messung ein<br />

und existiert ein Unterschied zwischen dem rot- bzw. blaufarbigen<br />

Laser in dessen Anwendung?<br />

Den roten Faden des Workshops bilden dabei die vier Leitpunkte:<br />

Messprinzip, Vorteile und Einschränkungen, System-<br />

DER WORKSHOP HILFT MIR DIE RICHTIGE<br />

ENTSCHEIDUNG ZU TREFFEN, WELCHE<br />

SENSOREN SICH FÜR PRAKTISCHE<br />

ÜBUNGEN UND EINSÄTZE EIGNEN<br />

Gabi Seibel, Hochschule Kaiserslautern<br />

Zusammenfassung und Anwendungen. Anhand derer führen die<br />

Referenten durch das Programm und skizzieren die Eigenschaften<br />

verschiedener Messgeräte. Neben jeder Menge fundiertem<br />

26 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


WIE HELFEN DIE<br />

WORKSHOPS?<br />

Sie bieten bereits seit 2009<br />

Sensoren-Seminare an.<br />

Welche Intention steht für<br />

sie dahinter und was erhofft<br />

sich Micro-Epsilon davon?<br />

Mit unseren Technologie-Workshops wollen wir Kunden und Interessenten die<br />

Möglichkeit bieten, einen Überblick über die verschiedenen Messverfahren von<br />

Micro-Epsilon zu erhalten. Die Teilnehmer lernen die Vorteile<br />

der jeweiligen Produktgruppen kennen und können somit<br />

gezielt für ihre Applikation das bestgeeignetste Verfahren<br />

auswählen. Ein wichtiger Aspekt für uns ist es aber auch, die<br />

Einschränkungen bzw. Grenzen der Messverfahren zu vermitteln.<br />

Wir wollen dadurch die Teilnehmer sensibilisieren,<br />

was mit unseren Sensoren gelöst werden kann und wo die<br />

Produkte aber auch ihre Grenzen erreichen. Wir vermitteln<br />

den Kunden Anwenderwissen, sodass eigenständig eine<br />

Vorauswahl der Sensoren für diverse Aufgabe getroffen<br />

werden kann. Für Detailfragen stehen bei<br />

Micro-Epsilon erfahrene Anwendungsberater<br />

zur Verfügung, die gemeinsam mit den Kunden<br />

eine applikationsbezogene Lösung suchen.<br />

Dieser Workshop befasst sich<br />

mit den Grundlagen der<br />

Sensoren. Sind zukünftig<br />

spezifische Kurse geplant,<br />

die sich detaillierter mit<br />

einer bestimmten Thematik<br />

befassen?<br />

Der Technologieworkshop behandelt<br />

momentan die Themen Weg- und<br />

Abstandsmessung, Farbmessung sowie<br />

Temperaturmessung. Aktuell behalten<br />

wir aufgrund der hohen Nachfrage nach<br />

den kostenlosen Anwenderworkshops<br />

das Konzept wie bisher bei. Mittelfristig<br />

planen wir aber Workshops zu speziellen<br />

Themen wie etwa Wirbelstromsensorik oder<br />

optische Wegmessung vertieft anzubieten.<br />

Markus Friedl,<br />

Technisches Marketing,<br />

Micro-Epsilon<br />

Wissen bietet Micro-Epsilon auch Technik zum Anfassen. Gerne<br />

nutzen die Teilnehmer die Gelegenheit sich die Sensoren vor Ort<br />

genau zu betrachten, um eventuelle Entscheidungen für ihren<br />

täglichen Arbeitsgebrauch zu treffen. Das Seminar bietet Raum<br />

für Diskussionen, sowie den Austausch von Erfahrungswerten.<br />

Zudem hilft es den Kunden, ihre strategische Herangehensweise<br />

bei technischen Herausforderungen zu verbessern. Nach dem<br />

Seminar sollten alle Teilnehmer detaillierte Kenntnisse über die<br />

Grundlagen der Welt der Weg- und Distanzsensoren, sowie der<br />

Farb- und Temperatursensoren erlangt haben.<br />

Fotos: Micro-Epsilon<br />

www.micro-epsilon.de<br />

SENSOREN WORKSHOP<br />

WANN? Nordtour 16. bis 18. Februar <strong>2016</strong><br />

Südtour 01. bis 03. März <strong>2016</strong><br />

ANMELDESCHLUSS? Wenn Plätze frei sind, ist eine<br />

kurzfristige Anmeldung bis kurz<br />

vor dem Workshop möglich<br />

TEILNEHMERZAHL? Beschränkt sich auf 20 – 40 Teilnehmer<br />

je nach Veranstaltungsort<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 27


SZENE<br />

DIE TOP<br />

EXPORTE DER TÜRKISCHEN<br />

MASCHINENBAUINDUSTRIE<br />

■ Klima- und Kühlaggregate<br />

■ Motoren und Komponenten<br />

■ Wasch- und Trockenmaschinen<br />

■ Bau- und Bergmaschinen<br />

und Zubehör<br />

■ Pumpen und Kompressoren<br />

■ Land- und Forstwirtschaftsmaschinen<br />

■ Werkbänke<br />

■ Reaktor und Kessel<br />

ALLE UNTER EINEM DACH<br />

Das Wirtschaftswachstum der Türkei hält weiter an, woran der<br />

Maschinenbausektor einen erheblichen Anteil hat. Diese Entwicklung<br />

erforderte auch eine Anpassung der Organisationsstruktur<br />

dieses Sektors. Bisher gab es lediglich den halbstaatlichen Dachverband,<br />

diese Organisation kennt man im Ausland unter dem Namen<br />

Turkish Machinery. Durch die positive Marktentwicklung ergriff der<br />

Dachverband die Initiative und bot den Unternehmen und<br />

sektorellen Vereinen eine eigene Plattform an – den Dachverband<br />

Makfed (Maschinenföderation). Dieser versteht sich als Föderation<br />

für alle Branchenverbände, sei es im In- oder im Ausland und soll<br />

insofern als Sprachrohr für die Maschinenbauindustrie dienen.<br />

„Die Probleme und Interessen einzelner Unternehmen und unserer<br />

Gründervereine sind weitgehend bekannt. Jetzt müssen wir mit<br />

gebündelter Kraft an einem Strang ziehen. Die Föderation dient als<br />

Sprachrohr für die Interessen der Maschinenbauer im In- und<br />

Ausland. Makfed dient außerdem dem besseren Verständnis<br />

untereinander“, so Makfed Gründungspräsident Kutlu Karavelioglu.<br />

Bei Fragen können sich Interessierte an die deutsche Vertretung<br />

wenden: Silvia Bartsch, E-Mail: sbartsch@turkishmachinery.de<br />

www.turkishmachinery.org<br />

TÜRKISCHE MASCHINENBAUINDUSTRIE<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

8.000 MITGLIEDER<br />

Mrd.<br />

EXPORT<br />

DEUTSCHLAND<br />

größter Absatzmarkt<br />

DER EXPORTE<br />

gehen in<br />

EU-Länder<br />

28 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


BONFIGLIOLI ÜBERNIMMT<br />

O&K ANTRIEBSTECHNIK<br />

O&K Antriebstechnik, Hersteller von Getrieben für<br />

Hochleistungsmaschinen und Raupenkrane, wird<br />

von Bonfiglioli übernommen. Der bisherige Eigner,<br />

die Carraro-Gruppe, behält einen Anteil von 45 %.<br />

Bonfiglioli erweitert damit sein Angebot mit<br />

Produkten für Hochleistungsanwendungen, z. B.<br />

für den Tiefbau und maritime Anwendungen.<br />

Carraro wiederum wird sich weiter auf Getriebesysteme<br />

für landwirtschaftliche Maschinen und<br />

Baumaschinen konzentrieren. Für die Übernahme,<br />

die im November von den Präsidenten der beiden<br />

italienischen Familienunternehmen, Sonia<br />

Bonfiglioli und Enrico Carraro, besiegelt wurde,<br />

zahlt Bonfiglioli 27,5 Mio. Euro.<br />

www.bonfiglioli.com<br />

HYDRAFORCE<br />

STÄRKT PRÄSENZ<br />

IN INDIEN<br />

Hydraforce hat eine neue<br />

Tochtergesellschaft in Indien<br />

gegründet. Die Hydraforce India<br />

LLC mit Sitz im Vatika Business<br />

Center in Pune, Maharashtra,<br />

soll die Vertriebs- und Engineering-Aktivitäten<br />

des Unternehmens<br />

auf dem Subkontinent<br />

stärken. „Indien arbeitet daran,<br />

die Infrastruktur des Landes –<br />

Straßen, Brücken, Häfen und<br />

Flughäfen – weiterzuentwickeln<br />

und zu stärken. Eine größere<br />

Nachfrage nach lokal gefertigten<br />

Produkten für den Bau- und<br />

Landmaschinensektor wird<br />

dementsprechend erwartet“,<br />

erklärt Mark Wilson, Vertriebsdirektor<br />

bei Hydraforce. „Unsere<br />

Tochtergesellschaft wird die<br />

rasch voranschreitende<br />

technische Entwicklung bei<br />

Off-Highway-Equipment in<br />

Indien unterstützen. Sie wird<br />

zudem die führende Position<br />

von Hydraforce im Segment<br />

elektrohydraulischer Steuerungssysteme<br />

stärken.“<br />

www.hydraforce.com<br />

Die HUNGER<br />

SZENE<br />

Hydraulik Gruppe<br />

Vorsprung durch<br />

Erfahrung<br />

Engineering<br />

„MESSTECHNIK IN DER CLOUD“ IM FOKUS<br />

Der Messtechnik als<br />

einem zentralen<br />

Baustein der Industrie<br />

4.0 widmet sich auf der<br />

Sensor+Test ein<br />

Sonderforum zum<br />

Thema „Messtechnik in der Cloud“. Der Messeveranstalter AMA erklärt dazu: „Der<br />

wesentliche Fortschritt in der vernetzten Welt von morgen liegt in der globalen<br />

Verfügbarkeit lokaler Messergebnisse.“ In Halle 5 werden deshalb schwerpunktmäßig<br />

Lösungen und Konzepte zur Übertragung, Verarbeitung, Analyse und<br />

Sicherheit messtechnisch ermittelter Daten im weltweiten Netz vorgestellt. Auch das<br />

Vortrags-Forum in der Halle steht am ersten Messetag im Zeichen des Themas.<br />

(Sensor+Test, Nürnberg, 10.-12. Mai <strong>2016</strong>, Halle 5)<br />

www.ama-service.com; www.sensor-test.com<br />

FAHRERLOSE BAUMASCHINEN IM TEST<br />

Baumaschinen, die sich ganz ohne Fahrer fortbewegen,<br />

sind an der Technischen Universität Tampere in<br />

Finnland bereits Realität. Dort dreht ein vollautomatischer<br />

Radlader auf einer eigens eingerichteten<br />

Teststrecke seine Runden. Hydraulik und Elektronik<br />

des Fahrzeugs bestehen zum größten Teil aus<br />

Komponenten von Rexroth. Auf dem Testgelände<br />

untersuchen Wissenschaftler das Verhalten des<br />

Fahrzeugs bei variierenden Bodenverhältnissen und<br />

messen dabei auch jeweils die Emissionen.<br />

www.boschrexroth.de<br />

Bildhinweis: Tampere University of Technology<br />

Von A wie Abstreifer<br />

bis Z wie Zylinder ...<br />

... Ihr Partner für<br />

komplette Lösungen<br />

Wir beraten Sie gerne:<br />

Walter Hunger GmbH & Co. KG<br />

Hydraulikzylinderwerk<br />

Rodenbacher Str. 50 • DE 97816 Lohr am Main<br />

Tel.: +49(0)9352-501-0 • Fax: +49(0)9352-501-106<br />

info@hunger-hydraulik.de • www.hunger-hydraulik.de


SZENE<br />

CHINESISCHES UNTERNEHMEN<br />

ÜBERNIMMT BERLINER STANDORT<br />

10. IFK <strong>2016</strong> – SMART FLUID POWER<br />

Die Hydraulik-Spezialisten Hawe aus München und Jiangsu<br />

Hengli aus China haben eine globale Kooperation für<br />

Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Axialkolbenpumpen<br />

vereinbart. In diesem Rahmen übernimmt das chinesische<br />

Unternehmen den Produktionsstandort Hawe Inline<br />

in Berlin zum 1. Januar <strong>2016</strong>. Jiangsu Hengli ist auf Hydraulikzylinder,<br />

Präzisionsguss und Dichtungen für mobile<br />

Arbeitsmaschinen spezialisiert und will eigenen Angaben<br />

zufolge am deutschen Standort signifikante Investitionen<br />

tätigen, um die Produktion und das Geschäft auszubauen.<br />

Hawe hält für seine Axialkolbenpumpen weiterhin das<br />

exklusive Vertriebsrecht außerhalb Chinas.<br />

www.hawe.com<br />

MDA-PRÄSIDIUM MIT<br />

NEUEM VORSITZENDEN<br />

Das 10. Internationale Fluidtechnische Kolloquium (IFK) findet vom<br />

8. bis 10. März <strong>2016</strong> in Dresden statt. Die Veranstaltung bietet im<br />

internationalen Rahmen die Möglichkeit, Innovationen zu präsentieren<br />

und über Entwicklungstrends zu diskutieren. Neben Fragestellungen<br />

neuartiger Systemstrukturen werden Beiträge über<br />

hydraulische und pneumatische Komponenten sowie über stationärhydraulische<br />

und mobilhydraulische Anwendungen geboten.<br />

Unter dem Motto „Smart Fluid Power“ zeigt das 10. IFK, dass die<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> am Puls der Zeit ist. Durch die Steuerungs- und<br />

Regelungsmöglichkeiten sowie Schnittstellen zur Zustandserfassung<br />

bieten sich nahezu unbegrenzte Möglichkeiten der Integration<br />

fluidmechatronischer Systeme in intelligente Systemnetze.<br />

Ausführliche Informationen zum Programm und den Inhalten der<br />

Jubiläumsveranstaltung in Sachsens Landeshauptstadt finden Sie<br />

ins unserem Interview mit Prof. Jürgen Weber ab Seite 20.<br />

www.ifk<strong>2016</strong>.com<br />

INNOVATIONSMOTOR FÜR<br />

DIE ANTRIEBSTECHNIK<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

Das Präsidium für die<br />

Fachmesse MDA (Motion,<br />

Drive & Automation) hat<br />

Christian Kienzle (Bild oben)<br />

zu seinem neuen Vorsitzenden<br />

gewählt. Der CEO der<br />

Argo-Hytos-Gruppe ist auch<br />

Vorsitzender des Fachverbands<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA.<br />

Neu im MDA-Präsidium ist<br />

außerdem Dr. Stefan Spindler<br />

(Bild unten), Vorstand der<br />

Sparte Industrie bei Schaeffler.<br />

Die MDA wird alle zwei Jahre<br />

im Rahmen der Hannover<br />

Messe ausgerichtet und gilt<br />

als das wichtigste Branchenereignis<br />

der Antriebs- und<br />

<strong>Fluidtechnik</strong>. Ideeller<br />

Unterstützer ist der VDMA-<br />

Fachverband Antriebs- und<br />

<strong>Fluidtechnik</strong>. Die Deutsche<br />

Messe veranstaltet für die<br />

Branche außerdem die PTC<br />

MDA Asia in Shanghai, die<br />

MDA India in Delhi, die MDA<br />

North America in Chicago und<br />

die WIN in Istanbul.<br />

www.hannovermesse.de<br />

Die jährliche Informationsveranstaltung der Forschungsvereinigung<br />

Antriebstechnik e.V. (FVA) vom 2. bis 3. Dezember 2015 in Würzburg<br />

war zugleich Höhepunkt und Abschluss des Jahresprogramms des<br />

gemeinnützigen Vereins. Die Tagung verzeichnete mit rund 650<br />

Teilnehmern aus 130 Unternehmen der Branche sowie aus mehr als<br />

40 Forschungsinstituten einen neuen Teilnehmerrekord. In 39<br />

Fachvorträgen wurde über die laufenden Forschungsprojekte Bericht<br />

erstattet. Darüber hinaus fand eine begleitende Fachausstellung<br />

statt. Die Veranstaltung bot eine gute Möglichkeit, das FVA-Netzwerk<br />

sowie seine Aktivitäten und Produkte kennenzulernen. Zudem<br />

wurde zum 15. Mal der Hans-Winter-Preis für Spitzenforschung<br />

verliehen, der an Nachwuchswissenschaftler vergeben wird. Der<br />

Preisträger 2015, Dipl.-Ing. Nils Weber vom Institut für Maschinenkonstruktion<br />

und Tribologie (IMKT) der Universität Hannover, konnte<br />

die Jury mit seiner Arbeit zum Thema „Synchrodynamik-Analyse der<br />

Bauteilbewegungen und Verschleißuntersuchungen an Synchronisierungen<br />

im nicht geschalteten Zustand“ überzeugen und erhielt<br />

ein Preisgeld von 3 000 Euro.<br />

www.fva-net.de<br />

30 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


BAUMA ERNEUT<br />

AUSGEBUCHT<br />

Flächenmäßig ist sie die<br />

weltgrößte Messe und alle drei<br />

Jahre der Höhepunkt für die<br />

Bau-, Baumaschinen- und<br />

Bergbauindustrie: Bereits zum<br />

31. Mal findet die Bauma vom<br />

11. bis 17. April <strong>2016</strong> in<br />

München statt. Erstmals<br />

können sich Unternehmen, die<br />

auf der Warteliste stehen und<br />

nicht platziert werden konnten,<br />

in den Online-Branchenkatalog<br />

aufnehmen lassen. Die Firmen<br />

beteiligen sich dann ohne<br />

Standfläche, werden aber im<br />

Online-Ausstellerverzeichnis als<br />

vertretenes Unternehmen<br />

genannt. In einer speziellen<br />

Lounge gibt es für sie die<br />

Möglichkeit, auf der Messe<br />

Gesprächstermine wahrzunehmen.<br />

Ein Grund für diesen<br />

Schritt ist, dass die kommende<br />

Bauma bereits ausgebucht ist.<br />

Insgesamt haben sich bereits<br />

17 Unternehmen in das digitale<br />

Netzwerk aufnehmen lassen.<br />

www.bauma.de<br />

RUNDGANG DER<br />

VIRTUELLEN ART<br />

Von der leichtesten Linearführung<br />

der Welt aus Carbon über<br />

Leitungen für die Industrie 4.0<br />

bis hin zum 3-D-Druckservice:<br />

mit einer virtuellen Ausstellung<br />

bietet das Unternehmen Igus<br />

jetzt einen besonderen Service.<br />

Ein ca. 500 m 2 großer Stand ist<br />

im Internet „begehbar“ und<br />

informiert den Besucher<br />

multimedial zum Thema<br />

„cost down, life up!“<br />

155 Kunststoff-Innovationen<br />

und Programmerweiterungen<br />

aus allen „motion plastics“-<br />

Bereichen werden auf einer<br />

Neuheitenausstellung im<br />

Internet gezeigt. Dort erfahren<br />

die Besucher wie sie mit<br />

Hochleistungskunststoffen für<br />

bewegte Anwendungen die<br />

Lebensdauer ihrer Anwendung<br />

erhöhen können.<br />

Unter www.igus.com/newsexhibition<br />

ist die Ausstellung frei<br />

zugänglich und eröffnet<br />

Einblicke in die Vielfalt der<br />

„motion plastics“. Verschiedene<br />

Videos und Displays bieten<br />

weitere Informationen zu den<br />

Produkten und Services.<br />

www.igus.de<br />

SZENE<br />

KANDZIORA: INVESTITIONEN IN<br />

NEUE GEBÄUDE UND MASCHINEN<br />

Kandziora Metallbearbeitung investiert 3,5 Mio. Euro in<br />

umfangreiche Neubaumaßnahmen und die Anschaffung<br />

von Maschinen und Anlagen. Mit einem Hallenneubau wird<br />

die Produktionsfläche um 3 000 m 2 auf insgesamt 9 000 m 2<br />

erweitert. Der neue Hallenbereich wird unter anderem mit<br />

einem vollautomatisierten Hochregallager für die Lagerung<br />

von Blechen ausgestattet. Frei werdende Lagerflächen sowie<br />

neue Produktionsflächen ermöglichen die Ausweitung der<br />

Produktionsbereiche, die Einrichtung neuer Montagelinien<br />

sowie die Optimierung von Arbeitsabläufen. Die Flächen für<br />

Büro- und Sozialräume werden durch einen Anbau an das<br />

vorhandene Gebäude verdoppelt. 1,5 Mio. Euro investiert<br />

das Unternehmen in neue Maschinen und Anlagen.<br />

www.kandziora-metall.de<br />

RIEM LEITET WERK VON WEBER-<br />

HYDRAULIK IN GÜGLINGEN<br />

Der bisherige Unternehmensberater und<br />

ehemalige Qualitätsmanager der Bosch<br />

Solar Energy AG, Andreas Riem (Bild), hat<br />

seit 1. Januar <strong>2016</strong> die Leitung des Werks<br />

der Weber-Hydraulik GmbH am Standort<br />

Güglingen übernommen. Damit folgt er<br />

auf Dr. Reinhard Pfendtner, der seit<br />

November 2015 Chief Operating Officer<br />

des Hydraulik-Spezialisten ist.<br />

www.weber-hydraulik.com<br />

Hydraulische Lösungen -<br />

alles aus einer Hand<br />

Planen -entwickeln -produzieren<br />

Als innovatives Schweizer Traditionsunternehmen sind wir spezialisiert auf<br />

hydraulische Steuerungs- und Antriebstechnik. Ob grosse, komplexe Herausforderungen<br />

oder Einzelkomponenten: Jeder Auftrag ist für uns der Wichtigste.<br />

Bei Fragen, Anliegen oder Projekten freut es uns, für Sie da zu sein.<br />

Oelhydraulik Hagenbuch AG, Rischring 1, CH-6030 Ebikon, Tel. +41 (0)41 444 12 00, Fax +41 (0)41 444 12 01<br />

ohe@hagenbuch.ch, www.hagenbuch.ch, www.hydraulikshop.ch<br />

Hagenbuch.indd 1 22.01.<strong>2016</strong> 07:07:50<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 31


SZENE<br />

HAINZL INDUSTRIESYSTEME FEIERT<br />

50-JÄHRIGES JUBILÄUM<br />

AGRITECHNICA 2015<br />

BLITZ-START-STOPP<br />

Linde-Hydraulics<br />

stellte sein hydraulisches<br />

Start-Stopp-<br />

System aus, das den<br />

Motor innerhalb<br />

von 0,3 s anlässt.<br />

Peter Becker,<br />

Redakteur <strong>O+P</strong><br />

GLÄSERNER SCHLEPPER<br />

Am 10. und 11. November 2015 feierte das Linzer Familienunternehmen<br />

Hainzl Industriesysteme im Rahmen der „Hainzl<br />

Technologie-Tage 2015“ sein 50-jähriges Jubiläum. Die Erfolgsgeschichte<br />

des Unternehmens begann im Jahr 1965 als 2-Mann-<br />

Unternehmen. Auf einem Bauernhof wurden die ersten<br />

Hydraulikaggregate gefertigt. 1970, nur fünf Jahre später, bezog<br />

das Unternehmen seinen heutigen Standort in der Linzer<br />

Industriezeile. Seither wurde der Standort kontinuierlich<br />

ausgebaut und erweitert. Mittlerweile beschäftigt Hainzl 750<br />

Mitarbeiter und setzte 2014 130 Mio. Euro um, Tendenz steigend.<br />

Auf der zweitägigen Hausmesse präsentierte das Unternehmen<br />

sein umfangreiches Produktangebot als Anlagen- und Systemanbieter.<br />

Besonders interessant war der Vortrag, welcher von<br />

Herrn Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff von der Universität<br />

RWTH Aachen zum Thema „Trends und Innovationen in der<br />

<strong>Fluidtechnik</strong>“ präsentiert wurde.<br />

www.hainzl.at<br />

AUSBILDUNG ZUM FUNCTIONAL<br />

SAFETY ENGINEER<br />

Bereits zum zweiten Mal präsentierte STW seinen<br />

Traktor in Originalgröße, welcher die Realisierung<br />

von Farming 4.0 den Besuchern veranschaulicht.<br />

Svenja Stenner, Redakteurin <strong>O+P</strong><br />

HYDROPNEUMATISCHE FEDERUNG<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

Auf dem Demonstrator von Argo-Hytos konnte<br />

man die hydropneumatische Federung MHPS<br />

wahrhaft am eigenen Leib „erfahren“.<br />

Michael Pfister, Chefredakteur <strong>O+P</strong><br />

Das Unternehmen Sick, Waldkirch, bietet in Zusammenarbeit<br />

mit dem TÜV Rheinland die Ausbildung zum Functional Safety<br />

Engineer an. Zielgruppe sind Ingenieure, Systemintegratoren,<br />

Entwickler, Sicherheitsfachkräfte und Sachverständige im<br />

Bereich Maschinensicherheit. Die europäische Maschinenrichtlinie<br />

und die Normen zur funktionalen Sicherheit fordern, dass<br />

Personen und Organisationen, die verantwortliche Aufgaben an<br />

Maschinen ausführen, die dafür erforderliche Kompetenz<br />

nachweisen. Das Seminar „Functional Safety Engineer“ dauert<br />

vier Tage und behandelt alle Bereiche der funktionalen<br />

Sicherheit, von Risikobeurteilung über Systematik der Schutzeinrichtungen<br />

und ihrer Bewertung bis zur Dokumentation und<br />

Validierung von Maschinen.<br />

www.sick.de<br />

32 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


SOCIAL MEDIA, APPS & CO: WAS BIETET<br />

IGUS IM NETZ, HERR KOMBÜCHEN?<br />

IM VERGANGENEN JAHR FUHR MIT „IGLIDUR ON TOUR“ EIN MIT IGUS-TEILEN<br />

UMGERÜSTETER SMART RUND UM DIE WELT. DAS GESCHEHEN KONNTE MAN<br />

IN EINEM BLOG UND AUF IHREN SOCIAL MEDIA KANÄLEN VERFOLGEN. WIE<br />

WIRKTE SICH DIE AKTION AUF DIE BELIEBTHEIT IHRER KANÄLE AUS?<br />

Bereits vor der Tour waren die Social Media-Kanäle wesentliche Bestandteile unserer<br />

externen Kommunikation. Der Vorteil liegt auf der Hand. Hier können wir direkt mit den<br />

Kunden und Interessierten in Kontakt und Austausch kommen. Gerade Facebook eignet<br />

sich hierbei besonders gut, um Geschichten zu erzählen, auf Neudeutsch auch ‚Storytelling‘<br />

genannt. Und eine Geschichte wie die rund um „iglidur on tour“ eignet sich natürlich<br />

wunderbar, um die Möglichkeiten unserer Hochleistungskunststoffe darzustellen. Der Mix<br />

aus den vielseitigen Erlebnissen der Weltumrundung bei „iglidur on tour“ sowie den<br />

anschaulich verpackten Anwendungsbeispielen auf der ganzen Welt führte dabei zu einer<br />

deutlichen Steigerung der Zahlen. Allein auf Facebook kamen in dem Zeitraum über 5 000<br />

neue Follower hinzu.<br />

Zeitspar-<br />

Ventil<br />

Bott Standard-Rückschlagventile<br />

sparen Ihnen viel Zeit:<br />

Sie wählen aus unserem<br />

umfassenden Baukasten die<br />

benötigten Varianten, Größen<br />

und Gewindear ten.<br />

Sie bestellen per E-Mail oder<br />

Telefon. Und wir versenden<br />

of t am selben Tag.<br />

Das ist ganz schön smart.<br />

www.smart-hydraulics.de<br />

AUCH AUF YOUTUBE STELLT IGUS REGELMÄSSIG NEUES EIN, AUF MESSEN<br />

SIND SIE MIT EIGENEN KAMERATEAMS VOR ORT.<br />

WAS MACHT YOUTUBE FÜR IGUS SO ATTRAKTIV?<br />

Wir nutzen Youtube für verschiedene Dinge wie moderierte Messerundgänge, Montageanleitungen<br />

unserer Produkte oder auch konkrete Anwendungsbeispiele. Alle diese Sachen<br />

helfen uns, Anwendern unsere Produkte verständlich näher zu bringen, und dafür ist<br />

Youtube der optimale Kanal. Schließlich stellen wir motion plastics her, also Kunststoffe in<br />

Bewegung. Und Bewegung lässt sich am besten in Videos darstellen.<br />

Gleichzeitig stehen unsere Filme auf Youtube dort nicht nur für sich, sondern sind auch<br />

direkt in die Gesamtkommunikation eingebunden. Bei E-Mailings, Presseinformationen,<br />

Anzeigen, Facebook und mehr. Gerade aufgrund der Vielzahl an Potenzialen ist es für uns<br />

wichtig, qualitativ hochwertige Filme zu produzieren.<br />

Bott.indd 1 08.01.<strong>2016</strong> 06:29:04<br />

RKP-SERVICEZENTRUM<br />

ROBERT SCHÖNING<br />

Servicepartner<br />

für alle<br />

Moog/Bosch RKP<br />

IM HERBST HABEN SIE 14 APPS AUF DEN MARKT<br />

GEBRACHT. WELCHE GRÜNDE SPRACHEN FÜR DIESE<br />

GROSSE ZAHL – UND GEGEN EINE „MASTER-APP“?<br />

24-Stunden-<br />

Notdienst<br />

Prüfung ∙ Reparatur ∙ Ersatz<br />

alle RKP-Typen ∙ Vor-Ort-Service<br />

Das Produktangebot von igus ist mit 100 000 Produkten ab<br />

Lager sehr breit aufgestellt und reicht von Energieketten,<br />

über Lineartechnik und Gleit-, Kugel- und Gelenklager bis zu<br />

Leitungen. Mit den einzelnen Apps bieten wir dem Kunden<br />

genau die App an, die er braucht. Das heißt konkret, wenn<br />

ich die Lebensdauer einer Leitung berechnen möchte,<br />

benötige ich keinen Produktfinder für Gleitlager. Das macht<br />

die Apps deutlich effizienter und schlanker.<br />

www.igus.de<br />

37170 Uslar · Tel.: +49 5571 9197510<br />

www.radialkolbenpumpe.com<br />

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Stefan Kombüchen, Leiter Marketing und<br />

Unternehmenskommunikation bei igus<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 33<br />

Ekomat.indd 1 07.11.2012 07:49:19


SZENE<br />

63. STANDORT IN<br />

MAGDEBURG<br />

Seit November 2015 verstärkt ein Center<br />

in Magdeburg das Servicenetz des<br />

mobilen Hydraulikschlauch-Dienstleisters<br />

Pirtek. Neben der Werkstatt als Anlaufstelle<br />

für Kunden sind fortan drei Werkstattwagen<br />

im nördlichen Sachsen-Anhalt im<br />

Einsatz und gewährleisten Hilfe im Falle<br />

von Schlauchdefekten. Das neue Center ist<br />

im Gewerbegebiet Ölmühle unter der<br />

Adresse Paul-Ecke Straße 10, 39114<br />

Magdeburg gelegen und ermöglicht den<br />

Lückenschluss zwischen den Gebieten<br />

Dessau und Braunschweig. Alle vier<br />

Richtungen sind von hier aus gut erreichbar,<br />

was für die kurzen Reaktionszeiten<br />

eine große Rolle spielt. Mit der Neueröffnung<br />

steigt die Zahl der Standorte in<br />

Deutschland auf 63, von denen aus rund<br />

250 Werkstattwagen gesteuert werden.<br />

www.pirtek.de<br />

FÜR JEDES BAUTEIL DIE<br />

PASSENDE DICHTUNG<br />

Für empfindliche Anwendungen in den<br />

Bereichen Mobilität, erneuerbare Energien<br />

oder Maschinen- und Apparatebau<br />

entwickelt Pöppelmann K-Tech Kunststofflösungen<br />

mit passenden Dichtungen.<br />

2K-Dichtungen werden beim Zweikomponenten-Spritzgießen<br />

direkt an das Bauteil<br />

gespritzt. So können individuelle<br />

Anforderungen und komplexe Geometrien<br />

realisiert werden. Beim FIPFG-<br />

Verfahren werden PUR-Dichtungen<br />

CNC-gesteuert und werkzeugunabhängig<br />

in das Bauteil geschäumt. So wird eine<br />

hohe Passgenauigkeit erreicht. Doch<br />

nicht immer ist eine Sonderlösung nötig:<br />

häufig können auch Standard-Formteildichtungen<br />

zum Abdichten von Kunststoffteilen<br />

eingesetzt werden.<br />

www.poeppelmann.com<br />

MANNLOSE FERTIGUNG<br />

ÜBER NACHT<br />

Kamat, Systemlieferant für Hochdrucktechnik,<br />

hat am Hauptsitz Witten in die<br />

„mannlose Fertigung“ investiert, um die<br />

Produktionskapazitäten zu erhöhen.<br />

Fertigungsschritte, die per Programmierung<br />

gesteuert werden können, werden über<br />

Nacht durchgeführt. Maschinen für kleine<br />

Drehteile in großer Stückzahl oder mittlere<br />

Teile in kleinen Losgrößen und große<br />

Bearbeitungszentren für die Fertigung von<br />

Getriebegehäusen oder Pumpenköpfen<br />

können so mannlos betrieben werden. Der<br />

Ersatzteil-Service wurde dadurch verschnellert<br />

und die Lagerhaltung entlastet,<br />

berichtet Geschäftsführer Jan Sprakel. In<br />

Witten hat das Unternehmen mehr als<br />

100 Mitarbeiter.<br />

www.kamat.de<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

EINFÜHRUNG IN DIE<br />

MODERNE ÖLHYDRAULIK<br />

Unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Otto Böinghoff<br />

veranstaltet das VDI-Wissensforum das zweitägige<br />

Seminar „Einführung in die moderne<br />

Ölhydraulik – Ölhydraulische Antriebe und<br />

Steuerungen“. Es bietet eine Einführung in die<br />

Grundlagen der hydraulischen Antriebe und<br />

informiert herstellerneutral über den aktuellen<br />

Entwicklungsstand der ölhydraulischen Antriebsund<br />

Steuerungstechnik. Dazu werden die<br />

wichtigsten physikalischen Grundlagen der<br />

Ölhydraulik sowie Aufbau, Funktion und besondere<br />

Eigenschaften der wichtigsten Bauelemente<br />

und Geräte unter Beachtung von Funktions-,<br />

Einsatz- und Kostengesichtspunkten vermittelt.<br />

Dazu gehört auch das Zusammenwirken der<br />

Bauelemente in hydraulischen Grundschaltungen<br />

und Steuerungssystemen.<br />

Das Seminar richtet sich an Ingenieure, Techniker<br />

und Meister aus Entwicklung und Versuch für<br />

mobile und stationäre Maschinen, die sich neu in<br />

das Fachgebiet „Ölhydraulische Antriebs- und<br />

Steuerungstechnik“ einarbeiten oder bereits<br />

vorhandene Grundkenntnisse erweitern wollen.<br />

Ferner werden Ingenieure, Meister und Fachkräfte<br />

aus Wartung und Instandhaltung angesprochen,<br />

die ihre Hydraulikkenntnisse für eine optimale<br />

Wartung und eine effektive Fehlersuche und<br />

Fehlerbeseitigung aktualisieren wollen. Das<br />

Seminar findet am 15. und 16. Februar <strong>2016</strong> in<br />

Nürnberg und am 20. und 21. Juni <strong>2016</strong> in<br />

Düsseldorf statt.<br />

www.vdi-wissensforum.de<br />

TÜV NORD SCHLIESST LÜCKE IM REGELWERK<br />

Da Druckgeräte unter hohem Druck stehen, ist ihr Betrieb mit Gefahren<br />

verbunden. Sie müssen laut Gesetzgeber auf ihre Belastbarkeit hin überprüft<br />

werden, bevor und während sie betrieben werden. Zwar sind im Gesetz Schutzmaßnahmen<br />

für die Prüfung vorgeschrieben, diese werden aber nicht näher<br />

spezifiziert. Das Prüfen von überwachungsbedürftigen Anlagen wird in den<br />

Technischen Regeln für Betriebssicherheit (TRBS) 1201 erläutert, jedoch werden<br />

keine konkreten Sicherheitsabstände für die Prüfer vorgeschrieben. Daher legt<br />

der TÜV Nord nun ein Berechnungsverfahren für Sicherheitsabstände und<br />

folgende Schutzmaßnahmen für die Prüfung von Druckgeräten fest:<br />

Handlungsanleitung für die Prüfung von Druckgeräten bereitstellen; Gefahren<br />

vor Ort analysieren; Sicherheitsabstände nach TÜV Nord-Berechnungsverfahren<br />

definieren; Gefahrenbereiche festlegen, die nicht betreten werden dürfen;<br />

Gegebenenfalls Schutzbarrikaden errichten.<br />

Robert Wernicke vom TÜV Nord äußert sich: „Als zugelassene Überwachungsstelle<br />

sehen wir uns daher in der Pflicht, hier konkrete Angaben zu machen.“<br />

www.tuev-nord.de<br />

34 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


HOLZ NEUER PRÄSIDENT<br />

DES CECE<br />

Bernd Holz (Bild l.), Geschäftsführer<br />

von Ammann Verdichtung, hat zum<br />

Jahresbeginn die Präsidentschaft des<br />

Committee for European Construction<br />

Equipment (CECE) übernommen.<br />

Er folgt auf Eric Lepine (r.),<br />

General Manger von Caterpillar<br />

France. Das CECE vertritt die<br />

Interessen der europäischen<br />

Baumaschinenhersteller, die in 13<br />

nationalen Verbänden organisiert<br />

sind. Das Thema, das den Verband<br />

derzeit besonders beschäftigt, ist die<br />

Abwicklung der EU-Abgasgesetzgebung<br />

für mobile Maschinen. Dazu<br />

kommen Aktivitäten zu der Geräuschrichtlinie<br />

und zur Maschinensicherheit,<br />

inklusive der Erarbeitung eines<br />

neuen Standards „Sichtfeld bei<br />

Erdbaumaschinen“.<br />

www.cece.eu<br />

FSG ERÖFFNET NIEDER-<br />

LASSUNG IN DEN USA<br />

Der Berliner Mess- und Sensortechnikspezialist<br />

FSG hat in den USA seine<br />

erste ausländische Niederlassung<br />

eröffnet. Die hundertprozentige<br />

Tochterfirma FSG Sensors Inc. mit Sitz<br />

in Freeport/Maine bietet seit Juli 2015<br />

technischen Support und FSG-Komponenten<br />

für US-Kunden an und verfügt<br />

über eine eigene Lagerhaltung. Damit<br />

werde einer steigenden Nachfrage in<br />

Nordamerika Rechnung getragen,<br />

sagte Geschäftsführer Carsten Schulz.<br />

Geleitet wird das Büro von dem<br />

US-Amerikaner und Spezialisten<br />

für Service Management Robert R.<br />

Hornschild-Bear, der lange in Berlin<br />

gelebt hat.<br />

www.fernsteuergeraete.de<br />

DR. THOMAS KESSLER<br />

– NEUER GESCHÄFTSFÜHRER<br />

VON SCHNEIDER-KREUZNACH<br />

SZENE<br />

Dr. Thomas Kessler (Bild) wurde mit Wirkung zum<br />

1. Januar <strong>2016</strong> neuer Geschäftsführer der Jos.<br />

Schneider Optische Werke GmbH. Er ist zunächst<br />

für die Bereiche Entwicklung, Vertrieb sowie<br />

Risikomanagement verantwortlich. Wolfgang<br />

Selzer, als zweiter Geschäftsführer des Optikspezialisten,<br />

zuständig für Produktion, Verwaltung und<br />

Supply Chain Management, geht zum 31. März<br />

<strong>2016</strong> in den Ruhestand. Er steht dem Unternehmen<br />

aber anschließend für sechs Monate<br />

beratend zur Seite. Ab April <strong>2016</strong> wird Kessler<br />

dann alleiniger<br />

Geschäftsführer des<br />

Unternehmens sein.<br />

„Ich freue mich auf<br />

die neuen Herausforderungen.<br />

Schneider-<br />

Kreuznach ist eine<br />

Marke mit Weltruf,<br />

wir wollen unsere<br />

Kunden bei der<br />

Lösung ihrer<br />

anspruchsvollen<br />

Aufgaben erfolgreich<br />

unterstützen<br />

und gleichzeitig unsere Marktposition festigen<br />

und ausbauen“, so Kessler.<br />

www.schneiderkreuznach.com<br />

Fit für Industrie 4.0,<br />

Hydraulik intelligent vernetzt}Passt<br />

Das intelligente<br />

Aggregat ABPAC:<br />

vernetzbar<br />

energieeffizient<br />

konfigurierbar<br />

www.boschrexroth.de/<br />

abpac<br />

Erfahren Sie über<br />

Augmented Reality wie<br />

Ihnen ABPAC hilft,<br />

Industrie 4.0 Konzepte<br />

zu realisieren.<br />

1. Junaio App<br />

herunterladen<br />

2. Junaio App starten<br />

und QR Code scannen<br />

3. Mobilgerät über das<br />

Anzeigenmotiv halten<br />

und Inhalte abrufen.<br />

Wer sich künftig nachhaltig einen der vorderen Plätze im Wettbewerb sichern will, kommt am<br />

Thema Industrie 4.0 nicht mehr vorbei. Mit der Verschmelzung von IT und Automatisierung<br />

gewinnen Produktionsprozesse signifikant an Dynamik, Flexibilität und Effizienz. Hydraulik hat<br />

in solchen zukunftsorientierten Systemen ihren festen Platz – und erreicht durch die<br />

Einbindung in Industrie 4.0 eine neue Dimension:<br />

anwendungssicher, energieeffizient, „easy to use” und zukunftsweisend.<br />

Bosch Rexroth AG<br />

www.boschrexroth.de


109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

CHANCEN UND<br />

HERAUSFORDERUNGEN<br />

VON INDUSTRIE 4.0 FÜR<br />

DIE FLUIDTECHNIK<br />

36 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

Die Strategie „Industrie 4.0“ steht für eine weitreichende Automatisierung<br />

und elektronische Vernetzung in allen Bereichen der industriellen Produktherstellung:<br />

von der Produktentwicklung und -planung, über die Produktionsmaschinen sowie die<br />

Organisation der Fertigungs- und Montageprozesse bis hin zum Service. Industrie 4.0 hat<br />

einen hohen Anspruch: Neue technologische Lösungen sollen eine „intelligente Fabrik“<br />

ermöglichen und so die internationale Wettbewerbsfähigkeit des Industriestandorts<br />

Deutschland langfristig sichern. Welche Chancen bieten sich hierdurch für die<br />

fluidtechnischen Antriebe und Steuerungen, und welche Herausforderungen sind<br />

zu meistern? Dies diskutierten Experten aus Industrie und Forschung in den 109.<br />

<strong>O+P</strong>-Gesprächen unter der Leitung von Professor Dr.-Ing. Siegfried Helduser.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 37


PROF. DR.-ING.<br />

SIEGFRIED HELDUSER<br />

DER GRÖSSTE VORTEIL<br />

LIEGT IN DER SEHR<br />

FLEXIBLEN<br />

WERTSCHÖPFUNGSKETTE<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

Bereits seit Jahrzehnten gehört der Einsatz rechnerunterstützter<br />

Methoden bei Produktentwicklung und -herstellung in<br />

der <strong>Fluidtechnik</strong> zum Industriestandard. Das Denken in<br />

Systemen, die Methodik der Mechatronik, hat den <strong>Fluidtechnik</strong>ern<br />

den Weg zu einer zunehmenden Integration von Funktionen<br />

in ein mechatronisches Gesamtsystem gezeigt, das leistungsfähiger,<br />

meist kostengünstiger und bedienfreundlicher ist als konventionelle<br />

Lösungen mit einzelnen Funktionseinheiten. Was verändert die<br />

Strategie „Industrie 4.0“?<br />

Bei Industrie 4.0 (I4.0) geht es vorrangig um den Einzug von<br />

Technologien des Internets in die Fertigungsautomation. Technologische<br />

Grundlage für eine Produktion im Sinne dieser Strategie<br />

sind intelligente Funktionseinheiten und deren elektronische Vernetzung.<br />

Im April 2015 hat die VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und<br />

Automatisierungstechnik (GMA) einen Statusreport „Referenzarchitekturmodell<br />

Industrie 4.0“ veröffentlicht, der gemeinsam mit<br />

dem ZVEI und der Deutschen Kommission Elektrotechnik erarbeitet<br />

wurde. Darin finden sich hilfreiche Hinweise und Beispiele sowie<br />

die Erläuterung von Begriffen und Standards. So sind die elektronische<br />

Hardware und die Software einer intelligenten Funktionseinheit<br />

in einer sogenannten Verwaltungsschale zusammengefasst.<br />

Sie ermöglicht im Wesentlichen die digitale Speicherung von Daten<br />

(beispielsweise Konstruktions- und Fertigungsinformationen, Status<br />

der Bearbeitung, Daten aus dem Lebenszyklus) und eine Kommunikation<br />

in Echtzeit mit anderen Funktionseinheiten über das<br />

Internet. In der I4.0-Terminologie wird der mechanische Teil der intelligenten<br />

Funktionseinheit als Gegenstand bezeichnet. Die Kombination<br />

aus Gegenstand und Verwaltungsschale bildet eine I4.0-<br />

Komponente. Hierbei können mehrere Gegenstände zu einem<br />

Subsystem zusammengefasst und mit einer Verwaltungsschale<br />

umgeben sein. Eine I4.0-Komponente kann daher eine einzelne<br />

Funktionseinheit (z. B. Ventil), eine Baugruppe (z. B. Antriebsachse),<br />

eine Bearbeitungsstation innerhalb einer Maschine, eine einzelne<br />

Maschine oder sogar ein komplettes Produktionssystem sein. I4.0-<br />

Komponenten sind cyber-physische Systeme (CPS), die für eine<br />

Aufgabe spezialisiert sind. Ein CPS ist gekennzeichnet durch eine<br />

Verknüpfung von realen (physischen) Objekten und Prozessen mit<br />

informationsverarbeitenden (virtuellen) Objekten und Prozessen<br />

über offene und jederzeit miteinander verbundene, teilweise<br />

globale Informationsnetze (z. B. Datenwolke „Cloud“).<br />

38 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

INDUSTRIE 4.0 – WORUM GEHT ES?<br />

Eine weitgehende Vernetzung von CPS lässt die Vision entstehen,<br />

dass zahlreiche, miteinander vernetzte und kommunizierende<br />

intelligente Objekte die Prozesse in Fertigung, Montage und Logistik<br />

auf der Grundlage ihrer Programmierung sowie aktueller Sensordaten<br />

und Informationen aktiv und autonom steuern und sogar<br />

optimieren (smart factory). Es entsteht das Internet der Dinge (IOT<br />

– Internet of Things): Identifizierbare physische Objekte kommunizieren<br />

miteinander über ein Netzwerk (erhalten so eine virtuelle<br />

Repräsentation) und organisieren ihr Handeln selbstständig.<br />

In der I4.0-Fabrik soll die gesamte Produktion dezentral organisiert<br />

und gesteuert werden – nicht zentral, hierarchisch gegliedert<br />

wie heute meist üblich. Jedes Werkstück hat in der Verwaltungsschale<br />

einen hochleistungsfähigen Kleinstcomputer, in dem alle<br />

Produktinformationen als digitales Produktgedächtnis gespeichert<br />

sind. Der Rechner kennt den aktuellen Zustand des Werkstücks<br />

und die noch fehlenden Fertigungs- und Montageschritte bis zur<br />

Auslieferung an den Kunden – und möglicherweise sogar den dortigen<br />

Einsatz. Er kann in maschinenverständlicher Art und Weise<br />

über seinen Gegenstand Auskunft geben sowie neue Informationen<br />

empfangen und verarbeiten. Der Informationsaustausch geschieht<br />

in der Regel über Funk. Werkstücke können in Echtzeit mit den<br />

Maschinen oder Bearbeitungs- und Montagezentren kommunizieren,<br />

welche die nächsten Bearbeitungsschritte ausführen. Das<br />

intelligente Werkstück (smart product) findet selbstgesteuert<br />

seinen Weg durch die Fertigung und organisiert seinen Produktionsprozess<br />

im Falle einer Störung einzelner Maschinen selber neu.<br />

Der wichtigste Vorteil, den eine solch umfassende Neuorganisation<br />

der Produktion in Aussicht stellt, ist eine sehr flexible Wertschöpfungskette<br />

mit kurzen Durchlaufzeiten, geringer Lagerhaltung<br />

und wettbewerbsfähigen, individualisierten Produkten. Die<br />

neue Methodik soll<br />

Die Industrieverbände BITKOM,<br />

VDMA und ZVEI haben gemeinsam<br />

die Vereinigung „Plattform<br />

Industrie 4.0“ gegründet. Als<br />

wichtigste, branchenübergreifende<br />

Aktionsfelder wurden Forschung<br />

und Innovation, Referenzarchitekturen,<br />

Sicherheit vernetzter<br />

Systeme und Standardisierung<br />

herausgestellt.<br />

die Herstellung<br />

einer großen Zahl<br />

von Produktvarianten<br />

auch mit geringen<br />

Losgrößen –<br />

bis hin zur Losgröße<br />

1 – ermöglichen,<br />

ohne dass höhere<br />

Kosten oder wesentlich<br />

längere<br />

Lieferzeiten als bei<br />

einer Massenfertigung<br />

entstehen.<br />

Wenn eine große<br />

Stückzahl keine Vorrausetzung mehr ist für die wirtschaftliche<br />

Fertigung eines Produkts, dann ließen sich neue, innovative Geräte<br />

in kleinen Stückzahlen rentabel fertigen und eine Markteinführung<br />

bei überschaubaren Kosten testen. Man käme zu einer „kundenindividualisierten<br />

Massenproduktion“ mit einer wesentlich schnelleren<br />

Abfolge von Produktgenerationen als heute.<br />

Nun muss die Neuorganisation von Produktionsprozessen nicht<br />

unmittelbar ein Technologietreiber für Entwicklungen bei hydraulischen<br />

und pneumatischen Komponenten und Systemen sein. Es<br />

gilt aber zu bedenken, dass sich durch CPS die klassischen,<br />

hierarchischen Architekturen der Automatisierungstechnik (z. B.<br />

Feldebene, Steuerungs-, Prozessleit-, Betriebsleit- und Unternehmensebene)<br />

sukzessive auflösen werden und ebenfalls in Richtung<br />

vernetzter, dezentral organisierter intelligenter Komponenten oder<br />

teilweise sogar hin zu sich selbst organisierenden Diensten<br />

entwickeln könnten. Dabei werden sich die Steuerungs- und<br />

Überwachungsfunktionen aus den höheren Ebenen der Automatisierungspyramide<br />

nach unten auf die Feldebene verlagern.<br />

Antriebs- und steuerungstechnische I4.0-Komponenten könnten<br />

die Fähigkeit erhalten, Aufträge aus der bisher übergelagerten<br />

Steuerungsebene zu übernehmen und in Abstimmung mit anderen<br />

intelligenten Objekten selbständig auszuführen. Dies unterstützt<br />

die Entwicklung intelligenter mechatronischer Funktionseinheiten<br />

mit integrierter Sensorik und Aktorik.<br />

TEILNEHMER DER 109. <strong>O+P</strong> GESPRÄCHE<br />

■ Dr. Margit Barth, Strategisches Marketing,<br />

Hydac Electronic GmbH<br />

■ Dr. Steffen Haack, Mitglied des Bereichsvorstands mit<br />

Zuständigkeit für Industrial Applications und Vertrieb,<br />

Bosch Rexroth AG<br />

■ Roman Cecil Krähling, Leiter Condition Monitoring &<br />

Elektronik, Argo-Hytos GmbH<br />

■ Prof. Dr.-Ing. Peter Post, Leiter Corporate Research and<br />

Technology bei der Festo AG & Co. KG und Vorsitzender<br />

des Forschungsfonds <strong>Fluidtechnik</strong><br />

■ Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz, Institutsleiter, Fraunhofer-<br />

Institut für Werkzeugmaschinen und<br />

Umformtechnik IWU<br />

■ Dr. Peter Saffe, Vice President Strategic Sales,<br />

Aventics GmbH<br />

■ Günter Schrank, Geschäftsführer,<br />

Parker Hannifin GmbH<br />

■ Dipl.-Ing. Peter-Michael Synek, Stellvertretender<br />

Geschäftsführer des Fachverbands <strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA<br />

■ Dipl.-Ing. Milos Vukovic, Gruppenleiter System- und<br />

Steuerungstechnik, IFAS der RWTH Aachen<br />

■ Prof. Dr.-Ing. Siegfried Helduser, Technisch-<br />

Wissenschaftlicher Beirat von <strong>O+P</strong><br />

■ Dr. Michael Werner, Verlagsleiter der Vereinigten<br />

Fachverlage GmbH<br />

■ Carmen Nawrath, Leitung Zentrales Marketing &<br />

Corporate Services der Vereinigten Fachverlage GmbH<br />

■ Dipl.-Ing. (FH) Michael Pfister, Redaktion <strong>O+P</strong><br />

■ Peter Becker B.A., Redaktion <strong>O+P</strong><br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 39


WAS BEDEUTET I4.0 FÜR DIE<br />

BRANCHE FLUIDTECHNIK?<br />

Die Fraunhofer Gesellschaft hat<br />

in Chemnitz eine hochinteressante<br />

Modellfabrik aufgebaut,<br />

die „E3-Forschungsfabrik<br />

Ressourceneffiziente Produktion“.<br />

Dort wird auf der<br />

Grundlage eines neu entwickelten<br />

Konzepts an zukunftsfähigen<br />

Lösungen für die<br />

Produktionstechnik von morgen<br />

geforscht. Was können Sie über<br />

dieses Großprojekt berichten<br />

und welchen Einfluss hat die<br />

Thematik Industrie 4.0 auf die<br />

Arbeiten.<br />

Prof. M. Putz: Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik<br />

arbeitet im Wesentlichen auf dem Gebiet der Umformtechnik, seit wir vor 25 Jahren in<br />

Chemnitz als erstes produktionstechnisches Fraunhofer-Institut in Ostdeutschland<br />

gegründet wurden. In unserer E3-Modellfabrik forschen wir in den Kompetenzbereichen<br />

„Karosseriebau“, „Powertrain“ sowie „Umformen und Zerspanen“ auf drei Themen:<br />

energieeffiziente Technologien und Maschinen, emissionsneutrale Fabriken und Logistik<br />

sowie die Einbindung des Menschen in die Produktion. Das hat zahlreiche Aspekte von<br />

I4.0, ist aber keineswegs deckungsgleich. Ein Aspekt, mit dem wir uns beschäftigen, und<br />

der auch I4.0 unmittelbar betrifft, ist der Umgang mit Daten: Wie gewinnt man interessante<br />

Daten? Wie geht man mit Daten um, produktionstechnischen Daten oder Daten zum<br />

Energieverbrauch? Wie kommuniziert und verwaltet man Daten sicher und vor allem, wie<br />

gewinnt man aus den Daten nützliche, verwertbare Informationen? Hüten sollten wir uns<br />

allerdings vor Datenfriedhöfen. Die Thematik der Datentransparenz – data visibility – ist<br />

ebenfalls von großer Bedeutung: Es muss gewährleitet sein, dass wir Daten für ein Produkt<br />

wiederfinden, das vor zehn Jahren produziert wurde.<br />

Daten und ihre Handhabung<br />

sind zweifellos ein zentraler<br />

Aspekt bei I4.0, ebenso wie die<br />

elektronische Vernetzung<br />

intelligenter Systeme.<br />

Prof. M. Putz: Ja. Die Messen 2015 in Hannover haben es deutlich vor Augen geführt: Die<br />

Industriemesse war fast eine Informatikmesse, die Cebit fast eine Produktionstechnikmesse.<br />

Die eigentliche Thematik bei I4.0 ist, dass wir die klassische Produktionstechnik<br />

(wir in Chemnitz sehen uns als klassische Produktionstechniker) mit den modernen<br />

Möglichkeiten der Informations- und Kommunikationstechnik verbinden – technologisch<br />

und personell. Eine Besonderheit ist die Methodik, wie man kommuniziert. Daten und<br />

Informationstechnik müssen nicht mehr zentral gehalten werden, sie können dezentral<br />

organisiert sein. Und diese Dezentralität kann man auch noch mobil machen. Dies ist ein<br />

weiterer Schwerpunkt, den wir in unserer E3-Forschungsfabrik bearbeiten und<br />

demonstrieren. Übrigens: Die dezentrale Organisation von Daten und Informationsverarbeitung,<br />

ihre Mobilität und die Einbindung des Menschen bei I4.0 sind entscheidende<br />

Unterschiede zu der ab den 1970er Jahren propagierten Methode der Computerintegrierten<br />

Fertigung (CIM), die auf Vollautomatisierung abzielte.<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

Wie beurteilen Sie die Vision,<br />

Einzelstücke mit der I4.0<br />

Methodik genau so effizient<br />

herstellen zu können wie in<br />

Großserie gefertigte Teile? Und<br />

wie beantworten Sie die<br />

zentrale Frage: „Was bedeutet<br />

I4.0 für uns“? Sind wir für die<br />

neuen Entwicklungen gut<br />

gerüstet?<br />

Prof. M. Putz: Ich glaube nicht an eine 100%ige Flexibilität immer zu gleichen Kosten. Wir sollten uns<br />

bewusst sein, dass man immer wieder Kompromisse schließen muss.<br />

Während des Umbruchs nach der Wende in Ostdeutschland, hatte ich mich (ursprünglich Hydrauliker)<br />

in die Umformtechnik „gerettet“, weil ich glaubte, in großen 5 000-t-Pressen werden hydraulische<br />

Antriebe und Steuerungen immer eine Rolle spielen. Wir sind heute ein großes Institut, das gemeinsam<br />

mit Partnern an Hydraulik und Pneumatik in der Umformtechnik forscht. Ich bin überzeugt: Die<br />

<strong>Fluidtechnik</strong>er können bei der Thematik I4.0 selbstbewusst und überzeugend auftreten; viele Entwicklungen<br />

der <strong>Fluidtechnik</strong> in den letzten 20 bis 25 Jahren passen fantastisch in das Konzept I4.0: die<br />

elektronische Kompensation von Nichtlinearitäten oder die Technik, wie Systeme gekapselt und<br />

kommunikationsfähig gemacht werden. Die <strong>Fluidtechnik</strong>er haben Dinge vielleicht anders genannt,<br />

darauf muss man schauen, aber man kann diese Technik selbstbewusst einbringen.


109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

Prof. P. Post: Für uns bei Festo bedeutet I4.0 die Extrapolation der bereits seit geraumer Zeit<br />

diskutierten Bedürfnisse der industriellen Produktionswelt. Es gilt, zunehmend IT-Einflüsse zu<br />

berücksichtigen, so wie wir dies auch in unserem Alltag erleben: zusätzliche Vernetzungsmöglichkeiten,<br />

zusätzliche Kommunikationsfähigkeit und Flexibilität – allerdings zu<br />

Randbedingungen, wie wir sie im industriellen Umfeld brauchen. Das betrifft Aspekte wie<br />

Echtzeitfähigkeit und Datensicherheit. Und ich bin, wie Herr Professor Putz, davon überzeugt,<br />

dass die <strong>Fluidtechnik</strong> schon seit langem auf Basis der mechatronischen Entwicklungsmethodik<br />

auf dem richtigen Weg ist: Unsere Komponenten haben sich bereits durch funktionale und<br />

räumliche Integration von Sensorik, Regelungsstrukturen sowie einer gewissen Intelligenz zu<br />

Funktionseinheiten weiterentwickelt, die dezentrale Strukturen unterstützen. Mit vielen<br />

Lösungen, die wir heute anbieten, wird es uns nicht schwer fallen, I4.0-Strukturen bei Applikationen<br />

zu realisieren. Dezentrale Kontrollstrukturen sind bei fluidtechnischen Geräten und<br />

Systemen schon lange in der Diskussion, und die technischen Voraussetzungen dafür sind<br />

geschaffen. Ob es sich um einen hydraulischen oder einen geregelten servopneumatischen<br />

Antrieb handelt, in beiden Fällen sind Regelungsfunktionen direkt antriebsnah implementiert.<br />

Das trifft selbst bei einem modernen Servoventil mit integriertem Wegmesssystem zu. Eine<br />

Reihe der heutigen fluidtechnischen Lösungen sind geradezu prädestiniert, I4.0-Lösungen für<br />

unsere Kunden im produzierenden Umfeld zu ermöglichen.<br />

Prof. S. Helduser: Hydraulische und pneumatische Komponenten und Systeme sind also<br />

eigentlich gut für einen Einsatz bei I4.0 vorbereitet. Eine dezentrale Steuerungsarchitektur<br />

im Maschinen- und Anlagenbau ist für die mechatronischen Funktionseinheiten der<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> vorteilhaft. Die Integration von Regelelektronik, z. B. in der Verwaltungsschale<br />

eines Regelventils, bietet die hardware-technische Plattform, um bedienerfreundlich<br />

spezifische steuerungs- und regelungstechnische Algorithmen und Strukturen zu<br />

implementieren.<br />

Welche neuen Entwicklungen<br />

bei Komponenten und<br />

Systemen können wir erwarten?<br />

Dr. P. Saffe: In der Pneumatik sehen wir bei Aventics die Strategie I4.0 als Chance, unseren<br />

Kunden einen besonderen Service zu bieten. Unsere Komponenten sind technisch eher<br />

einfach und sollen es auch bleiben. Wir glauben nicht, dass sie nur mit der Maschine<br />

kommunizieren werden. Einen Datenaustausch erwarten wir auch zwischen dem Anwender<br />

und dem Hersteller der Komponenten, um das Angebot, das wir als Lieferant bieten können,<br />

wesentlich zu verbessern. Auf der Grundlage der aus der Anwendung kommenden Daten<br />

können wir z. B. dem Kunden sagen, „bitte dieses Ventil austauschen“. Das heißt, wir können<br />

dem Anwender eine Funktion anbieten, die die Verfügbarkeit seiner Anlagen erhöht. Also<br />

können wir dem Kunden Empfehlungen auch während der Nutzung geben, nicht nur vorher.<br />

Alle Informationen, die wir dazu brauchen, erhalten wir über eine internetfähige Schnittstelle<br />

an unseren Komponenten oder in der Kundensteuerung.<br />

Wir treffen hier erneut auf die<br />

Problematik der Datenhandhabung.<br />

Gibt es einen sicheren<br />

Schutz für die Daten, die Ihnen<br />

der Kunde übermittelt?<br />

Dr. P. Saffe: Datenschutz ist ein schwieriges Thema und keinesfalls vollständig gelöst.<br />

Trotz einiger Sicherheitsvorkehrungen ist ein absoluter Datenschutz heute nicht möglich.<br />

Aber die Daten aus den Komponenten sind für uns wichtig, wenn wir bestimmte<br />

Funktionen anbieten wollen. Wir werden in naher Zukunft damit in der Lage sein, die<br />

Applikationsbedingungen unserer Produkte im Markt besser zu verstehen. Mein Lieblingsbeispiel<br />

ist die Smartphone-App, mit der man verfolgen kann, wo sich ein Auto gerade<br />

befindet. Das ist wunderbar für den Anwender, aber eben auch für den Fahrzeughersteller,<br />

denn der Hersteller erhält damit ein relativ gutes Nutzerprofil seiner Fahrzeuge. Das kann<br />

man bedenklich finden oder auch nicht. Für uns steht jedenfalls nicht nur der Daten -<br />

austausch innerhalb der Anlage im Vordergrund; wir möchten zunächst mit unseren<br />

Komponenten kommunizieren und Daten sammeln, um dann mit einem Serviceangebot<br />

auf den Kunden zuzugehen.


Intelligent ausgewertete<br />

Betriebsdaten vernetzter<br />

Produkte könnten zu einem<br />

neuen, erfolgreichen<br />

Serviceangebot werden. Aber<br />

sind geeignete internetfähige<br />

Schnittstellen heute bereits in<br />

den Produkten der Pneumatik<br />

verfügbar?<br />

Dr. P. Saffe: Nein, nicht bei unseren Standard-Komponenten. Wir bieten I4.0-spezialisierte<br />

Produkte als Sonderausführung an. Wir müssen natürlich darauf achten, dass der Kunde<br />

bereit ist, für die zusätzliche Elektronik zu bezahlen. Unsere Standard-Pneumatik muss<br />

einfach und kostengünstig bleiben. Aber ich bin davon überzeugt, dass sich die neue Technik<br />

breiter durchsetzen wird.<br />

Prof. P. Post: Es gibt mittlerweile einige intelligente pneumatische Feldgeräte auf dem Markt,<br />

die für den Datenaustausch über ein OPC-UA-Interface (OPC UA – Open Platform Communications<br />

Unified Architecture) verfügen und Architekturkonventionen implementiert haben.<br />

Dadurch kann man direkt dezentral elektrische und pneumatische Funktionen miteinander<br />

kombinieren oder mit Maschinensteuerungen kommunizieren. Ein Beispiel ist die Festo<br />

Ventilinsel-Technologie: Die Geräte sind in vollem Umfang über das Internet kommunikationsfähig.<br />

Aber die voll umfängliche Internetfähigkeit muss nicht unbedingt sein, um eine<br />

I4.0-Komponente zu haben. Ein Beispiel sind die intelligenten Wartungsgeräte-Einheiten; sie<br />

sind in der Lage, die Istzustände einer Anlage zu analysieren, Abweichungen von<br />

Sollzuständen zu erkennen und Warnungen an das Bedienpersonal zu geben. Ein weiteres<br />

Beispiel sind dezentrale Kleinststeuerungen. Diese programmierbaren Steuereinheiten<br />

können die SPS-Funktionalität aus dem mittleren Bereich der Steuerungspyramide in die<br />

Komponentenebene bringen. Damit ist man kompatibel zu I4.0. Solche Lösungen müssen<br />

von uns als Hersteller mit leistungsfähigen Engineering-Tools begleitet und unterstützt<br />

werden. Wir müssen Inbetriebnahme-Aufwand und Instandhaltung wesentlich einfacher<br />

gestalten als bisher. Es gibt dazu Überlegungen, die Module einfach miteinander zu koppeln<br />

und dann durch „drag-and-drop“ graphisch Steuerungen entwickeln zu können, also<br />

Abläufe zu programmieren, ohne händisch Steuercode generieren zu müssen. An solchen<br />

Themen – Weiterentwicklung von Standards, einfache Steuerungsarchitekturen, einfache<br />

Programmierung und Inbetriebnahme – arbeiten wir und kooperieren dabei mit anderen<br />

Firmen und Forschungseinrichtungen.<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

Die Pneumatik hat offensichtlich<br />

die Weiterentwicklung ihrer<br />

Komponenten und Systeme in<br />

Richtung I4.0 bereits deutlich<br />

voran gebracht. Wie sieht es in<br />

der Hydraulik aus?<br />

Dr. S. Haack: I4.0 wird sich dort durchsetzen, wo der Kunde einen Nutzen davon hat, z. B. durch<br />

höhere Anlagenverfügbarkeit oder Produktivitätssteigerungen. Wir bei Bosch arbeiten derzeit<br />

konzentriert an etwa 100 Projekten, bei denen wir diesen Nachweis erbringen wollen. Bei Bosch<br />

Rexroth sind es neun konkrete Wertströme, die Industrie 4.0-Merkmale aufweisen. Ein bekanntes<br />

Beispiel ist unsere Montage von Mobilhydraulikventilen, eine Produktionslinie, auf der zahlreiche<br />

Varianten montiert werden können, und in die wir aktuell externe Zulieferer einbinden.<br />

Wir nutzen dabei unsere eigene Montagetechnik, Antriebe und Steuerungen und unsere<br />

hauseigene Schraubtechnik. Bisher konnten wir einen Produktivitätsfortschritt von rund 10 %<br />

erzielen und zeitgleich die Lagerhaltung um etwa 30 % senken. Wir bauen dort jetzt ein Hydraulikaggregat<br />

mit drehzahlvariablem Pumpenantrieb und echtzeitfähiger Ethernet-Schnittstelle ein,<br />

um auch hier praktische Erfahrungen im Zusammenspiel zu sammeln.<br />

Aber wo stehen wir als <strong>Fluidtechnik</strong>hersteller, mit Hydraulik und Pneumatik, im Wettbewerb<br />

zur Elektrotechnik? Die Elektrik ist aktuell weitaus stärker vernetzt, weil sie schon seit Jahren<br />

durchgängig mit Feldbus-Systemen arbeitet – unsere hydraulischen Standardkomponenten<br />

eher nicht. Bei Proportional- und Regelventilen, geregelten Antriebsachsen oder drehzahlgeregelten<br />

Pumpenantrieben lohnt sich die zusätzliche Elektronik, bei Standardventilen bisher<br />

nicht. Hier kommen wir an eine ökonomische Herausforderung für I4.0. Wenn man<br />

konsequent den Schritt zu Vernetzung und dezentraler Intelligenz gehen will, ist die Frage<br />

nach dem Nutzen klar zu beantworten.<br />

M. Vukovic: Ich bin überzeugt, dass es nicht zweckmäßig und wirtschaftlich ist, alle<br />

<strong>Fluidtechnik</strong>komponenten I4.0-fähig zu machen. Die hydraulische Antriebs- und<br />

Steuerungstechnik bietet sehr schöne, einfache und kostengünstige Lösungen mit<br />

hydraulisch-mechanischen Regelungen. Es macht kein Sinn, jede Komponente einzeln mit<br />

elektronischen Schnittstellen komplett I4.0-fähig zu machen. Da muss es bessere<br />

Lösungen geben. Wir <strong>Fluidtechnik</strong>er müssen unsere bewährten Vorteile weiter nutzen.<br />

R. C. Krähling: Das ist richtig, der Nutzen einer Technologie muss im Vordergrund stehen.<br />

Aber genau hier stellt sich die Frage nach dem Mehrwert von I4.0 für den Anwender. In<br />

diesem Sinne ist I4.0 eher eine Evolution der Automations- und Informationstechnik als<br />

eine Revolution an sich. Hieraus ergeben sich jedoch neue Rationalisierungseffekte und<br />

gesteigerte Flexibilität in einer Anlage. Ein im Feld nachweislich schon jetzt realisierbarer<br />

Mehrwert sind neue Servicekonzepte wie z. B. Predicitve Maintenance. Die gewonnenen<br />

Informationen über den Zustand einer Maschine oder Anlagen ermöglichen es, die<br />

Auslastung zu erhöhen, Servicemaßnahmen besser zu planen und Ausfallzeiten zu<br />

42 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

reduzieren. Wenn wir dabei betrachten, wie intelligent die einzelne Komponente sein<br />

muss, dann scheint mir dies eine Frage, die man wiederum durch einen entsprechenden<br />

Mehrwert für den Nutzer beantworten muss.<br />

G. Schrank: In der Tat ein wichtiger Punkt. Wo soll man wirtschaftlich zweckmäßig mit I4.0<br />

beginnen? Wir beginnen erst einmal mit einer simplen Sensorik, Temperatur, Druck, Drehzahl,<br />

Vibration – was auch immer. Wir gewinnen Daten aus dem Prozess und werten sie aus. Fängt<br />

I4.0 nur da an, wo eine kleine Antenne oder ein Feldbus-Interface eingebaut ist?<br />

Standard-Schaltventile mit integrierter Elektronik sind unwirtschaftlich. Aber im Service sehe<br />

ich das anders. Es ist nicht alleine wichtig, was technisch alles möglich ist, sondern was<br />

wirklich wirtschaftlichen Nutzen bringt. Auf etwas anderes werden unsere Kunden nicht<br />

eingehen, sie verlangen einen Nutzen – sonst lässt sich für uns nichts verkaufen.<br />

Für Hydrauliker scheint die<br />

Entwicklung von I4.0-Komponenten<br />

derzeit kein Entwicklungsschwerpunkt<br />

zu sein. Die<br />

Verbindung von Komponenten<br />

wie Sensoren oder Subsystemen<br />

mit dem Internet soll zwar<br />

vorangetrieben werden,<br />

allerdings steht dabei im<br />

Vordergrund, Informationen für<br />

die Verbesserung von Instandhaltung<br />

und Service zu<br />

gewinnen. Ist das so?<br />

Dr. S. Haack: Ich bin überzeugt, dass wirklich gute Geschäftsideen tatsächlich aus dem Service<br />

kommen. Die Stichworte dazu sind: Anlagenverfügbarkeit erhöhen durch Condition<br />

Monitoring und Predictive Maintenance. Damit stellt sich für uns die Frage nach der Daten -<br />

erfassung und damit der Sensorik. Was wir gut können, ist die Messung von Größen wie Druck,<br />

Temperatur, Durchfluss, Partikelzahl. Die Messung mechanischer Größen wie Vibration, ist für<br />

viele von uns vielleicht noch nicht gelebter Alltag. Der Umgang mit den Datenmengen und<br />

deren Auswertung – also: wann wird die Pumpe oder der Zylinder wirklich ausfallen? – ist für<br />

unsere Branche noch relativ neu. Wie wertet man die Datenmengen im Gigabyte-Bereich am<br />

besten aus? Was ist wirklich wichtig, wenn man einen Drucksensor mit einer Abtastrate von<br />

50 kHz abfragt? Solche Fragen dürften für die meisten der Hydraulikhersteller recht neu sein.<br />

Wir beschäftigen uns intensiv damit, nicht nur an hauseigenen Prüfständen, sondern beim<br />

Kunden vor Ort im Rahmen unserer Dienstleistungen.<br />

R. C. Krähling: Ein wirklicher Mehrwert für den Kunden wäre es, wenn Komponenten oder<br />

Subsysteme, die man bisher nicht überwachen konnte, aus dem Zusammenspiel unterschiedlicher<br />

Informationen, einfach zu beobachten wären. Mit solchen virtuellen Sensoren ließe sich<br />

beispielsweise aus Temperatur, Lastzyklus, Druck oder sonstigen Messgrößen sowie Signalen<br />

in unterlagerten Regelkreisen auf den mechanischen Zustand einer Maschine schließen. Der<br />

generierte Mehrwert wäre direkt einsetzbar und würde dem Kunden den Wert einer Investition<br />

verdeutlichen.<br />

In der Hydraulik fokussiert sich<br />

die Entwicklung derzeit weniger<br />

auf das mechatronische System,<br />

das zur I4.0-Komponente<br />

weiterentwickelt wird, sondern<br />

mehr darauf, wichtige Standardkomponenten<br />

und Sensoren zur<br />

Kommunikation von Daten über<br />

einen Feldbus für Überwachung<br />

und Servicefunktionen zu<br />

nutzen. Ist das richtig?<br />

Dr. S. Haack: Wir machen beides: die Weiterentwicklung komplexer mechatronischer Systeme<br />

zu „I4.0-Komponenten“ und der Einbau von Sensorik in Hydraulikprodukte und -anlagen<br />

einschließlich Vernetzung für Serviceaufgaben. In einer kompakten servohydraulischen<br />

Antriebsachse, die als elektrohydraulisches System über eine drehzahlgeregelte Pumpe,<br />

Servomotor, Zylinder, Sensorik und digitale Regelelektronik mit Ethernet-Schnittstelle verfügt,<br />

ist viel lokale Intelligenz eingebaut. Dies sind bereits I4.0-Komponenten. Im Vergleich zur<br />

Elektrik: Die elektrohydraulische Antriebsachse ist im Prinzip genauso zu handhaben, wie eine<br />

elektromechanische: Es kommen die gleichen Inbetriebnahme-Tools zum Einsatz und der<br />

Inbetriebnehmer bekommt kaum mit, dass es sich um einen hydraulischen Antrieb handelt.<br />

Der Anwender hat aber zusätzlich die Vorteile der Hydraulik, wie Robustheit, Überlastsicherheit<br />

und Leistungsdichte.<br />

Prof. P. Post: Das ist ja genau der Weg, auf dem wir in der Pneumatik auch unterwegs sind. Es<br />

geht darum, für die Automatisierung auf Basis eines gut strukturierten Komponenten-Baukastens,<br />

eine Vielfalt von Lösungsmöglichkeiten zu generieren. Man hat dezentrale Sensoren und<br />

bindet sie mit IO-Link an entsprechende Knoten an. Die IO-Link-Architektur ermöglicht die<br />

Selbstidentifizierung des Sensors: Man kann das Gerät sogar austauschen oder durch ein<br />

anderes ersetzen, z. B. bei einer Wartung. Der Sensor hat eine Signalvorverarbeitung in seiner<br />

Nähe, vielleicht gemeinsam mit einer Reihe von anderen Geräten, die Informationen aus dem<br />

System liefern. Man schafft damit erste Aussagen über den Zustand der Anlage. Die konzentrierten<br />

Informationen werden an die nächste, übergeordnete Steuerungsebene übermittelt<br />

und dort zu einem Gesamtbild der Anlagensituation zusammengebaut. Damit sind wir mitten<br />

in den Architekturüberlegungen für I4.0: Wie müssen solche Schnittstellen ausgestaltet sein?<br />

Nach welchen Regeln müssen die Kommunikationswege bedient werden? Dies sind nur einige<br />

der Aspekte, die bei der vertikalen Integration von intelligenten Komponenten erarbeitet<br />

werden müssen. Die Diskussionen über zweckmäßige I4.0-Vernetzungsarchitekturen sind<br />

in vollem Gange. Sie gehen bis hin zu den übergeordneten MES- und ERP-Ebenen<br />

(MES – Manufacturing Execution System; ERP – Enterpise Resource Planning).<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 43


PROF. DR.-ING.<br />

MATTHIAS PUTZ<br />

Institutsleiter,<br />

Fraunhofer IWU<br />

Ich glaube nicht an eine<br />

100%ige Flexibilität<br />

immer zu gleichen<br />

Kosten. Man wird immer<br />

wieder Kompromisse<br />

schließen müssen<br />

MARGIT BARTH<br />

Strategisches Marketing, Hydac Electronic<br />

Ein „elektronisches Typenschild“ oder ein<br />

„elektronisches Produktgedächtnis“<br />

kann für Komponenten interessant sein<br />

GESCHÄFTSIDEEN, NEUE<br />

FUNKTIONEN, ABER AUCH<br />

KÜNFTIGE AUFGABEN:<br />

DIE MEINUNGEN UNSERER<br />

EXPERTEN ZU INDUSTRIE 4.0<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

ROMAN CECIL<br />

KRÄHLING<br />

Leiter Condition Monitoring<br />

& Elektronik, Argo-Hytos<br />

Es könnte Filtersysteme<br />

geben, die lokal Regelaufgaben<br />

verfolgen und<br />

zusätzlich Wartungsinformationen<br />

übermitteln<br />

PROF. DR.-ING.<br />

SIEGFRIED HELDUSER<br />

Moderator, <strong>O+P</strong> Gespräche<br />

Für die <strong>Fluidtechnik</strong> zeigen<br />

sich gute Chancen mit<br />

intelligenten<br />

Komponenten und<br />

internetbasierten Services


109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

GÜNTER SCHRANK<br />

Geschäftsführer, Parker Hannifin<br />

Es darf nicht passieren, dass wir uns<br />

noch mit Technik, Standardisierung und<br />

Normierung beschäftigen, während<br />

andere schon Geschäfte machen<br />

DIPL.-ING.<br />

MILOS VUKOVIC<br />

Gruppenleiter<br />

System- und<br />

Steuerungstechnik,<br />

IFAS RWTH Aachen<br />

Es macht kein Sinn,<br />

jede Komponente<br />

einzeln mit<br />

elektronischen<br />

Schnittstellen<br />

komplett I4.0-fähig<br />

zu machen<br />

DR. PETER SAFFE<br />

Vice President<br />

Strategic Sales,<br />

Aventics<br />

Trotz einiger<br />

Sicherheitsvorkehrungen<br />

ist ein<br />

absoluter Datenschutz<br />

heute nicht<br />

möglich<br />

DIPL.-ING. PETER-MICHAEL SYNEK<br />

Stellvertretender Geschäftsführer des Fachverbands <strong>Fluidtechnik</strong><br />

Predictive Maintenance leistet sowohl einen Beitrag zur Erhöhung<br />

der Kundenzufriedenheit als auch zur Reduzierung der TCO<br />

DR. STEFFEN HAACK<br />

Mitglied des<br />

Bereichsvorstands mit<br />

Zuständigkeit für<br />

Industrial Applications<br />

und Vertrieb,<br />

Bosch Rexroth<br />

Die Geschäftsideen<br />

werden aus dem Service<br />

kommen. Die Stichworte<br />

dazu sind:<br />

Anlagenverfügbarkeit<br />

erhöhen durch Condition<br />

Monitoring und<br />

Predictive Maintenance<br />

PROF. DR.-ING. PETER POST<br />

Leiter Corporate Research and Technology bei Festo<br />

und Vorsitzender des Forschungsfonds <strong>Fluidtechnik</strong><br />

Wir müssen Inbetriebnahme-Aufwand und Instandhaltung<br />

wesentlich einfacher gestalten als bisher


G. Schrank: Dabei ist die Kommunikation auf der untersten Ebene bereits bidirektional.<br />

Entscheidungen können aufgrund einer Not- oder Servicesituation schon auf dieser<br />

Ebene getroffen werden. Es werden nur noch Meldungen nach oben gegeben und nicht<br />

ein unwahrscheinlich großer Datenstrom in irgendeine Zentrale geleitet und dort<br />

verarbeitet. Auf der Feldebene, insbesondere wenn es um Überwachung oder Service<br />

geht, bieten wir Produkte, die mit entsprechenden elektronischen Schnittstellen<br />

ausgerüstet sind. Über kleine Regeleinheiten können wir in einer untergeordneten<br />

Ebene auch entsprechende Entscheidungen treffen und eine bidirektionale<br />

Kommunikation führen. Wir rüsten unsere Komponenten so aus, dass sie uns die<br />

nötigen Informationen geben, aber dann gehen die Signale an die SPS der<br />

Maschinensteuerung.<br />

Dr. P. Saffe: Es ist sicher nicht nur die Kommunikation nach oben zur Steuerung oder ins<br />

Internet, die wichtig ist. Von Bedeutung wird auch sein, dass Komponenten auf der untersten<br />

Ebene miteinander kommunizieren und auch Daten mit dem Werkstück unseres Kunden<br />

austauschen können. Nehmen Sie z. B. eine Wartungseinheit, die auf einen bestimmten<br />

Druck eingestellt wird. Wenn man diese Einheit austauscht, wäre es hilfreich, wenn diese<br />

ihrem Austauschgerät mitteilen könnte, wie sie eingestellt war. Dies würde Einstellarbeiten<br />

durch einen Techniker ersparen. Das erfordert keine zentrale Steuerung, das lässt sich über<br />

einen Internetanschluss realisieren.<br />

Dr. M. Barth: Im Bereich Service gibt es diverse Aufgaben, bei denen zukünftig auch ein<br />

drahtloser Datenaustausch von einer smarten Komponente zur anderen oder zu einem mobilen<br />

Endgerät interessant sein kann. Hydac arbeitet hier an ersten Produkten. Innerhalb einer Anlage<br />

bietet sich IO-Link an, um z. B. im Servicefall die Einstellungen eines Sensors automatisch auf<br />

den neu eingebauten zu übertragen. Industrie 4.0 wird sicherlich dazu beitragen, dass die<br />

Funktionalitäten, die IO-Link bietet, zukünftig deutlich stärker genutzt werden.<br />

Bezüglich der Eingangsfrage möchte ich anmerken, dass natürlich auch bei den mechatronischen<br />

Systemen selbst Weiterentwicklungen im Hinblick auf I4.0 erfolgen. Neben Verbesserungen<br />

im Bereich der Energieeffizienz sind z. B. zusätzliche Funktionalitäten zur Vereinfachung<br />

der Inbetriebnahme oder auch erweiterte Diagnosefunktionen zu nennen. Da<br />

Diagnosefunktionen u. a. die Erhöhung von Anlagenverfügbarkeiten ermöglichen, bringen<br />

sie Kunden einen durchaus relevanten Nutzen.<br />

Wenn wir eine kurze Zwischenbilanz<br />

ziehen: Was können wir<br />

festhalten?<br />

Prof. M. Putz: Mit I4.0 haben wir die Chance, über traditionelle Fachgrenzen weit hinaus zu<br />

denken und eine große Vielfalt von Anwendungen zu gestalten. Für mich sind es vier<br />

gleichberechtigte Schwerpunkte die I4.0 ausmachen.<br />

Erstens: Der augenblickliche Zustand der betrachteten Maschine oder Anlage muss in Form<br />

von Daten erfasst werden.<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

Zweitens: Aus den vielen Daten muss man Informationen gewinnen, und in einer<br />

I4.0-Umgebung sollte dies automatisiert geschehen. Wir sollten uns auch bewusst sein, je<br />

mehr Sensoren in ein System eingebaut sind, desto mehr Daten fallen an und desto störanfälliger<br />

wird das System. Vielfach sind zusätzliche Sensoren gar nicht notwendig; durch<br />

Verknüpfen vorhandener Informationen kann man oft neue Informationen gewinnen. Die<br />

ursprünglichen Signale bzw. Daten dienen zwar einem anderen Zweck, aber aus ihrer<br />

Verknüpfung kommt man zu virtuellen Sensoren, die einen zusätzlichen hardwaretechnischen<br />

Sensor erübrigen.<br />

Drittens: Aus Informationen muss man Wissen generieren. Das ist heute die Kern -<br />

kompetenz der Fachleute. Bei I4.0 wollen wir das ebenfalls automatisieren – vielleicht mit<br />

intelligenten, selbstlernenden I4.0-Komponenten und ohne eine zusätzliche übergeordnete<br />

Steuerung.<br />

Viertens: Die Strategie I4.0 muss Wertschöpfung für den Kunden bringen. Einige Vorredner<br />

hatten bereits darauf hingewiesen und schöne Beispiele genannt: Systeme, die sich selbst<br />

konfigurieren oder selber überwachen. Wir sollten uns fragen: Wo finden sich wirklich neue<br />

Geschäftsmodelle? Wo haben wir noch feste Wartungszyklen, weil man den Systemzustand<br />

nicht genügend gut kennt? Bietet die Kommunikation auf Komponentenebene nicht<br />

tatsächlich neue Lösungen, die unsere Kunden wirklich gut gebrauchen können? Ich halte<br />

viele Steuerungsebenen bei I4.0-Architekturen im technischen Bereich nicht für zweckmäßig<br />

und notwendig.<br />

46 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


109. <strong>O+P</strong>-GESPRÄCHE<br />

Gibt es in anderen Fachgebieten,<br />

beispielsweise bei Werkzeugmaschinen,<br />

Erfahrungen über<br />

die Wertschöpfung durch<br />

zusätzliche Erfassung und<br />

Auswertung von Daten?<br />

Prof. M. Putz: Die Werkzeugmaschinen-Hersteller versuchen über dieses Thema ihre<br />

Margen für Service, der heute vielleicht bei 2 bis 3 % liegt, auf ca. 10 % zu erhöhen. Wenn es<br />

darum geht, zusätzlichen Service in den Geschäftsmodellen mit anzubieten, tut man sich<br />

unglaublich schwer; denn man hat über lange Zeit Serviceleistungen kostenfrei mitgeliefert,<br />

damit der Kunde das Produkt kauft – man hat den Wert des Service nicht finanziell genutzt.<br />

Hier sollte die <strong>Fluidtechnik</strong> von Anfang an wachsam sein und bei I4.0-Anwendungen ganz<br />

bewusst aus Wissen ein Geschäftsmodell machen.<br />

M. Vukovic: In der Hydraulik kommunizieren Komponenten häufig schon auf der<br />

untersten Ebene miteinander – aber hydraulisch. Bei einem Bagger mit einer Load-Sensing-Steuerung<br />

meldet der Zylinder den Lastdruck zur Pumpe. Beide Komponenten<br />

kommunizieren schon sehr gut miteinander, aber ohne elektrische Signale, sie nutzen nur<br />

hydraulische Signale. Diese Technik der Kommunikation zwischen einzelnen hydraulischen<br />

Komponenten ist schon sehr fortgeschritten. Sollen bei I4.0 nun elektrische<br />

Sensoren an diese Stelle treten?<br />

Prof. M. Putz: Nein. Die Vorteile der Hydraulik müssen wir unbedingt erhalten. Das meinte<br />

ich am Anfang unseres Gesprächs, als ich sagte: Wir müssen nicht nur I4.0 in die<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> einbringen, sondern verständlich und nachvollziehbar zeigen, welche Aspekte<br />

die <strong>Fluidtechnik</strong> bereits anzubieten hat – genau den Spieß umdrehen. Dann können wir<br />

durch die I4.0-Technologie die Leistungsfähigkeit noch erhöhen und eine zusätzliche<br />

Wertschöpfung erzielen.<br />

G. Schrank: Brauchen wir jetzt andere Hydrauliker? Viele denken nicht so, wie sie das<br />

geschildert haben.<br />

Prof. M. Putz: Ich freue mich, dass Sie das fragen. Andere Hydrauliker? Die Weiterentwicklung<br />

der Hydrauliker zum Mechatroniker hat sich in den letzten 20 bis 25 Jahren schon<br />

angedeutet. Man muss sich entscheiden, ob man Anwender von Komponenten ist oder ob<br />

man das Denken in Systemen, das Denken über Fachgebietsgrenzen hinaus vertritt. Selbst<br />

wenn sich ein Hydrauliker primär als Anwender fertiger Komponenten versteht, kann er<br />

trotzdem mit überlegen, wo bei Daten, Informationen, Wissen, Wertschöpfung Ansätze für<br />

neue Lösungen vorhanden sind. Ich denke seit geraumer Zeit beispielsweise darüber nach,<br />

welche Funktionserweiterungen mit Hilfe von I4.0-Technologie bei einem 4/3-Wegeventil<br />

über die Schaltfunktion hinaus möglich sein könnten?<br />

Dr. P. Saffe: Wir können sogar schon bei einem 3/2-Wegeventil durch zusätzliche Sensorik<br />

eine interessante Funktionserweiterung realisieren. Ich nenne ein Beispiel: Wir bauen einen<br />

Drucksensor ein. Der meldet über seine Schnittstelle den zeitlichen Verlauf des Druck -<br />

aufbaus hinter dem Ventil. Der Druckaufbau ist drei Jahre lang gleich, dann verändert er<br />

sich – der Grund: Leckage. Die Anlage braucht Instandhaltung. Natürlich sind wir wieder<br />

dicht an der Servicefunktion. Aber das sind genau die Funktionen, die unsere Kunden heute<br />

brauchen, die sie verstehen, und die sie haben wollen. Wenn unser Kunde eine angebotene<br />

Funktion nicht versteht, dann will er sie auch nicht bezahlen.<br />

Prof. P. Post: Mit einer Vielzahl fluidtechnischer Komponenten sind wir prinzipiell<br />

I4.0-fähig. Sie lassen sich perfekt in verschiedene Umgebungen und auch in<br />

unterschiedliche Steuerungsarchitekturen integrieren. Möglicherweise müssen wir an<br />

der einen oder anderen Stelle noch ein bisschen mehr Funktionalität in die<br />

Komponenten oder in die Architektur hineinbringen, aber das ist prinzipiell technisch<br />

lösbar. Ich sehe zwei große Herausforderungen: Das angesprochene Thema<br />

„Wertschöpfung/Geschäftsmodelle“ und das „Life-Cycle-Management“ unserer<br />

Komponenten. Was sind denn tragfähige Geschäftsmodelle hinsichtlich des Services<br />

und anderer zusätzlicher Leistungen? Was sind denn die geschäftlichen Möglichkeiten,<br />

die wir mit den Daten und den zusätzlichen Informationen bekommen können? Und<br />

der zweite Punkt: Was können wir mit Life-Cycle-Management für unsere<br />

Komponenten und Systeme erreichen? Leider hören die Ideen meistens mit dem<br />

Stichwort schon auf. Wir <strong>Fluidtechnik</strong>er müssen darüber noch gründlich nachdenken.<br />

In Ausgabe 3/<strong>2016</strong> wird der Bericht über die 109. <strong>O+P</strong>-Gespräche mit den Themen<br />

Inbetriebnahme, Servicekonzepte, Geschäftsmodelle, Anwendungsbeispiele und<br />

Standards fortgesetzt.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 47


Nikolaus Fecht<br />

Die Integration der Qualitätssicherung<br />

(QS) in die Produktion ist<br />

mit Blick auf Industrie 4.0 von<br />

besonderer Bedeutung. Das meint<br />

Professor Robert Schmitt, Leiter des<br />

Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik<br />

und Qualitätsmanagement<br />

am Werkzeugmaschinenlabor der<br />

RWTH Aachen und Vorstand der<br />

Deutschen Gesellschaft für Qualität<br />

(DGQ) mit Sitz in Frankfurt am Main.<br />

Auf der METAV <strong>2016</strong> in Düsseldorf<br />

werden sich die DGQ sowie sein<br />

Lehrstuhl an der Quality Area<br />

engagieren. In unserem Interview<br />

entwirft er ein Bild der QS-Zukunft.<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

IN ZEHN JAHREN WIRD<br />

ES DIE KLASSISCHEN<br />

BEDIENKONZEPTE<br />

NICHT MEHR GEBEN<br />

Autor: Nikolaus Fecht,<br />

Fachjournalist aus Gelsenkirchen<br />

48 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


INTERVIEW<br />

WIRD MIT INDUSTRIE<br />

4.0 ALLES GUT?<br />

Herr Professor Schmitt, wie wird<br />

sich die zunehmende Vernetzung<br />

auf die QS auswirken?<br />

Durch die Umwälzungen der Industrie 4.0 werden mehr Daten anfallen, die schneller<br />

miteinander verknüpft werden: Das Spiel wird schneller. Lebte das bisherige Qualitätsmanagement<br />

von sorgfältig begründeten Kausalketten, so führt morgen vermutlich<br />

die Korrelation zahlreicher, zunächst scheinbar nicht zusammenhängender Größen<br />

zu schnelleren QS-Maßnahmen. Industrie 4.0 wird das Qualitätsmanagement auf<br />

jeden Fall beschleunigen. Dabei darf das Qualitätsmanagement aber nicht in zusätzlicher<br />

Kontrolle erstarren. Vielmehr sollte es den Menschen helfen, in der<br />

Wertschöpfungs kette ihre Aufgaben gut zu erfüllen und insgesamt die Produktion<br />

zu verbessern. Ein so organisiertes Qualitätsmanagement ist Bestandteil jeder<br />

Führungsaufgabe.<br />

Wenn die Werkzeugmaschine<br />

und die Produktion mit Hilfe von<br />

Sensorik mehr Daten erfassen<br />

kann: Was bedeutet das für die<br />

Signalverarbeitung mit Blick auf<br />

Echtzeitfähigkeit und das<br />

Bewältigen der dabei entstehenden<br />

enormen Datenmengen<br />

– Stichwort „Big Data“?<br />

Es könnte uns erstmals gelingen, derzeit lückenhafte Regelkreise durch Rückkopplung technologisch<br />

zu schließen. Wir arbeiten eng mit Informatikern in Projekten zusammen, in denen<br />

es darum geht, Informationen nach Bedarf auf so genannte „Wearables“, z. B. Brillengläser,<br />

zu projizieren. Dazu bedarf es echtzeitfähiger Systeme. Was technologisch so faszinierend<br />

erscheint, lässt Soziologen von der „Ironie der Automatisierung“ sprechen. Wenn ich der<br />

Rechenleistung eines modellgestützten Systems mehr Aufgaben übertrage, muss ich ein<br />

großes Fachwissen modellieren. Wenn das System steht, benötigt die Fabrik kurzfristig für<br />

exzellente Ergebnisse eigentlich weniger qualifizierte Mitarbeiter. Um ein Unternehmen aber<br />

auf der technologischen Höhe der Zeit zu halten, bräuchte es aber im Gegenteil eigentlich<br />

immer mehr Fachkräfte. Doch wegen der Automatisierung fehlen diese: eine zukunftsgefährdende<br />

Abwärtsspirale trotz hoher<br />

SIX SIGMA<br />

Six Sigma ist eine in den USA<br />

entwickelte Methode des Qualitätsmanagements,<br />

die statistische<br />

Methoden mit einem dezidierten<br />

Projektmanagementansatz<br />

verbindet. Ein Niveau von sechs<br />

Sigma bedeutet weniger als vier<br />

Fehler pro einer Million Möglichkeiten:<br />

Das entspricht praktisch<br />

einer Null-Fehler-Produktion<br />

kurzfristiger operativer Exzellenz.<br />

Selbst wenn nun datengetrieben sehr schnelle<br />

Qualitätsverbesserungen möglich sind – z. B.<br />

durch ein automatisiertes „Six Sigma in<br />

Minuten“ – sollte ein Unternehmen das spezifische<br />

Wissen über den Kundennutzen der<br />

eigenen Produktion verstehen und Kunden<br />

tief in die Wertschöpfung integrieren können.<br />

Wenn es das nicht macht, wenn es sich nur<br />

auf operative Exzellenz verlässt, wird es sein<br />

Wissen verlieren und wird austauschbar.<br />

Forschungseinrichtungen wie das Werkzeugmaschinenlabor<br />

in Aachen können Ideen<br />

liefern, damit es nicht so weit kommt.<br />

Welche Rolle spielen Qualitätsdaten,<br />

die in der Fabrik von<br />

morgen erzeugt werden?<br />

Messgerätehersteller müssen sich überlegen, wer zukünftig der Herr über die Datenstruktur<br />

ist. Denn er bestimmt künftig das Geschäftsmodell. Und durch den fundamentalen<br />

Wandel der Digitalisierung, die besonders auch durch die Konsum- Elektronik<br />

getrieben wird, sind alle Anwender von Smartphones den bequemen Zugang auch zu<br />

komplexen Daten gewohnt. Sie wünschen sich einen vergleichbaren Bedienkomfort in<br />

der Werkstatt: Sie wollen Informationen auf einen Klick und eben nicht spezifische<br />

Geräte mit komplizierten Steuerungen bedienen. Ich wage daher zu bezweifeln, dass es<br />

in zehn Jahren noch die klassischen Bedienkonzepte und damit auch die Systeme für<br />

die computerunterstützte Qualitätssicherung (CAQ) geben wird. Schwer werden es<br />

dann auch Messgerätehersteller haben, die ihre Produkte nicht in die IT-Welt ihrer<br />

Kunden integrieren können. Die Botschaft lautet: Versteht das Geschäft und den Wert<br />

der Daten Eurer Kunden!<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 49


01 Nicht nur Hersteller, sondern vor allem auch Anwender<br />

von Messtechnik wünschen sich Infos auf einen Klick<br />

02 Auch in einer Produktion nach Industrie 4.0-Standards<br />

spielt der Mensch als Fachkraft eine zentrale Rolle<br />

Lässt sich eine Werkzeugmaschine<br />

in eine Messmaschine<br />

verwandeln?<br />

Vielleicht nicht so, dass die Werkzeugmaschine zur Messmaschine wird, aber wir und die<br />

Kollegen vom WZL und Fraunhofer IPT arbeiten an der Sensorintegration. Es kommt darauf<br />

an, den Großteil potenzieller Messfehler inline zu bestimmen und zu korrigieren. Allerdings<br />

muss hier auch etwas bei den Steuerungen geschehen, die bisher noch nicht für Messstrategien<br />

ausgelegt sind und strukturell keine Messaufgaben übernehmen können. Aber auch<br />

hier werden Apps auf leistungsfähiger Hardware die Landschaft verändern.<br />

Was raten Sie einem Hersteller<br />

von Werkzeug- oder<br />

Messmaschinen?<br />

ERFOLGREICH WERDEN DIE<br />

MESSGERÄTEHERSTELLER SEIN,<br />

DEREN PRODUKTE SICH NAHT-<br />

LOS IN DIE MODELLWELT DER<br />

KUNDEN EINFÜGEN LASSEN<br />

Orientieren Sie sich bei Ihren Maschinen<br />

und Geräten an der Systematik<br />

der RAMI 4.0, der neuen Referenzarchitektur<br />

für Industrie 4.0. Wenn es<br />

uns nicht gelingt, dadurch auch in<br />

der Normung schnell am Markt zu<br />

sein, werden eben andere Player wie<br />

Suchmaschinenanbieter das „internet<br />

of things“ maßgeblich beeinflussen. Denn diese verfügen dann über einen gigantischen<br />

Datenschatz, der sich vermarkten lässt – einzigartige Expertise ist dann für jeden erschwinglich<br />

und reproduzierbar. Mit Blick auf die zahlreichen Funktionen eines Smartphones wird<br />

bald tendenziell kaum jemand noch hohe Preise für messtechnische Hardware, sofern sie<br />

nicht gerade hochgradig spezifisch ist, akzeptieren. Was zählt, ist Funktionalität – und die<br />

kommt aus den Daten. Dazu ein Beispiel aus der Praxis: Ein Hersteller, dessen Produkte<br />

scheinbar austauschbar sind, tut vielleicht gut daran, eine Datenschnittstelle zum Planungssystem<br />

seines Kunden zu haben. Automatisiertes Auflösen der Stückliste nach Plan, Zusammenführen<br />

der Teile, Vormontage, auto matisiertes Prüfen nach automatisch generierten<br />

Prüf plänen, Logistik und Hilfestellung bei der Endmontage mittels App: Das ist keine Zukunftsmusik<br />

mehr. Findige Unter nehmen haben es schon erfolgreich umgesetzt. Erfolg reich<br />

werden langfristig die Mess geräte hersteller sein, die sich mit ihren Produkten nahtlos in die<br />

Anforde rungen und Modellwelten ihrer Kunden einfügen lassen.<br />

SPECIAL / INDUSTRIE 4.0<br />

Es muss unter Industrie 4.0 also<br />

zusammen wachsen, was in der<br />

Welt der Konsumenten heute<br />

schon zusammen gehört:<br />

Welche Rolle spielt da die<br />

Quality Area auf der METAV<br />

<strong>2016</strong>?<br />

Also wird mit Industrie 4.0<br />

alles gut?<br />

Die Quality Area wird diese Entwicklung sicherlich erlebbar machen. Unbestritten steht auf<br />

der METAV weiterhin die Werkzeugmaschine im Mittelpunkt. Aber offensichtlich kommt die<br />

Innovation für I 4.0 auch aus der Messtechnik. Ich rate daher jedem Besucher, sich ein paar<br />

Stunden Zeit zu nehmen, um sich von der Sensor- und Messtechnik-Branche inspirieren zu<br />

lassen. Ich sehe es auch als Chance an, die funktional-organisatorischen Mauern zwischen<br />

den produzierenden und messenden Bereichen abzubauen. Produktivität ist eben mehr als<br />

kurze Zerspanzeit.<br />

Wer glaubt, dass Industrie 4.0 nun alle unsere Probleme löst und ihn von der Aufgabe entbindet,<br />

für die Produktion von morgen zu forschen, irrt. Es irrt auch, wer glaubt, dass sich<br />

Mitarbeiter ohne entsprechende Qualifikation einfach in die Fabrikwelt von morgen integrieren<br />

lassen. Aber die Quelle valider Daten ist die Messtechnik, sie bietet treibende Faktoren,<br />

um in Deutschland dank einer neuartigen Automatisierung wieder Dinge produzieren zu<br />

können, die sich angeblich hier nicht kostengünstig herstellen lassen. Das haben mittlerweile<br />

auch einige große internationale Konzerne entdeckt, die Deutschland zunehmend als Standort<br />

zum Forschen und Produzieren schätzen. Gerade vor kurzem hatten wir wieder Besuch von<br />

einem großen US-Konzern, dessen Vertreter uns sagten: „Hier kann man gut arbeiten, denn<br />

hier gibt es die hochqualifizierten und leistungsfähigen Netzwerke der kurzen Wege“.<br />

www.wzl.rwth-aachen.de<br />

50 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


UMFRAGE<br />

STUDIE: BEDEUTUNG<br />

VON IoT WÄCHST<br />

Das Thema Internet der Dinge (IoT) ist in vielen Unternehmen<br />

angekommen, das Potenzial wird aber noch lange nicht von allen<br />

genutzt. Ob Unternehmen sich intensiv mit dem Thema befassen,<br />

hängt auch davon ab, für wie wichtig und erfolgversprechend sie<br />

IoT erachten.<br />

Auf die Frage, wie wichtig das Internet der Dinge in fünf Jahren für das<br />

eigene Unternehmen sein wird, antworteten 47 % der deutschen Unternehmen,<br />

es werde „entscheidend“ oder „sehr wichtig“ sein, so das Ergebnis einer<br />

repräsentativen Umfrage des schwedischen M2M-Experten Telenor Connexion.<br />

Nur 3 % gaben „unwichtig“ als Antwort. Dass IoT die eigene Branche<br />

innerhalb von fünf Jahren verändern wird, glauben 43 % der Unternehmen.<br />

31 % glauben das nicht, weitere 26 % wissen es nicht. Grundlage der Erhebung<br />

bildete eine Onlinebefragung unter 550 Geschäftsführern, Abteilungsleitern<br />

oder IT-Verantwortlichen, die Goldmedia Custom Research GmbH im<br />

Auftrag von Telenor Connexion 2015 durchgeführt hat.<br />

WIE BEWERTEN SIE DIE<br />

BEDINGUNGEN FÜR DEN ERFOLG<br />

DES INTERNET DER DINGE IN<br />

DEUTSCHLAND IM HINBLICK AUF…<br />

(ANTWORTEN: ’HERVORRAGEND’<br />

UND ’SEHR GUT’)<br />

… die Infrastruktur: 39%<br />

DEUTSCHLANDS<br />

INFRASTRUKTUR<br />

IST HERVORRAGEND<br />

GEEIGNET FÜR<br />

ERFOLG DES IoT<br />

… Innovationskraft<br />

auf dem Gebiet: 35%<br />

… Kenntnisse<br />

und Fähigkeiten: 30%<br />

… Gesamtkosten für<br />

die Implementierung<br />

und den Betrieb: 26%<br />

Andrea Sroczynski, Strategic Business Development bei Telenor<br />

Connexion: „Wir sehen auch hierzulande den Trend, dass sich<br />

Unternehmen zunehmend mit den Themen Industrie 4.0 und IoT<br />

befassen. Aufgrund länger dauernder Standardisierungsprozesse in<br />

Deutschland schreitet die Entwicklung aber langsamer voran als<br />

beispielsweise in Skandinavien oder den USA. Deutsche Unternehmen<br />

sollten das Potenzial des Internet der Dinge nicht unterschätzen und<br />

zu lange zögern, sonst laufen ihnen junge Startups, die die Innovationskraft<br />

des IoT längst erkannt haben, in naher Zukunft den Rang ab.“<br />

www.telenorconnexion.de<br />

UNTERSCHIEDLICHE BRANCHEN,<br />

UNTERSCHIEDLICHE GEWICHTUNGEN<br />

61 % der Finanz- & Versicherungsunternehmen<br />

sehen IoT in fünf Jahren als entscheidend oder sehr<br />

wichtig für das eigene Unternehmen an, gefolgt<br />

von Unternehmen aus der Handelsbranche (55 %)<br />

und dem Gesundheitswesen (54%). Als „unwichtig“<br />

erachten 11 % der Unternehmen in der Landwirtschaftsbranche<br />

das Internet der Dinge. Daran, dass<br />

es die eigene Branche innerhalb von fünf Jahren<br />

verändern wird, glauben 56 % der Handelsunternehmen.<br />

Am wenigsten überzeugt ist der Öffentliche<br />

Sektor: 42 % der Unternehmen glauben nicht<br />

an die Veränderung der eigenen Branche durch IoT.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 51


ANTRIEBE<br />

LEICHT, FLEXIBEL,<br />

ENERGIEEFFIZIENT<br />

Mit Hydraulik-Zylindern aus<br />

dem neu entwickelten<br />

Werkstoff H-CFK geht die<br />

Herbert Hänchen GmbH & Co.<br />

KG technologisch innovative<br />

Wege und stößt so auf viele<br />

neue Märkte. H-CFK ist der<br />

hochbelastbare Verbund aus<br />

carbonfaser-verstärktem<br />

Kunststoff und weiteren<br />

Komponenten, veredelt zu<br />

einem Werkstoff.<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

POINTIERT<br />

RUNDE BAUTEILE, IN DREI<br />

DIMENSIONEN HOCHBELASTBAR<br />

HOCHFESTE VERBINDUNG<br />

ZWISCHEN CFK UND METALL<br />

HARTE, DICHTE UND<br />

VERSCHLEISSFESTE OBERFLÄCHE<br />

52 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

Dieser hat entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen<br />

Verbundstoffen: Die von Hänchen selbst entwickelte<br />

Technik zum Aufbau des Verbunds zu einer<br />

hochfesten Verbindung von Metall und CFK ermöglicht<br />

eine außergewöhnliche Festigkeit der so erzeugten Werkstücke.<br />

Die H-CFK-Hydraulik-Zylinder beispielsweise sind bis<br />

zu 80 % leichter, besonders biegesteif und dehnungsarm, korrosionsbeständig,<br />

amagnetisch und bis zu 50 % energieeffizienter.<br />

Sie erschließen neue Dimensionen und eignen sich nicht nur<br />

für mobile oder stationäre hydraulische Applikationen und<br />

Testanwendungen, sondern für viele andere anspruchsvolle<br />

Aufgaben.<br />

H-CFK RÜTTELT DEN MARKT WACH<br />

In welchen Bereichen der Einsatz von H-CFK denkbar ist, haben<br />

die Reaktionen am Markt gezeigt: Zahlreiche Projekte und Ideen<br />

kommen aus den unterschiedlichsten Branchen, unter anderem<br />

für den Bau von Yachten, von mobilen Anwendungen wie Krane,<br />

Landmaschinen, Arbeitsbühnen, aus der Feuerwehrtechnik<br />

oder dem Motorsport. Ebenso geht es um Einsätze in tragbaren<br />

Geräten, im Sondermaschinen- und Anlagenbau, für Test- und<br />

Prüfeinrichtungen.<br />

Hänchen wird die neu entwickelten Technologien für neue<br />

Anwendungen weiter ausbauen und ein Produktprogramm für<br />

runde, längliche Bauteile aus H-CFK anbieten. Diese sollen in<br />

Einzel- und Kleinserien verfügbar sein. Hierbei handelt es sich um<br />

Stangen mit metallischen Enden sowie um druckdichte und<br />

druckfeste Rohre mit Befestigungselementen. Die Kolbenstangen<br />

aus H-CFK für den Prüfbereich können seit Anfang <strong>2016</strong> im<br />

Produktkonfigurator HäKo über den Einstieg „Prüf-Zylinder<br />

Baureihe 320“ ausgewählt werden. Der Produktkonfigurator ist<br />

über www.haenchen.de erreichbar. Die H-CFK-Kolbenstangen<br />

sind in den Berechnungstools im HäKo vollständig eingebunden,<br />

um eine statische und dynamische Zylinder-Auslegung einschließlich<br />

der Beurteilung von zulässigen Querkräften und Kolbenstangenmassen<br />

zu ermöglichen.<br />

EINE PRÄMIERTE INNOVATION<br />

H-CFK wurde im November mit dem 1. Platz beim Innovationspreis<br />

2015 des Landkreises Esslingen ausgezeichnet. Als innovative<br />

Leistungen wurden besonders gewürdigt:<br />

n Die Fertigung runder, in drei Dimensionen hochbelastbarer<br />

Bauteile mit einem anisotropen Werkstoff. Dazu muss CFK für<br />

die jeweilige Anforderung designt und je nach gewünschter<br />

Festigkeit der Bauteile und Biegesteifigkeit die Lage, Anzahl<br />

und Art der Carbon-Fasern definiert werden. Hänchen<br />

erforschte deshalb eigene Berechnungsmodelle ebenso wie<br />

ein geeignetes Produktionsverfahren, entwickelte und baute<br />

die erforderlichen Maschinen.<br />

n Die hochfeste Verbindung zwischen CFK und Metall, da für<br />

die Montage von H-CFK oft metallische Enden nötig sind.<br />

Denn in ein Carbon-Bauteil lassen sich keine kraftübertragenden<br />

Gewinde oder Bohrungen einbringen. Bei Hänchen wird das<br />

Metallstück in einem eigens entwickelten Verfahren bei der<br />

Produktion der Stange mit eingebunden, da konventionell<br />

geklebte Verbindungen den sehr hohen Belastungen in der<br />

Hydraulik nicht standhalten.<br />

n Die harte, dichte und verschleißfeste Oberfläche, da der Werkstoff<br />

für eine mechanische Feinbearbeitung nur bedingt<br />

geeignet ist. Diese wird bei der Produktion von H-CFK eingebracht<br />

und damit der Carbon-Grundkörper versiegelt.<br />

UMGESETZTE PROJEKTE<br />

Durch diese neuen Werkstoff-Eigenschaften ergab sich eine große<br />

Nachfrage nach Produkten aus H-CFK im Anschluss an die Markteinführung<br />

auf der Hannover Messe 2015. Hänchen wechselt deshalb<br />

von der Prototypen-Fertigung hin zu einer eigenständigen<br />

H-CFK-Fertigung am Standort Ostfildern. Dort entstehen beispielsweise<br />

Zylinder für eine Produktionsmaschine mit starken elektromagnetischen<br />

Feldern. Als amagnetisches Material garantiert der<br />

neue Werkstoff einen störungsfreien Prozess, ebenso wie einen verschleißfreien<br />

Betrieb für eine Kolbenstange, die in das Magnetfeld<br />

ein- und ausfährt. Oder: In einem Fahrzeugprüfstand kommen Rollen<br />

aus H-CFK zum Einsatz, die bei einer Breite von 500 mm und 250 mm<br />

INNOVATIONSPREIS DES LANDKREISES<br />

ESSLINGEN 2015<br />

Beim im Titel genannten Preis erreichte die Herbert<br />

Hänchen GmbH & Co. KG für die Entwicklung von<br />

Leichtbau- Hydraulikzylindern aus Carbon (H-CFK) den 1.<br />

Platz. Das Bild zeigt von links nach rechts Heinz Fohrer,<br />

Vorstand der Volksbank Esslingen, Heinz Eininger, Landrat<br />

des Land kreises Esslingen, Klaus Wagner, Leiter Entwicklung,<br />

und Sarah Bässler, Leiterin Marketing, Tanja Hänchen,<br />

Geschäftsführerin der Herbert Hänchen GmbH & Co. KG,<br />

und Markus Grupp, Wirtschaftsförderung für den Landkreis<br />

Esslingen, bei der Preisverleihung am 10. November 2015.<br />

www.innovationspreis-es.de<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 53


ANTRIEBE<br />

02 Rollen aus H-CFK für einen Fahrzeugprüfstand<br />

Durchmesser 3 000 min -1 erreichen. Die deutlich geringere Masse<br />

hat hier einen neuartigen Prüfstand möglich gemacht.<br />

DIE FORSCHUNG GEHT WEITER<br />

Das heißt natürlich auch: Die Forschung im Bereich H-CFK<br />

geht weiter. Hier sind Belastbarkeit und hohe Drücke ebenso<br />

eine Herausforderung wie größere Abmessungen. Aber auch<br />

die Beschichtungstechnologie bietet Möglichkeiten, etwa zur<br />

Beschichtung von Kolbenstangen als Alternative zur Verchromung.<br />

Für die Messtechnik sind die temperatur-unabhängigen<br />

Eigenschaften ein großes Plus in Bezug auf Genauigkeit. Hier ist<br />

beispielsweise ein H-CFK-Stab mit speziellem Wickelaufbau<br />

mit Glasmaßstab als Wegaufnehmer bereits im Einsatz. Er wurde<br />

als spezielles Maschinenelement, als Stange mit Gewinden an<br />

beiden Enden, von Hänchen entwickelt. Weitere Neukonstruktionen<br />

sind auch Biege- und Anlenkstangen aus H-CFK für<br />

Prüflinge.<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

01 Bei der Maschine handelt es sich um<br />

eine Eigenentwicklung der Firma Hänchen<br />

NEUES DENKEN IM MARKETING<br />

„Als Entwickler und Hersteller eines neuen Werkstoffs müssen<br />

wir unser Denken von Grund auf ändern“, betont die Marketingleiterin<br />

Sarah Bässler. „Wir möchten Konstrukteure und<br />

Einkäufer einladen, mit ihren Anforderungen zu uns zu kommen.<br />

Unter Umständen lautet unsere Antwort dann: Das ist etwas ganz<br />

Neues, aber wir können es entwickeln und herstellen.“ Parallel<br />

dazu weitet Hänchen das Produktprogramm systematisch aus,<br />

indem konkrete Anforderungen für neue Einsatzbereiche definiert<br />

werden. Dabei gibt es häufig Berührungspunkte mit den<br />

individuellen Maschinenelementen, die als Einzelstück oder<br />

Kleinstserien nach spezifischen Kundenvorgaben konstruiert<br />

und gefertigt sind. Und auch bei Ratio-Drive, den kompletten<br />

hydraulischen und elektrischen Antriebssystemen, bietet H-CFK<br />

neue Möglichkeiten für besonders kompakte, leichte und<br />

energieeffiziente Lösungen.<br />

Fotos: Herbert Hänchen GmbH & Co. KG<br />

www.haenchen.de<br />

54 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MARKTPLATZ<br />

INDUKTIVSENSOREN MIT<br />

ERWEITERTEM MESSBEREICH<br />

Die neuen Induktivsensoren der AlphaProx-Familie von Baumer<br />

sind in den Baugrößen 6,5, M8 und M12 erhältlich. Sie bieten<br />

einen um 50 % erweiterten Messbereich von 3 bzw. 6 mm.<br />

Dadurch können die Sensoren in einem größeren Sicherheitsabstand<br />

zum Objekt montiert werden und sind selbst in kritischen<br />

Applikationen z. B. der Messung der Durchbiegung eines Sägeblatts<br />

vor mechanischen Beschädigungen geschützt. Die<br />

Baugrößen 6,5 und M8 haben eine Länge von nur 30 mm.<br />

Aufgrund der kurzen Baugrößen bietet das Portfolio mehr<br />

Designfreiheit bei der Maschinenkonstruktion, da sich die<br />

Sensoren selbst in enge und schwer zugängliche Maschinenteile<br />

einfach einbauen lassen.<br />

www.baumer.com/alphaprox<br />

DREHZAHLSENSOR FÜR EXTREME<br />

UMWELTBEDINGUNGEN<br />

Mit dem HGVH 03 GSP präsentiert der Sensorspezialist EGE einen<br />

robusten Sensor für die Drehzahlüberwachung von Zahnrädern<br />

und Zahnstangen. Die schlag-, schock- und vibrationsfesten<br />

Einheiten im einteiligen Volledelstahlgehäuse sind für ein Temperaturspektrum<br />

von -40 bis +150°C konzipiert und erreichen<br />

Schutzart IP 68 bzw. IP 69K. Sie sind zudem verschleißfrei sowie<br />

unempfindlich gegen Staub und Verschmutzung durch ölhaltige<br />

Substanzen. Zusammen mit einer Schaltfrequenz von 6 000 Hz<br />

eignen sich die induktiven Sensoren für die Drehzahlmessung<br />

oder Positionsüberwachung an Zahnstangen unter schwierigen<br />

Umgebungsbedingungen. Die Sensoren sind in der Bauform M18<br />

verfügbar. Der Anschluss geschieht über ein Festkabel.<br />

ATEX-ZERTIFIZIERTER MECHANISCHER<br />

HANDTACHOMETER<br />

Rheintacho hat für seine ATEX-Version des mechanischen<br />

Handtachometers die Zulassung Klasse I erhalten. Tachometer<br />

kommen häufig in Bereichen zum Einsatz, in denen aufgrund von<br />

Staubpartikeln oder Gasen eine explosionsfähige Atmosphäre<br />

besteht. Dafür wurde das HTM für den Gebrauch in den ATEX-<br />

Zonen1 und 2 und zur Nutzung in sämtlichen Gasgruppen mit<br />

Temperaturklasse T4 weiterentwickelt und zertifiziert. Die<br />

Zertifizierung<br />

genehmigt den<br />

Einsatz für<br />

Anwendungen im<br />

Bergbau. Der HTM<br />

in der ATEX- als<br />

auch in der<br />

Standard-Ausführung<br />

misst<br />

Drehzahlen und<br />

Oberflächengeschwindigkeiten<br />

mithilfe spezieller<br />

Kontaktadapter.<br />

Ohne Batteriebetrieb<br />

erfüllt er die<br />

hohen Anforderungen<br />

zur Wartung<br />

und Kalibrierung.<br />

www.rheintacho.de<br />

WEGESITZVENTILE MIT BERÜHRUNGSLOSER<br />

STELLUNGSÜBERWACHUNG<br />

Die Wegesitzventile der<br />

Baureihe NBVP von Hawe<br />

Hydraulik sind nun mit einer<br />

berührungslosen Stellungsüberwachung<br />

erhältlich. In<br />

dieser Ausführung überwacht<br />

ein induktiver Näherungsschalter<br />

die Schaltvorgänge des<br />

Ventils. Die Sicherungsfunktion<br />

bleibt unabhängig von der Anzahl der Schaltvorgänge erhalten.<br />

Das Anschlussbild der Ventile entspricht Cetop 03. Die Ventile<br />

sind leckagefrei und auf Drücke bis 400 bar ausgelegt.<br />

www.hawe.com<br />

KENNZEICHNUNG VON<br />

HYDRAULIK-SCHLAUCHLEITUNGEN<br />

Nach nationalen und internationalen<br />

Regeln müssen<br />

Hydraulikschlauchleitungen,<br />

deutlich und dauerhaft<br />

gekennzeichnet sein. Die von<br />

Uniflex Hydraulik konstruierte<br />

Kennzeichnungsvorrichtung<br />

ermöglicht es, Schlaucharmaturen<br />

von bis zu 100 mm<br />

Außendurchmesser zu prägen. Die Kennzeichnung erfolgt rundum<br />

im Prägerollier-Verfahren auf der Oberfläche der Armaturenhülse.<br />

www.ege-elektronik.com<br />

www.uniflex.de<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 55


FABRIKAUTOMATION<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Vom 5. bis 8. Oktober 2015 präsentierte die<br />

Aventics GmbH zusammen mit der Asentics<br />

GmbH & Co. KG auf der Motek in Stuttgart ein<br />

gemeinsames Exponat. Am Aventics-Messestand<br />

konnten Besucher live miterleben, wie<br />

Mini-Ventile von einem industriellen<br />

Bildverarbeitungssystem auf ihre Qualität<br />

geprüft wurden.<br />

Mit ihrem gemeinsamen Exponat wollten die Kooperationspartner<br />

ihre Kunden eine integrierte Lösung<br />

vorstellen. Das Aufnehmen, Bewegen und<br />

Ablegen von Prüfobjekten wird dabei mit einer<br />

umfassenden Qualitätsprüfung mittels optischer Inspektionsverfahren<br />

kombiniert. Die automatisierten pneumatischen<br />

Handlingsysteme stellte dabei Aventics bereit, die Bildverarbeitungssysteme<br />

und -komponenten stammten aus dem Hause<br />

Asentics. Profitieren sollen von der Lösung die Kunden beider<br />

Unternehmen.<br />

DAS VERFAHREN<br />

Das Pick-and-place-System arbeitet mit RTC-Zylindern von Aventics<br />

und kann mit Zwischenanschlag drei Positionen anfahren. Mini-<br />

Ventile werden einzeln aus dem Magazinfach entnommen und<br />

mit Hilfe von drei MSC-Minischlitten zu einer Prüfposition transportiert.<br />

Dort sind zwei Kameras in stalliert: Die erste Kamera<br />

prüft von vorne die Kontakte und die Dichtung des Ventils; die<br />

zweite begutachtet von oben Aufdrucke wie Schrift und Logo.<br />

Wurde bei der Demonstration ein Fehler entdeckt, erfolgte<br />

um gehend eine Meldung an die Prozesssteuerung. Die Messebesucher<br />

konnten die Ergebnisse der Qualitätsprüfungen live auf<br />

einem Monitor verfolgen. Sobald ein Fehler registriert wurde, wurde<br />

dieser mithilfe von roter Farbe kenntlich gemacht. Anschließend<br />

wurde das Ventil zu einem Entlademagazin transportiert und<br />

mittels Greifer darin abgelegt.<br />

56 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


?<br />

WIE GESTALTET SICH<br />

DIE ZUSAMMENARBEIT?<br />

VOR ORT<br />

Wie kam es zu der Kooperation<br />

und was erhoffen Sie sich von<br />

der Zusammenarbeit?<br />

Am Anfang stand die Suche nach einem neuen Namen für Rexroth Pneumatics, die<br />

ehemalige Pneumatik-Sparte des Bosch-Konzerns. Die Wahl fiel auf Aventics. Die<br />

Ähnlichkeit zu dem Namen Asentics hat uns dann zusammengeführt. Wir sind zwei<br />

eigenständige Unternehmen der Automatisierungsbranche, haben aber gemerkt,<br />

dass wir uns prima ergänzen können.<br />

Wir haben uns daher entschlossen, unsere Kompetenzen zu bündeln und unser<br />

Produktportfolio zu erweitern. Auf diese Weise können wir Kunden Lösungen aus<br />

einer Hand anbieten, die ihnen das Leben vereinfachen. Ein Beispiel sind Sortiermaschinen,<br />

bei denen Asentics die Bildverarbeitungssysteme und -komponenten<br />

liefert und Aventics die pneumatischen Handlingsysteme.<br />

Was waren bei der Zusammenarbeit<br />

die größten Herausforderungen,<br />

die es zu<br />

bewältigen galt?<br />

Aventics und Asentics sind in der Automatisierungsbranche tätig und jeweils<br />

Experten auf ihrem Gebiet. Es ist spannend, sich in die Fachgebiete des anderen<br />

hineinzuarbeiten. Wir konnten viel Neues voneinander lernen. Nun gilt es, die<br />

Bekanntheit zu steigern.<br />

Sind weitere Kooperationsprojekte<br />

für die Zukunft<br />

geplant und wie können diese<br />

aussehen?<br />

Aventics und Asentics arbeiten nun seit etwas über einem Jahr zusammen und<br />

werden diese Kooperation auch in Zukunft fortführen. Wann immer sich gemeinsame<br />

Praxisanwendungen identifizieren lassen, werden wir unsere Kompetenzen<br />

bündeln. Auch gemeinsame Teilnahmen an Fachmessen, wie kürzlich bei der Motek<br />

in Stuttgart, sind in Zukunft geplant.<br />

Grundsätzlich sind wir gegenüber Kooperationsprojekten aufgeschlossen, sofern<br />

diese zu unseren Strategien passen und unsere Kunden davon profitieren.<br />

Die Fragen stellte Svenja Stenner, Redaktion <strong>O+P</strong><br />

Christoph Becker, Director<br />

Sales Germany bei Aventics<br />

Dr. Horst G. Heinol-Heikkinen,<br />

Geschäftsführer bei Asentics


FABRIKAUTOMATION<br />

01<br />

02<br />

03<br />

01 Handlingsystem mit<br />

MSC-Minischlitten und RTC-Zylindern<br />

02 Kameras und vision4rail<br />

Bildverarbeitungssystem<br />

03 Christoph Becker, Director Sales<br />

Germany bei Aventics, und Hans Tschaki,<br />

Manager Vision Systems bei Asentics, am<br />

Messestand auf der Motek 2015<br />

LIVE AUF DER MOTEK<br />

Folgen Sie dem Link, um das ausgestellte<br />

Qualitätsprüfverfahren zu erleben<br />

http://bit.ly/AventicsAsentics<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

ES IST WITZIG ZU SEHEN, DASS EINE<br />

ZUFÄLLIGE ANALOGIE VON FIRMEN-<br />

NAMEN ZU EINER FORTLAUFENDEN<br />

KOOPERATION FÜHREN KANN.<br />

Svenja Stenner, <strong>O+P</strong> Redaktion<br />

DIE KOOPERATION<br />

Die beiden Unternehmen kooperieren seit 2014. Zusammengeführt<br />

hat den Pneumatikspezialisten und den Anbieter von industriellen<br />

Bildverarbeitungssystemen<br />

ihr ähnlich klingender<br />

Name. Beide<br />

sind voneinander<br />

unabhängig, bearbeiten<br />

aber gemeinsame<br />

Kundenmärkte<br />

in der Automatisierungsbranche.<br />

In<br />

bestimmten Anwendungsgebieten,<br />

wie Sortiermaschinen, bündeln sie ihre Kompetenzen,<br />

um einen Mehrwert für ihre Kunden zu schaffen.<br />

Fotos: Aufmacher und 03 Svenja Stenner, andere Aventics und Asentics<br />

www.aventics.de<br />

www.asentics.de


MARKTPLATZ<br />

DICHTPRÜFGERÄT ZUR<br />

MESSUNG VON GASDRÜCKEN<br />

DRUCKREDUZIERVENTIL ZUR<br />

PROPORTIONALEN STEUERUNG<br />

Das Dichtprüfgerät DPK 60-5 von Afriso ist zur Messung von<br />

Gasdrücken sowie für Dichtheits- und Belastungsprüfungen an<br />

Niederdruck-Gasleitungen konzipiert. Das Prüfset ist zur<br />

Dichtheitskontrolle bei 150 mbar und Belastungsprüfung bei<br />

1 bar sowie zur Kontrolle des Anschluss- und Fließdruckes<br />

einsetzbar. Des Weiteren kann das Prüfset auch zur Dichtheitskontrolle<br />

und Festigkeitsprüfung von Trinkwasserleitungen<br />

nach ZVSHK eingesetzt werden. Im Lieferumfang sind unter<br />

anderem zwei Manometer sowie ein Abdrückventil mit<br />

Schnellkupplung und Feinstregulierventil enthalten. Das<br />

Schnellkupplungssystem sorgt für die Anpassung an die<br />

jeweilige Prüfsituation.<br />

www.afriso.de<br />

Das vorgesteuerte Druckreduzierventil SP4P1-B4 von Argo-Hytos<br />

ist ein Schieberventil in Einschraubbauweise. Mit ihm kann<br />

der reduzierte Druck innerhalb eines definierten Bereiches<br />

eingestellt werden. Das Druckniveau ist proportional zur<br />

Gleichstrom-Erregung. Sein Nennreduzierdruck liegt bei 30 bar,<br />

der Nennvolumenstrom bei 40 l/min. Die Hysterese wird mit<br />

maximal 5 % angegeben, seine Gebrauchsdauer mit 10 Mio.<br />

Spitzenimpulszyklen bei Nenndruck. Es kann bei einem Fluidund<br />

einem Umgebungstemperaturbereich von -30 bis +100 °C<br />

eingesetzt werden. Anwendungsbereiche sind hydraulische<br />

Kupplungsgetriebe oder Land- und Baumaschinen.<br />

www.argo-hytos.com<br />

ABLEITFÄHIGER WERKSTOFF<br />

GEWÄHRLEISTET ESD-TAUGLICHKEIT<br />

SORTIMENT<br />

ERWEITERT<br />

Airtec hat sein Sortiment an<br />

Steckverschraubungen Blue<br />

C-Line erweitert. Neu im<br />

Programm sind vierfach<br />

Y-Verteiler mit 3 bis 12 mm<br />

Schlauchanschluss, T-Steckanschlüsse<br />

mit Innengewindeanschluss<br />

von M5 bis G1/2,<br />

90°-Steckverbinder für<br />

Schläuche bis 16 mm und<br />

Einschraubdrossel-Rückschlagventile<br />

mit schwenkbarem<br />

Winkelanschluss von<br />

G1/8 bis G1/2.<br />

www.airtec.de<br />

DAUERHAFT DICHTE<br />

SCHLAUCHARMATUR<br />

Eine Blocksicherung für eine<br />

vereinfachte Montage bietet<br />

das Schlauch-Armaturensystem<br />

Ecovos. Bei diesen Armaturen<br />

wird das Montage-Ende eindeutig<br />

angezeigt. Ihre Besonderheit<br />

ist die vordefinierte Spaltbreite<br />

zwischen den beiden Stirnflächen<br />

der zu verschraubenden<br />

Komponenten. Dieser Spalt<br />

verhindert ein Überziehen des Anzugsdrehmomentes<br />

und stellt<br />

sicher, dass die notwendige<br />

Vorspannung in der Gewindepaarung<br />

erzeugt wird.<br />

www.voswinkel.net<br />

Wo ESD-Tauglichkeit gefragt, bietet igus den ableitfähigen<br />

Werkstoff iglidur F2 an. Vor allem in der Textilindustrie oder wo<br />

keine elektronischen Bauteile negativ beeinflusst werden<br />

dürfen, eignet sich der Einsatz. Der Werkstoff ist ableitfähig und<br />

trägt zur ständigen aktiven Entladung bei. Der niedrige Oberflächenwiderstand<br />

(zwischen 103 und 109 Ω, abhängig von der<br />

Geometrie des Bauteiles) vermindert die Höhe der Aufladespannung<br />

und trägt zum Abbau der Aufladung bei. Um höchstmögliche<br />

Flexibilität und Verfügbarkeit auch bei ungewöhnlichen<br />

Abmessungen beziehungsweise Bauteilen sicher zu stellen,<br />

bietet igus den Werkstoff ebenfalls in 14 verschiedenen<br />

Durchmessern als Halbzeug-Rundstab an.<br />

www.igus.de<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 59


MESSTECHNIK<br />

ODIN LERNT NIE AUS<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

POINTIERT<br />

SELBSTLERNENDES CONDITION<br />

MONITORING SYSTEM<br />

JE MEHR NUTZER,<br />

DESTO WENIGER FEHLER<br />

SERVICEMODELL IN DREI STUFEN<br />

Autor: Heiko Schwindt, Leiter Service Industrielle Anwendungen bei Bosch<br />

Rexroth in Lohr am Main<br />

Heiko Schwindt<br />

Vernetzte Hydrauliksysteme kontinuierlich<br />

überwachen und so die Verfügbarkeit der<br />

Maschinen und Anlagen steigern – das<br />

ermöglicht das Condition Monitoring System<br />

Odin (Online Diagnostics Network) von Bosch<br />

Rexroth. Es verbindet Industrie 4.0 und Data<br />

Mining. Der Schlüssel zum Erfolg:<br />

selbstlernende Algorithmen.<br />

„Leser, die dieses Buch gekauft haben, interessieren sich auch für<br />

folgende Artikel.“ Data Mining gehört bei großen Online-Händlern<br />

bereits zum Alltag. Sie leiten daraus individuelle Empfehlungen ab<br />

und erzeugen so einen Mehrwert für ihre Kunden. Bosch Rexroth<br />

nutzt diesen Ansatz nun auch für industrielle Anwender – um<br />

Betriebszustände hydraulischer Systeme online zu analysieren und<br />

Verschleiß frühzeitig zu erkennen. Im Hintergrund sorgen selbstlernende<br />

Algorithmen dafür, dass die Verschleißvorhersagen von<br />

Odin mit wachsender Datenbasis – also jeder neu angeschlossenen<br />

Anlage – akkurater werden.<br />

Mit dem vorausschauenden Service-Angebot Odin macht Bosch<br />

Rexroth ein solches Condition-Monitoring für Produktionsbetriebe<br />

mit hydraulischen Systemen greifbar. Der Fokus der ersten Stufe<br />

60 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MESSTECHNIK<br />

Mit einem Graph informiert der Machine<br />

Health Index über den Maschinenzustand<br />

Hierzu zählen unter anderem Mining, Material Handling, Metallurgie,<br />

Pulp & Paper, die Zuckerherstellung oder Marine und Offshore.<br />

liegt auf Applikationen mit Hägglunds Systemen. Im Falle eines<br />

Stillstands entstehen hier üblicherweise hohe Kosten. Doch die<br />

Lösung besteht nicht allein darin, Daten zu sammeln und bereitzustellen.<br />

Das Entscheidende ist die Verarbeitung der Daten. Um<br />

verschleißbedingte Ausfälle frühzeitig vorhersagen zu können und<br />

die maximale Lebensdauer der eingesetzten Komponenten auszureizen,<br />

setzt Bosch Rexroth auf Data Mining.<br />

DER SCHWARM MINIMIERT FEHLALARME<br />

Je mehr dezentral gesammelte Daten anhand datenbasierter Fehlermodelle<br />

und selbstlernender Algorithmen zentral ausgewertet<br />

werden, desto präzisere Risikoanalysen und Handlungsempfehlungen<br />

kann Odin erstellen. Mit jeder neu angeschlossenen Anlage<br />

und der dadurch vergrößerten Datenbasis sinkt also die Anzahl<br />

potentieller Fehlalarme. Die laufenden Prozesse vor Ort werden<br />

von der Datenerfassung nicht beeinflusst. Der Transfer zu Odin<br />

erfolgt verschlüsselt durch sichere Mechanismen. Gespeichert und<br />

verarbeitet werden die gesammelten Informationen ausschließlich<br />

auf den Servern der Robert Bosch GmbH, die durch die strengen<br />

Datenschutzrichtlinien des Konzerns geschützt sind.<br />

Odin ist Teil eines prädiktiven Wartungsvertrags (Predictive Service<br />

Agreement), durch den die jeweiligen Handlungsempfehlungen<br />

effizient und direkt umgesetzt werden. Weil die Wartungseinsätze<br />

dadurch planbar sind und die maximale Einsatzdauer der Komponenten<br />

genutzt werden kann, sinken die Wartungs- und Ersatzteilkosten.<br />

Gleichzeitig verringert sich das Ausfallrisiko, was besonders<br />

interessant für Betreiber von Anlagen mit hohen Stillstandkosten ist.<br />

MASCHINENVERFÜGBARKEIT IN DREI STUFEN<br />

In der einfachsten Form melden die Messsysteme vor Ort lediglich<br />

das Erreichen kritischer Grenzwerte. In einer Ampeldarstellung<br />

lassen sich so insbesondere Verunreinigungen im Hydraulikfluid<br />

im Blick behalten, aber auch der Wassergehalt oder die Temperatur.<br />

In der zweiten Ausbaustufe erlaubt ein örtliches Condition Monitoring,<br />

dass weitere ausfallkritische Parameter erfasst und visualisiert.<br />

Dazu zählen neben Antriebsinformationen auch der Druck und der<br />

Verschmutzungsgrad der Filter. Neben Fehlerdiagnosen werden<br />

Ausfallprognosen erstellt und entsprechende Meldungen und<br />

Warnungen ausgegeben.<br />

In der dritten, umfassenden Variante entfaltet das Condition<br />

Monitoring mit einer auf Data Mining basierten Ausfallrisikodiagnose<br />

sein volles Potential. Der Odin Predictive Analytics Service versorgt<br />

den Nutzer dabei regelmäßig mit Statusberichten und Handlungsempfehlungen.<br />

Über ein Web-Portal ist der aktuelle Maschinenzustand<br />

jederzeit abrufbar, um mit Unterstützung durch den Bosch<br />

Rexroth Service frühzeitig Wartungsmaßnahmen einzuleiten. Als<br />

MIT JEDER ANGESCHLOSSENEN<br />

ANLAGE SINKT DIE ANZAHL<br />

POTENTIELLER FEHLALARME<br />

Indikator dient der von eigens entwickelte Machine Health Index<br />

(MHI), der den Maschinenzustand anhand eines Graphs visualisiert.<br />

Dank der intelligenten Algorithmen von Odin braucht der<br />

Anwender dazu keinerlei Schwellenwerte festzulegen.<br />

Im Rahmen der prädiktiven Wartungsvereinbarung unterstützt<br />

Bosch Rexroth auch bei der Vorbereitung und Implementierung<br />

von Odin. Hierzu zählen unter anderem die Analyse der jeweiligen<br />

Kundenanforderungen und der technischen Voraussetzungen.<br />

Dank Data Mining weiß der Anwender schon heute, was übermorgen<br />

passiert und kann die Wartung und Verfügbarkeit seiner Maschinen<br />

und Anlagen optimieren. Die abgestuften Condition Monitoring-<br />

Pakete von Bosch Rexroth gestatten hierfür eine individuelle<br />

Gestaltung – von der einfachen Fluidüberwachung vor Ort bis hin<br />

zum effektiven Monitoring großer Umgebungen.<br />

www.boschrexroth.de<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 61


FILTER<br />

FLEXIBILITÄT MAXIMIEREN –<br />

MIT RÜCKLAUF-SAUGFILTERN<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Steffen Kemmling<br />

Energieeffizienz, Funktionsintegration und Wartungskosten<br />

optimieren: Rücklauf-Saugfilter-Systeme von<br />

Argo-Hytos bieten bei exakter Auslegung viele<br />

Vorteile, auch unter extremen Betriebsbedingungen.<br />

Insbesondere in selbstfahrenden Maschinen, die mit hydrostatischem<br />

Antrieb und kombinierter Arbeitshydraulik ausgerüstet<br />

sind, besteht das Filterkonzept häufig noch aus einem Rücklauffilter<br />

(Arbeitshydraulik) und einem Saug- oder Druckfilter<br />

(hydrostatischer Antrieb). Die Filterfeinheiten sind dabei so abzustimmen,<br />

dass die von den Antriebsherstellern geforderte Reinheitsklasse<br />

20/18/15 … 19/17/14 (nach ISO 4406) erreicht wird.<br />

Diese haben jedoch Nachteile. Bei Systemen mit Saugfilter im<br />

geschlossenen Kreis und Rücklauffilter im offenem Kreis (Bild 01)<br />

etwa entstehen besonders in der Kaltstartphase aufgrund der hohen<br />

kinematischen Viskosität der Hydraulikflüssigkeit bei tiefen<br />

Temperaturen Saugprobleme. Bei Systemen mit Druckfilter im geschlossenen<br />

Kreis und Rücklauffilter im offenen Kreis (Bild 02) schützt<br />

das Druckfilter im geschlossenen Kreis die Axialkolbenpumpe,<br />

jedoch ist die Füllpumpe nicht geschützt. Saugprobleme in der<br />

Kaltstartphase entstehen weiterhin.<br />

VORTEILE DES<br />

RÜCKLAUF-SAUGFILTER-KONZEPTS<br />

Der Einsatz eines Rücklauf-Saugfilters bietet weitreichende funktionale<br />

Verbesserungen. Rücklauf-Saugfilter ersetzen bei Geräten mit hydrostatischem<br />

Antrieb und kombinierter Arbeitshydraulik die erforderlichen<br />

Saug- bzw. Druckfilter für die Füllpumpe des geschlossenen hydrostatischen<br />

Antriebes sowie den Rücklauffilter für die Arbeitshydraulik im<br />

offenen Kreis (Bild 03). Verglichen mit diesen Filterkonzepten erreicht<br />

man dabei oftmals auch eine Kostenreduktion.<br />

Das Rücklauf-Saugfilter-Konzept bietet zudem konzeptionelle<br />

Vorteile, beispielsweise wird nur ein Filter für beide Kreisläufe<br />

benötigt. Darüber hinaus wird in beiden Kreisläufen im Rücklauf<br />

der gesamte Volumenstrom gefiltert. Zudem fließt in der Rücklaufleitung<br />

ständig mehr Öl, als über die Saugleitung entnommen<br />

wird. Das Kaltstartverhalten wird verbessert, da die Speisepumpe<br />

durch ein Druckhalteventil vorgespanntes Öl saugt. Die Pumpe<br />

wird zudem immer mit gefiltertem Öl versorgt. Außer bei Leitungs-<br />

62 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


FILTER<br />

einbau-Ausführungen ist kein Bypass vorhanden. Die Wellendichtringe<br />

werden durch ein Druckbegrenzungsventil vor Überlastung<br />

geschützt.<br />

Während beim Einsatz getrennter Filter beide Kreise unabhängig<br />

voneinander arbeiten, entstehen durch die Zusammenführung<br />

über einen Rücklauf-Saugfilter zwischen beiden Kreisläufen Wechselwirkungen.<br />

Unter Berücksichtigung der nachfolgend beschriebenen<br />

Auslegungskriterien kommen die Vorteile des Rücklauf-Saugfilter-<br />

Konzepts voll zur Geltung.<br />

ERFORDERLICHER VOLUMENSTROM<br />

IM SYSTEMRÜCKLAUF<br />

Zur Aufrechterhaltung einer Vorspannung von ca. 0,5 bar am<br />

Anschluss zur Füllpumpe ist unter allen Betriebsbedingungen ein<br />

minimaler Überschuss zwischen Rücklauf- und Saugmenge erforderlich,<br />

der je nach Filtergröße und Ausführung variiert.<br />

Bei Betriebstemperatur und Nenndrehzahl sollte der Füllpumpenvolumenstrom<br />

50 % des Filter-Nennvolumenstromes nicht überschreiten<br />

(z. B. sollte bei einem Rücklauf-Saugfilter mit 200 l/min<br />

Nennvolumenstrom/Rücklaufmenge der Volumenstrom der Füllpumpe<br />

nicht höher als 100 l/min sein). Bei extremen Kaltstarts<br />

(ν = 1 000 mm²/s) und leicht erhöhter Leerlaufdrehzahl (n = 1 000 min -1 )<br />

sollte der Füllpumpenvolumenstrom weniger als 20 % des Filter-<br />

Nennvolumenstromes betragen.<br />

EXZELLENTE KALTSTARTEIGENSCHAFTEN<br />

Bild 04 und Bild 05 illustrieren die Vorteile des Konzeptes: Vom<br />

Systemrücklauf kommendes Öl (A) fließt durch das Filterelement<br />

(1) und gelangt – durch ein Druckhalteventil (2) auf 0,5 bar vorgespannt<br />

– zur Füllpumpe des hydrostatischen Antriebes (B). Der<br />

Überschuss zwischen Rücklauf- und Saugmenge strömt gefiltert in<br />

den Tank ab. Die Vorspannung von 0,5 bar in der Saugleitung<br />

vermindert die Kavitationsgefahr in der Füllpumpe und ermöglicht<br />

somit exzellente Kaltstarteigenschaften. Im Normalbetrieb ist ein<br />

Ölmangel auszuschließen.<br />

Das integrierte Druckbegrenzungsventil (3) verhindert einen<br />

unzulässig hohen Staudruck im Rücklauf. Da dieses Ventil direkt<br />

in den Tank führt, ist keine Verbindung zwischen Systemrücklauf<br />

(A) und Sauganschluss der Füllpumpe (B) vorhanden (kein<br />

Bypass). Das Nachsaugventil (4) mit Schutzsieb (5) stellt bei kurzzeitigem<br />

Ölmangel (Entlüften/ Kaltstart) die Versorgung der Füllpumpe<br />

sicher.<br />

01 Geschlossener Kreis mit Saugund<br />

offener Kreis mit Rücklauffilter<br />

02 Geschlossener Kreis mit Druck-und<br />

offener Kreis mit Rücklauffilter<br />

DRUCKVERLUST UND STAUDRUCK<br />

Unter den o.g. Kaltstartbedingungen darf der Druckverlust in den<br />

Saugleitungen 0,4 bar nicht überschreiten. Hierdurch ist sichergestellt,<br />

dass selbst bei teilverschmutztem Filterelement die Füllpumpe<br />

mit genügend Öl versorgt wird.<br />

Wird das Lecköl aus dem hydrostatischen Antrieb über das Filter<br />

geführt, sind zum Schutz der Radial-Wellendichtringe die zulässigen<br />

Lecköldrücke zu beachten. Hierbei sind neben dem Staudruck des<br />

Filters auch die Druckverluste der Leckölleitungen und des Ölkühlers<br />

zu berücksichtigen. Je nach Anwendungsfall empfiehlt sich der Einsatz<br />

eines Kühlerumgehungsventils.<br />

FILTERFEINHEITEN UND ÖLREINHEITEN<br />

Standardmäßig stehen für alle Rücklauf-Saugfilter zwei Argo-Hytos-Filterfeinheiten<br />

zu Verfügung: 10EX2 und 16EX2. Beide mit<br />

dem patentierten EXAPOR®MAX2-Aufbau.<br />

Folgende Ölreinheiten nach ISO 4406 sind damit erzielbar:<br />

10EX2 18/15/11 … 14/11/7<br />

16EX2 20/17/12 … 17/14/10<br />

03 1 Verstellpumpe des geschlossenen hydrostatischen<br />

Antriebes, 2 Füllpumpe des geschlossenen hydrostatischen<br />

Antriebes, 3 Arbeitspumpe des offenen Hydraulikkreises,<br />

4 Hydromotor des geschlossenen hydrostatischen Antriebes,<br />

5 Leckölleitung, 6 Kühler, 7 Rücklaufleitung, 8 Rücklauf-<br />

Saugfilter, 9 Saugleitung<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 63


FILTER<br />

Von den Herstellern hydrostatischer Antriebe wird für Normalbetrieb<br />

meist eine Ölreinheit von 20/18/15 sowie eine 19/17/14 für<br />

erhöhte Anforderungen (t > 90°C) empfohlen. Bereits mit der<br />

Filterfeinheit 16EX2 werden diese Forderungen zu 100 % erfüllt.<br />

Der leistungsoptimierte Aufbau des 3-lagigen EXAPOR®MAX2<br />

Filtermaterials aus unterschiedlich feinen Glas- und Polyesterfasern<br />

in Kombination mit dem verbesserten und patentierten<br />

Hybridstützgewebe aus Edelstahl und Polyester setzt Maßstäbe im<br />

Hinblick auf Druckverlust, Schmutzkapazität und Durchfluss ­<br />

er müdungsstabilität. Der eingesetzte Kunststoffmantel ist besonders<br />

vorteilhaft dank individueller Bedruckbarkeit, Beschädigungsschutz<br />

und Verbesserung der Durchflussermüdungsstabilität. Für<br />

den Anwender rechnen sich diese Verbesserungen, führen sie doch<br />

zu längeren Wartungsintervallen, höherer Betriebssicherheit,<br />

besserer Ölreinheit, gesteigerter Leistungsdichte sowie reduzierten<br />

Betriebs- und Instandhaltungskosten.<br />

Als Alternative zu EXAPOR®MAX2 stehen auf Anfrage die<br />

EXAPOR®Light-Filterelemente zu Verfügung. Aufgrund reduzierter<br />

Schmutzkapazität eignen sie sich besonders für Anlagen mit geringeren<br />

Anforderungen (bspw. ca. 500 Betriebsstunden/Jahr).<br />

MAXIMALE WIRTSCHAFTLICHKEIT<br />

UND LEISTUNGSFÄHIGKEIT<br />

Bei der Auslegung von Rücklauf-Saugfiltern sind noch mehr die<br />

spezifischen Anforderungen hydrostatischer Antriebe zu<br />

berücksichtigen, als bei der Auslegung separater Filter für den<br />

Füllpumpen- und den Arbeitskreis. Die Vorteile des Rücklauf-<br />

Saugfilter-Konzeptes wie besonders gute Kaltstarteigenschaften<br />

der Anlage, da die Füllpumpe mit vorgespanntem Öl versorgt<br />

wird (verminderte Kavitationsgefahr), Schutz der Füllpumpe<br />

durch Versorgung mit feinstgefiltertem Öl, weniger Komponenten<br />

durch Einsparung eines Filters, Reduzierung der Ersatzteil- und<br />

Wartungskosten kommen bei exakter Auslegung voll zur<br />

BAUARTEN UND BAUREIHEN<br />

Je nach Einbauort und geforderter Leistung kann bei<br />

Argo-Hytos zwischen folgenden Bauarten und Bau reihen<br />

gewählt werden:<br />

Bauart Baureihe Nennvolumenstrom<br />

Leitungseinbau<br />

E 068 / E 088<br />

bis 100 l/min<br />

Leitungseinbau<br />

E 178 / E 258<br />

bis 250 l/min<br />

Tankeinbau E 084 bis 80 l/min<br />

Tankeinbau E 158 / E 198 /<br />

E 248<br />

bis 250 l/min<br />

Tankeinbau E 328 / E 498 bis 600 l/min<br />

Tankeinbau E 598 / E 998 bis 850 l/min<br />

Die Tankeinbau-Varianten sind mit Druckbegrenzungsventilen<br />

ausgerüstet. Leitungseinbau-Varianten verfügen<br />

über einen Bypass. Der modulare Aufbau der Filter ermöglicht<br />

die unkomplizierte Umsetzung von Kundenwünschen<br />

wie bspw. spezielle Anschlusskonfigurationen.<br />

Geltung und gewährleisten somit auch unter extremen Betriebsbedingungen<br />

die maximale Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit<br />

der Anlage.<br />

www.argo-hytos.com<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

A<br />

04 + 05 Funktion des Rücklauf-Saugfilter-Konzepts; links: Normale<br />

Betriebsbedingungen; rechts: Extreme Kaltstartsituation (Nachsaugen)<br />

B<br />

A<br />

B<br />

06 Filterelement mit EXAPOR MAX2-Aufbau<br />

64 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MARKTPLATZ<br />

FEIN DOSIEREN DURCH<br />

DROSSEL MIT KLICKFUNKTION<br />

Überall wo Volumenströme fein dosiert werden müssen, kommt<br />

die neue Klickdrossel aus der Basicline von Eisele zum Einsatz. Sie<br />

eignet sich sowohl zur genauen Regulierung von Druckluft sowie<br />

zur Durchflusssteuerung von Ölen und Schmierstoffen und lässt<br />

sich auf Anfrage für andere Medien modifizieren. Der robuste<br />

Schwenkanschluss aus vernickeltem Messing ist für einen<br />

Druckbereich von 0 bis 16 bar sowie einen Temperaturbereich<br />

von -20 bis 120 °C ausgelegt. Die Durchflusssteuerung im Innern<br />

des Gehäuses übernimmt ein manuell verstellbarer Ringspalt,<br />

der sich durch Drehen einer Rändelschraube mit Einrastfunktion<br />

vergrößern oder verkleinern lässt.<br />

OBERFLÄCHEN FÜR DISPLAYANWENDUNG<br />

SELBST KONFIGURIEREN<br />

Griessbach hat ein breites Portfolio an Bedienlösungen für Landmaschinen<br />

und -fahrzeuge. Neben einer Auswahl verschiedenster<br />

Steuerungseinheiten mit CAN-Bus-Schnittstelle und seinen<br />

besonders wirtschaftlichen Standardmodulen hält das auf kundenspezifische<br />

Lösungen spezialisierte Unternehmen Produktentwicklungen<br />

für Hersteller aus dem Nutzfahrzeugbau vor, darunter z. B.<br />

ein Zusatzmodul zur flexiblen Handbedienung der Maschine von<br />

außerhalb des Fahrzeugs. Neu ist ein Softwaretool, mit dem Kunden<br />

die grafische Oberfläche für ihre Displayanwendung selbst konfigurieren<br />

und gestalten können. Mit Hilfe dieses Tools lassen sich nach<br />

Kundenvorgaben gefertigte Bedienoberflächen künftig besonders<br />

einfach und schnell realisieren. Ein spezielles Augenmerk richtet der<br />

Hersteller auf die bedienerfreundliche Ausführung seiner mit<br />

Kurzhub- oder Folientastaturen erhältlichen Systeme. Davon zeugen<br />

Entwicklungen wie die originale Leuchttaste, Taster mit funktionsabhängiger<br />

Teilbeleuchtung und Ausblendungseffekte sowie<br />

weitere optische, taktile und haptische Orientierungshilfen.<br />

www.eisele.eu<br />

PASSIVE SCHWIMMSATTELBREMSE<br />

MIT GETEILTEN BELÄGEN<br />

www.griessbach.de<br />

HOCHPRÄZISES MINIATUR-VENTIL<br />

Das 12,7 mm kleine, hochpräzise Miniatur-Proportionalventil<br />

Preciflow eignet sich für die Druck- und Durchflussregelung. Es kann<br />

in bestehende Baugruppen integriert werden. Das RoHS-konforme<br />

Ventil ist für einen Druckbereich von -0,9 bis 10 bar ausgelegt. Das<br />

auf zwei Flachfedern aufbauende Funktionsprinzip sorgt für eine<br />

reibungsfreie Aufhängung des Magnetankers, verringert die<br />

Hysterese auf max. 5 % und ermöglicht eine sprungfreie Regelung.<br />

www.asconumatics.eu<br />

Die zweigeteilten Bremsbeläge der hydraulischen Bremse<br />

KTR-Stop XL erzeugen einen hohen Traganteil. Gefertigt wird<br />

die passive Schwimmsattelbremse komplett aus Stahl, wiegt<br />

ca. 1 100 kg und erzeugt Klemmkräfte bis 600 kN.<br />

Die Bremsbeläge sind in den Materialien „organisch“ oder<br />

„Sinter-Metall“ verfügbar. Um den Belagwechsel auf der<br />

oftmals schwer zugänglichen Seite zu vereinfachen, hat KTR<br />

die Fixierung der Beläge auf der Festsattelseite mit Magneten<br />

ausgeführt. Hierzu werden nur die an den Seiten<br />

befindlichen Schrauben gelöst, die Belaghalter entfernt und<br />

die Beläge zur Seite herausgezogen.<br />

Die in den Bremskolben verbauten Einstellschrauben<br />

ermöglichen das schnelle Ein- bzw. Nachstellen im druckbeaufschlagten<br />

Zustand.<br />

www.ktr.com<br />

Dichtheit mit hohem Einsparungspotential !<br />

HN 8-WD: Dichtheit ist ein kritisches Thema. Deshalb findet unsere HN 8-WD<br />

weltweit ihren Einsatz in Anwendungen von Mobilhydraulik, Antriebstechnik<br />

und Getriebebau. Die Verschlussschraube mit integriertem Formdichtring ist<br />

leckage- und montagesicher. Von M 6 bis G 2½", in Cr-6-freier Beschichtung<br />

ab Lager! Eine präzise und wirtschaftlich attraktive Lösung.<br />

www.heinrichs.de Heinrichs & Co. KG | info@heinrichs.de It’s our turn!<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 65<br />

Heinrichs.indd 1 22.01.<strong>2016</strong> 12:09:48


DICHTUNGEN<br />

REIBUNGSLOS<br />

ABDICHTEN<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

FR200, Produkt jahrelanger Forschung,<br />

entstanden aus einer Kombination von<br />

Entwicklung, Design und Versuchen, erfüllt<br />

alle Anforderungen, die von einer modernen<br />

Stangendichtung erwartet werden.<br />

Das 500-Mitarbeiter-starke Unternehmen Kastas hat<br />

seinen Haupt- und Produktionsstandort in Izmir, Türkei.<br />

Mit dem Standort in Deutschland und mit Hilfe weiterer<br />

Vertriebs- und Handelspartnern überall auf der Welt ist<br />

das Unternehmen in der Lage höchste Qualitäts- und Serviceansprüche<br />

zu erfüllen. Diese erfüllt auch die neuentwickelte<br />

Stangendichtung FR200.<br />

Bei ihr handelt es sich um eine neue Generation Stangendichtung,<br />

die verschiedene Eigenschaften in einem Design verbindet.<br />

Das Hauptaugenmerk legte der Hersteller Kastas auf die geringe<br />

Reibung. Mit der besonderen Profil- und Dichtlippengeometrie<br />

wird im Vergleich mit anderen Stangendichtungen eine viel niedrigere<br />

Reibung erreicht. Andererseits wird die sehr gute Dicht wirkung<br />

der FR200 nicht beeinträchtigt. Zudem wird eine zuverlässige<br />

Druckentlastungsfunktion sichergestellt.<br />

Seit einiger Zeit hat sich der Trend entwickelt, bei dem Forschung<br />

und Design im Schwerpunkt der Fluid- und Antriebstechnik liegen.<br />

Weil umweltfreundliche Medien immer beliebter werden, legen<br />

Entwickler ihren Fokus darauf, ihre Systeme effizienter zu machen<br />

und Verluste zu reduzieren.<br />

Der Hydraulikmarkt verlangt reibungsoptimierte Dichtungen mit<br />

hoher Dichtwirkung und langer Lebensdauer. Diese Anforderungen<br />

sind eine Herausforderung für die Dichtungshersteller;<br />

■ Die Dichtwirkung kann durch Erhöhung der Kontaktkraft zwischen<br />

Dichtelement und Kolbenstange/Zylinderbohrung verbessert<br />

werden; eine Erhöhung der Kontaktkraft bedeutet jedoch größeren<br />

Verschleiß des Dichtelementes und höheren Energiebedarf des<br />

Hydrauliksystems.<br />

66 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


DICHTUNGEN<br />

■ Die Reibkraft kann durch verkleinern der Kontaktfläche oder der<br />

Kontaktkraft zwischen Dichtung und Kolbenstange/Zylinderbohrung<br />

reduziert werden; eine Reduzierung der Kontaktfläche<br />

oder der Kontaktkraft führt jedoch zu einer Verschlechterung der<br />

Dichtfunktion.<br />

An der Entwicklung und Auslegung der FR200 hat ein Team<br />

von erfahrenen Ingenieuren mehr als 2 Jahre gearbeitet. Nachdem<br />

das Marketing die Anforderungen und Erwartungen<br />

definiert hat, wurden mehrere Alternativen seitens der<br />

Forschungs- und Entwicklungsabteilung vorgestellt. Zu diesem<br />

Zeitpunkt wurde das Verhalten aller alternativen Designs mittels<br />

erweiterter FEM-Software unter verschiedenen Betriebsbedingungen<br />

untersucht. Das Design mit dem besten Ergebnis aus allen<br />

drei Vorgaben wurde ausgewählt und ein intensiver<br />

Designoptimierungs prozess zur Verringerung der Reibung und<br />

zur Verbesserung der Dichtfunktion begann.<br />

FEA-Software (Marc-Mentat) wurde verwendet, um die zu<br />

erwartende Deformation und die Reibkraft, die durch das Dichtelement<br />

verursacht werden, zu berechnen. Ein Vergleich der Deformation<br />

bei 0 bar und 100 bar Druck zwischen einem vergleichbaren<br />

Nutring und der FR200 ist in Bild 01 dargestellt.<br />

Parallel hierzu arbeitete die Werkzeugkonstruktion an der Entwicklung<br />

eines zuverlässigen und effizienten Werkzeugdesigns, um eine<br />

reibungslose und langfristige Produktion zu gewährleisten. Neben<br />

mehreren Prototypen wurden acht Monate nach dem Start die ersten<br />

Prüfmuster produziert. Dann durchlief die FR200 für mehr als ein<br />

Jahr intensive dynamische und statische Tests auf den Kastas­<br />

Prüfständen. Nach einer absolvierten Strecke von 1 600 km im Prüfzentrum<br />

und zwischenzeitlich durchgeführten Produktoptimierungen,<br />

war die FR200 bereit für Feldtests. Die folgenden vier Monate wurde<br />

die Dichtung mit zwei ebenfalls reibungsreduzierten Wettbewerbsdichtungen<br />

verglichen, d. h. intern und extern im Feld geprüft, um<br />

Reibung, Leckage, Rückfördervermögen und Vorspannungsverlust<br />

zu beobachten.<br />

Im Vergleich mit Standard-Nutringen erzeugt die FR200 eine<br />

um bis zu 57 % niedrigere Reibkraft bei unterschiedlichen<br />

Drücken und perfekter Dichtwirkung. Geringere Reibkraft führt<br />

zu höherer Energieeffizienz und längerer Lebensdauer des<br />

Hydrauliksystems.<br />

Anhand interner Vergleichstests bietet die FR200 sowohl eine<br />

niedrigere Reibung als auch eine bessere Dichtwirkung im Vergleich<br />

mit gleichartigen Dichtungen. Darüber hinaus ist ihre Druck­<br />

Größte<br />

Kontaktspannung<br />

Kleinste<br />

Kontaktspannung<br />

Icase 1<br />

Contact Normal Stress<br />

Icase 1<br />

Contact Normal Stress<br />

01 Vergleich eines Nutringes mit zweiter Dichtkante und des FR200 Designs bei 0 bar – 160 bar<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 67


DICHTUNGEN<br />

1. 2. 3. 4. 5.<br />

100 bar<br />

100 km<br />

50 bar / 10 km<br />

100 bar / 10 km<br />

50 bar / 10 km<br />

100 bar / 10 km<br />

150 bar / 10 km 150 bar / 10 km<br />

200 bar / 10 km<br />

250 bar / 10 km<br />

250 bar<br />

100 km<br />

200 bar / 10 km<br />

250 bar / 10 km<br />

300 bar / 10 km 300 bar / 10 km<br />

350 bar / 10 km 350 bar / 10 km<br />

400 bar / 10 km 400 bar / 10 km<br />

100 bar<br />

84 km<br />

Reibkraft kN<br />

entlastungsfunktion derzeit unerreicht. Die FR200 beginnt bereits<br />

zu einem frühen Zeitpunkt einen Zwischendruck abzubauen, was<br />

die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems verbessert. Die Hauptmerkmale<br />

der Dichtung sind:<br />

■ Besondere Lippengeometrie<br />

■ Verkürzte Dichtlippe<br />

■ Hervorragende statische- und dynamische Dichtheit<br />

■ Verbesserte Extrusionsfestigkeit<br />

■ Druckentlastungssegmente<br />

■ Zuverlässiges Rückfördervermögen<br />

■ Verringerte Kontaktfläche<br />

Alle Werkzeuge der ersten Abmessungsreihe sind fertig gestellt. Die<br />

FR200 hat ein sehr spezielles Designkonzept. Aus diesem Grund<br />

bleibt der Abmessungsbereich auf entsprechende Querschnitte,<br />

meist ISO Abmessungen, beschränkt. Entsprechend der Zielsegmente<br />

und Anwendungen wird der Abmessungsbereich der<br />

FR200 auf bis zu Ø 160 mm erweitert.<br />

Zum Einsatz soll die Dichtung in Anwendung, speziell Gabelstapler,<br />

Plattformlifte, Spritzgussmaschinen, Gasfedern, Werkzeugmaschinen<br />

und hydraulische Servolenksysteme, bei denen es auf<br />

geringe Reibung ankommt.<br />

www.kastas.com<br />

0,0034<br />

Leckage ml/100ml<br />

0,0043<br />

0,0049<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

■ U-Cup 1 ■ FR200 ■ U-Cup 2<br />

Vorspannungsverlust % (Nach 300 km)<br />

41,1<br />

39,78<br />

39,23<br />

■ U-Cup 1 ■ FR200 ■ U-Cup 2<br />

Druckentlastungsdruck (bar)<br />

20<br />

10<br />

■ U-Cup 1 ■ FR200 ■ U-Cup 2<br />

>150<br />

68 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MARKTPLATZ<br />

SCHNELLE REAKTION AUF TEMPERATURSCHWANKUNGEN<br />

Die Edelstahl-Temperatursensoren TS-SNA/<br />

SNK-PT100 von Stauff überwachen Medientemperaturen<br />

in Hydraulikbehältern im Messbereich von<br />

-40 bis +150 °C. Sie werden wahlweise statt der<br />

unteren Hohlschraube von optischen und optischelektrischen<br />

Füllstandanzeigern eingesetzt oder<br />

mit Adaptern in die Behälterwand integriert. Mit<br />

dem Platin-Messelement PT100 können Temperaturen<br />

schnell, präzise und ohne Hysterese erfasst<br />

werden. So kann auf Temperaturschwankungen im<br />

Behälter unmittelbar reagiert und diese z. B. an<br />

einen externen Ölkühler kommuniziert werden.<br />

Das reduziert die zu regulierende Wärmemenge im<br />

Tank und damit die Kühlerleistung und -laufzeit.<br />

www.stauff.com<br />

FLÜSSIGE FLÄCHENDICHTUNG<br />

Zum Abdichten von Flanschen jeglicher Größenordnung<br />

in der <strong>Fluidtechnik</strong> eignen sich die flüssigen<br />

anaeroben Flächendichtungen Loctite 518 von Henkel<br />

als Alternative zu O-Ring-Anwendungen. Der flüssige<br />

Dichtstoff bewirkt vollständigen Stoffschluss zwischen<br />

den Flanschflächen und zeigt eine hohe chemische<br />

Beständigkeit. Die Bearbeitung des Flansches für die<br />

O-Ring-Nut entfällt.<br />

www.henkel-adhesives.de, www.loctite.de<br />

DRUCKVERSTÄRKER<br />

FÜR GEGENDRÜCKE<br />

BIS 10 BAR<br />

Geringe Reibung, sehr gute Dichtwirkung, Druckentlastung<br />

FR200 Stangendichtung<br />

mit geringer Reibung<br />

FR200 istein Produkt, das durch jahrelange Forschungsarbeiten und Prüfstandversuchen alle<br />

Anforderungen, die von einer zeitgemäßen Stangendichtung erwartet werden, erfüllt.<br />

FR200 bietet, verglichen mit anderen U-Profildichtungen, eine geringere Reibung und eine<br />

zuverlässigere Druckentlastung, ohne dabei die Dichtwirkung sowie die lange Lebensdauer zu<br />

beeinträchtigen.<br />

Mehr Informationen finden Sie aufder FR200 Microsite www.kastas.com/microsite/fr200<br />

Der Druckverstärker Simalube<br />

Impulse von Simatec überwindet<br />

hohe Gegendrücke und ist<br />

damit eine Lösung bei hohem<br />

Gegendruck und langen<br />

Schmierleitungen. Es sind keine<br />

zusätzlichen Einstellungen<br />

nötig. Nach Entleerung kann der<br />

Druckverstärker mehrfach<br />

wiederverwendet werden. Er<br />

sorgt zusammen mit den<br />

Simalube-Schmierstoffspendern<br />

der Größen 60, 125 oder 250 ml<br />

für zuverlässiges Schmieren bei<br />

einem Gegendruck bis zu 10 bar<br />

und bis zu 4 m langen Schmierleitungen.<br />

Kontinuierliche<br />

Schmierimpulse versorgen die<br />

Schmierstelle mit 0,5 ml Öl oder<br />

Fett bis NLGI 2. Der Druckverstärker<br />

informiert laufend über<br />

den Betriebszustand. Als Gerät<br />

der Schutzklasse IP68 ist der<br />

Druckverstärker staub- und<br />

wasserdicht.<br />

Spezielle Dichtlippengeometrie<br />

Gestützte Dichtlippe<br />

Ausgezeichnete statische<br />

und dynamische Dichtwirkung<br />

Erhöhter<br />

Verdrängungswiderstand<br />

Druckentlastungsnuten<br />

Zuverlässiges<br />

Rückfördervermögen<br />

Verringerte Kontaktfläche<br />

www.simatec.com<br />

Kastas Sealing Technologies Europe GmbH<br />

www.kastas.com<br />

Your Productivity Partner


VERBINDUNGSELEMENTE<br />

SELBSTHILFE FÜR MARINE- UND<br />

OFFSHOREANWENDUNGEN<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

POINTIERT<br />

DO-IT YOURSELF ROHRUMFORMUNG<br />

GEWÄHRLEISTUNG LANGFRISTIGER<br />

DICHTE VON VERBINDUNGEN<br />

HÖCHSTE KORROSIONS-<br />

BESTÄNDIGKEITSKLASSE K5<br />

Um den rauen Ansprüchen auf hoher See trotzen<br />

zu können, bedarf es bei Schiffen und Windparks<br />

einer besonders hohen Leckagesicherheit. Mit<br />

dem Voss-Fluid-Rohrumformsystem können sie<br />

diese selbst gewährleisten.<br />

Für die zuverlässige Verbindung von Edelstahl- und Stahlrohren<br />

auf und unter Deck bietet die Voss Fluid GmbH<br />

das Rohr umformsystem Voss-Form SQR. Mit der auch<br />

für Marine- und Offshoreanwendungen zertifizierten<br />

Lösung erzielt selbst häufig wechselndes Montagepersonal<br />

leckage- und prozesssichere Verbindungen. Das System<br />

gewährleistet hohen Korrosionsschutz und hält stärksten<br />

Belastungen dauerhaft stand. Seit über zwölf Jahren ist die<br />

Lösung im Feldeinsatz – ohne dass auch nur eine einzige<br />

Leckage bekannt wurde.<br />

70 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


VERBINDUNGSELEMENTE<br />

DIE VORMONTAGE DER VOSS-FORM<br />

Schritt-für-Schritt-Anleitung<br />

zur Rohrumformung mit der<br />

Voss-Form SQR<br />

http://bit.ly/1gTJlu6<br />

DER UMFORMPROZESS<br />

Im ersten Schritt erhalten handelsübliche Hydraulikrohre an<br />

einem Ende eine 24°-Rohrkontur, dabei realisiert die Rohrumformmaschine<br />

Voss-Form 100 die Umformung vollautomatisch.<br />

Hierzu wählt der Bediener das passende Werkzeug,<br />

schiebt das Rohr gegen die Anschlagplatte und betätigt die Starttaste.<br />

Danach formt die Maschine die Voss-Form-SQR-Kontur<br />

plastisch an das Rohr an. Zum Abschluss der Vormontage wird<br />

das umgeformte Rohr ende mit einer zusätzlichen Weichdichtung<br />

versehen.<br />

Anschließend erfolgt die Endmontage: Der Monteur setzt<br />

mit der Stirnseite des bearbeiteten Rohres auf dem Grund des<br />

Verschraubungsstutzens auf. Dies sorgt für einen stabilen Sitz<br />

und sicheren Anschlag. Daraufhin zieht er die Mutter an. Da es<br />

sich um eine von der Voss Fluid GmbH ent wickelte SQR-Funktionsmutter<br />

mit inte griertem Klemmring handelt, wird das<br />

Rohr während der Endmontage automatisch radial fest eingespannt.<br />

So entsteht eine sichere Verbindung. Der spürbare<br />

Kraftanstieg beim Anziehen der Mutter signalisiert dem<br />

Monteur das Montageende. Unter- oder Übermontagen sind<br />

auf diese Weise quasi ausgeschlossen. Zudem werden<br />

Ergebnisse wie bei vergleichbaren Dicht kegelverschraubungen<br />

erzielt. Dies reduziert den benötigten Kraftaufwand, sowie die<br />

Montagezeit und kommt vor allem unter schwierigen Einbaubedingungen<br />

wie der Montage über Kopf, in ergonomisch<br />

ungünstigen Positionen oder bei engen und kompakten Bauräumen<br />

zum Tragen.<br />

LANGFRISTIGE DICHTHEIT UND BELASTBARKEIT<br />

Voss-Form-SQR-Rohrverschraubungen ermöglichen im Feinbereich<br />

eine dichte Verbindung. Dies ist eine der wichtigsten<br />

Voraussetzungen für den Einsatz auf hoher See. Die hohe<br />

Dichtheit ist u. a. auf die zusätzliche Weichdichtung zurückzuführen,<br />

die gegenüber einer rein metallischen Abdichtung<br />

deutliche Vorteile bietet. Sie verhindert das Schwitzen der<br />

Verbindung über einen langen Zeitraum, denn das enge<br />

Anliegen des Rohres im Stutzengrund, die metallische Primärdrosselung,<br />

bewirkt eine Dämpfung der Druckwechsel-<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 71


VERBINDUNGSELEMENTE<br />

01 Der integrierte<br />

Klemmring und die tiefe<br />

Rohreinspannung des<br />

Verbindungssystems<br />

ermöglichen eine starke<br />

Resistenz gegen hohe<br />

Biegewechselbelastungen<br />

02 Die Umformmaschine<br />

Voss-Form 100 formt an das<br />

Ende eines Hydraulikrohres<br />

eine 24°-Rohrkontur an<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

beanspruchung. Dieses Konzept beugt dem Walken oder<br />

Ausspülen der Weichdichtung vor und gewährleistet somit<br />

langfristig dichte Verbindungen.<br />

Das Rohrverschraubungssystem realisiert zudem die Anforderungen<br />

an Belastbarkeit und Sicherheit. Schließlich müssen<br />

Marine- und Offshoreanwendungen aufgrund der stetigen<br />

Vibrationen über eine hohe Biegewechselfestigkeit verfügen.<br />

Bei der Voss-Form SQR bewirken der in der Überwurfmutter<br />

befindliche Klemmring und eine tiefe Rohreinspannung eine<br />

Resistenz gegen hohe Biegewechselbelastungen: Zum einen<br />

wird ein überdurchschnittlich langer Teil des Rohres durch<br />

den Verschraubungsstutzen abgestützt. Zum anderen spannt<br />

der Klemmring das Rohr radial am Umfang ein und nimmt<br />

somit dynamische Belastungen bereits vor dem kritischen<br />

Bereich auf. Dies verhindert einen potenziellen Bruch durch<br />

Kerbwirkung und erhöht die Druckbelastbarkeit und Bruchsicherheit<br />

enorm.<br />

Aufgrund der Qualität weist Voss Fluid die Zulassungen aller<br />

Schiffbauklassen der International Association of Classification<br />

Societies (IACS) auf. Unter der Dachorganisation IACS sind<br />

international anerkannte Klassifikationsgesellschaften zusammengeschlossen,<br />

die anwendungsspezifische Anforderungen<br />

und Prüfverfahren fest legen und so die internationalen Qualitätsstandards<br />

definieren.<br />

LANGZEITKORROSIONSSCHUTZ<br />

Dass Voss-Form SQR auf Sicherheit, Belastbarkeit und Langlebigkeit<br />

ausgelegt ist, zeigt auch die Oberflächengüte der Rohrverbindungskomponenten.<br />

Die auf Zink und Nickel basierende<br />

Beschichtung Voss Coat leistet selbst aggressiven Medien Widerstand<br />

und gewährleistet eine hohe Korrosionsbeständigkeit.<br />

So erreicht die Oberfläche nicht nur die höchste Korrosionsbeständigkeitsklasse<br />

K5 nach dem VDMA-Einheitsblatt 24576,<br />

sondern überschreitet die geforderten Beständigkeitswerte<br />

gegen Weiß- und Rotrost sowohl unter Labor bedingungen als<br />

auch im Praxistest. Für einige Marine- und Offshoreanwendungen<br />

bedeutet dies: Voss Coat ist so wirkungsvoll, dass Stahlverrohrungen<br />

mit Voss-Fluid-Rohrverschraubungen entgegen der<br />

gängigen Praxis teilweise nicht mehr überlackiert werden müssen.<br />

Für Anwendungen in Edelstahl kommt das Rohrumformsystem<br />

Voss-Form SQRVA zum Einsatz. Alle Verschraubungskomponenten<br />

sind hier aus Edelstahl gefertigt und weisen die gleichen<br />

Vorteile auf: hohe Prozess- und Leckagesicherheit, große Resistenz<br />

gegen Belastungen und eine gute Korrosionsbeständigkeit.<br />

Foto: Hintergrund Fotolia<br />

www.voss-fluid.net<br />

72 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MARKTPLATZ<br />

POWERLINK LÄUFT JETZT AUF<br />

DEN STEUERUNGEN VON STW<br />

Mit der Portierung des Echtzeit-Open-Source-Protokolls<br />

Powerlink auf die Zentralsteuerungen ESX-3XL und ESX-3XM<br />

sowie mit dem Datenmanagement- und Telemetrie-Modul<br />

CONNEX-TC3G, zeigt STW einen ersten möglichen Zugang zur<br />

Welt des industriellen Ethernets. Powerlink ist ein echtzeitfähiges<br />

und hardwareunabhängiges Open-Source-Protokoll. Es<br />

ermöglicht den problemlosen Ein- und Umstieg auf industrielles<br />

Ethernet in der Baumaschinen- und Landwirtschaftstechnik.<br />

Als Lösungsanbieter in diesen Branchen verfolgt STW das Ziel,<br />

seinen Kunden neue Technologien zur Verfügung zu stellen.<br />

Daher wurde dieses Open-Source-Protokoll auf die Zentralsteuerungen,<br />

die auch für den Einsatz in sicherheitsgerichteten<br />

Anwendungen ausgelegt sind, portiert. Beide Steuerungen<br />

zeichnen sich durch Modularität und durch Unterstützung<br />

komfortabler Entwicklungsumgebungen für Codesys bzw. die<br />

Programmiersprache „C“ sowie durch die Verfügbarkeit<br />

ausgeklügelter Toolchains aus.<br />

www.sensor-technik.de<br />

WEGSEILSENSOR FÜR MESSLÄNGEN<br />

BIS ZU 20 000 MM<br />

Das Unternehmen ASM erweitert<br />

sein Portfolio für Abstandsund<br />

Positionsmessung im Be -<br />

reich mobiler Arbeitsmaschinen.<br />

Der Sensor Posiwire WS21 wurde<br />

für Messlängen bis 20 000 mm C<br />

realisiert und ist mit einer<br />

M<br />

robusten, rein magnetischen<br />

Y<br />

Multiturn-Abtastung ausgestattet,<br />

die berührungslos und<br />

CM<br />

verschleißfrei arbeitet. Das<br />

MY<br />

ermöglicht große Messlängen<br />

CY<br />

bei gleichzeitig kompakten<br />

Gehäusebauformen, wie sie z. B. CMY<br />

für Längenmessungen bei<br />

K<br />

Kranauslegern gefordert sind.<br />

Die Sensoren bestehen aus<br />

einem speziell gefertigten und<br />

kalibrierten Messseil, das einlagig auf eine hochgenaue<br />

Messtrommel aufgewickelt wird. Dabei wird die lineare<br />

Bewegung des Seils in eine Drehbewegung umgewandelt und<br />

anschließend durch ein Potentiometer oder einen digitalen<br />

Drehgeber in ein elektrisches Ausgangssignal umgesetzt.<br />

www.asm-sensor.de<br />

FÜR INDIREKTEN<br />

LEBENSMITTELKONTAKT<br />

Sicherheit bei der Aufbereitung<br />

von Druckluft in der<br />

Lebensmittel- und Getränke-<br />

Industrie bieten die Ultra-Filter<br />

DF von Donaldson. Sie sind<br />

konzipiert für Volumenströme<br />

von 35 bis 1100 m³/h und<br />

geprüft für Anwendungen mit<br />

indirektem Lebensmittelkontakt.<br />

Sie erfüllen die Anforderungen<br />

des Lebensmittel- und<br />

Futtermittelgesetzbuches und<br />

der Verordnung (EG) Nr.<br />

1935/2004. Das Filtermedium<br />

Ultra Pleat senkt den für den<br />

Energiebedarf entscheidenden<br />

Differenzdruck um zusätzliche<br />

50 %. Der mehrschichtige<br />

Aufbau des Mediums sorgt für<br />

eine größere Filterfläche.<br />

www.donaldson.com<br />

ULTRAKOMPAKTER<br />

GIGABIT-CONTROLLER<br />

Der lüfterlose Controller<br />

POC-120 von Acceed ist so<br />

groß wie eine 3,5“-Festplatte.<br />

Er basiert auf dem Dual-Core-<br />

Atom-Prozessor E3826 von<br />

Intel mit 1,46 GHz, hat zwei<br />

GigE-Schnittstellen und drei<br />

USB-Schnittstellen. Weiterer<br />

Datenaustausch ist über die<br />

beiden seriellen Schnittstellen<br />

und die digitale I/O-<br />

Schnittstelle möglich. Der<br />

Arbeitsspeicher lässt sich auf<br />

bis 8 GB aufrüsten. Er eignet<br />

sich als Embedded-Controller<br />

in platzkritischen industriellen<br />

Anwendungen, in der Gebäudeautomation,<br />

in Security-Anwendungen<br />

und für mobile<br />

Applikationen.<br />

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10“<br />

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Edelstahl<br />

GS-Hydro <strong>O+P</strong>-Anzeig 01<strong>2016</strong>_Hi.pdf 1 06.01.16 18:06<br />

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Fax: (+49) 23 02/87 80 412<br />

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VERBINDUNGSELEMENTE<br />

UNVERZICHTBAR:<br />

OPTIMIERTE HYDRAULIK-BAUTEILE<br />

Die hydraulische Verbindungstechnik hat sich in den letzten Jahrzehnten<br />

grundlegend weiterentwickelt. Ihr wenig schmeichelhaftes Image von<br />

damals hat sie mittlerweile längst abgelegt.<br />

VORHER<br />

ANSAUGUNG VOR DER OPTIMIERUNG<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

NACHHER<br />

ANSAUGUNG NACH DER OPTIMIERUNG<br />

74 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


<strong>Fluidtechnik</strong> für den<br />

Maschinen- und Anlagenbau<br />

Durch den konsequenten Einsatz von weichdichtenden Verbindungen<br />

und insgesamt verbesserten Verbindungsmöglichkeiten,<br />

die immer häufiger auch ohne Schweißen und Löten hergestellt<br />

werden können, halten Dichtungen und Verschraubungen<br />

den hohen Belastungen durch Druckspitzen, Betriebstemperaturen,<br />

Schwingungen und korrosiven Umgebungen heute deutlich besser<br />

stand als früher. Ölverschmierte, undichte Maschinen, die sogenannten<br />

Ölsardinen, gehören somit größtenteils der Vergangenheit an.<br />

MASSGESCHNEIDERTE BAUTEILE VON INTERHYDRAULIK<br />

Für die Interhydraulik Gesellschaft für Hydraulik-Komponenten mbH<br />

aus dem nordrhein-westfälischen Selm gehört die Optimierung hydraulischer<br />

Verbindungskomponenten zum Tagesgeschäft. „Da wir viele<br />

unserer Kunden schon seit Jahren begleiten, haben wir den Trend zum<br />

optimierten Bauteil frühzeitig erkannt. Standardprodukte stoßen eben<br />

doch recht schnell an ihre Grenzen“, erklärt Claudius Hirsch, Geschäftsführer<br />

der Interhydraulik GmbH.<br />

Der individuelle Anspruch des Kunden steht bei jeder Optimierung im<br />

Vordergrund. So ist die Überarbeitung eines bereits im Einsatz befindlichen<br />

Bauteils ebenso möglich wie die komplette Neu-Entwicklung und<br />

Fertigung einer bedarfsgerecht optimierten Komponente. Jeder Kunde<br />

erhält genau die Lösung, die exakt seinen Anforderungen entspricht.<br />

NEWSLETTER<br />

Der E-Mail-Service<br />

für die <strong>Fluidtechnik</strong>-Szene<br />

Aktuelle Nachrichten rund<br />

um Hydraulik und Pneumatik,<br />

Aktorik, Steuerelektronik<br />

und Sensorik<br />

Jeden Monat neu.<br />

DIE LÖSUNG IM DETAIL<br />

Beispielhaft sei hier eine Ansaugung dargestellt, die von den Experten<br />

von Interhydraulik unter folgenden Aspekten optimiert wurde:<br />

n Reduzierung der Dichtstellen durch Verringerung der Bauteile,<br />

n Reduzierung der Strömungsverluste,<br />

n Reduzierung des benötigten Bauraums,<br />

n Reduzierung des Gesamtgewichtes,<br />

n Senkung der Gesamtkosten durch Reduzierung<br />

der Montagezeiten und vereinfachte Logistik-Kette,<br />

n Montagevereinfachung,<br />

n ansprechendere Optik.<br />

ZUM UNTERNEHMEN<br />

So unterschiedlich Baumaschinen, Landmaschinen, Windkraftanlagen<br />

oder Fördermaschinen konstruiert sind, so haben sie doch alle etwas<br />

gemeinsam: sie sind erst mit hochwertigen Hydraulik-Komponenten<br />

langfristig leistungsfähig.<br />

Mit der Firmengründung 1984 legte Wolfgang Hirsch den Grundstein<br />

für den heutigen Erfolg des Unternehmens. Sein unermüdliches Streben<br />

nach Qualität und sein Blick für das Detail ließen Interhydraulik über die<br />

Jahre kontinuierlich wachsen. Bis heute prägt die Denkweise von Wolfgang<br />

Hirsch die Firmenphilosophie maßgeblich.<br />

Da Interhydraulik den Markt kennt und die steigenden Ansprüche<br />

und Bedürfnisse seiner Kunden versteht, bietet das Unternehmen neben<br />

konfektionierten Hydraulikschlauch- und -rohrleitungen zudem speziell<br />

zugeschnittene Produktlösungen: aus der Problemstellung des Kunden<br />

werden flexible, zuverlässige und intelligente Lösungen, die bis zur<br />

Serienreife geführt werden, entwickelt.<br />

Das gesamte Produktportfolio umfasst konfektionierte Hydraulikschlauchleitungen<br />

(Nieder- bis Höchstdruck-, Thermoplastik-, Saugund<br />

Industrieschlauchleitungen), konfektionierte Hydraulikrohrleitungen<br />

(Abmessungen bis zu 65 × 8 mm bzw. bis zu 100 × 2 mm),<br />

Hydraulikzubehör wie Verschraubungen, Kupplungen, Kugelhähne,<br />

Schellen, Ventile und Schlauchschutz, Sonderkomponenten wie<br />

Verteiler, Sammler, Saugarmaturen und Schweißbaugruppen sowie<br />

Dienstleistungen und Ersatzteilservice.<br />

Mittlerweile beschäftigt Interhydraulik weltweit über 200 Mitarbeiter,<br />

160 davon am Hauptsitz in Selm.<br />

www.interhydraulik.de<br />

erscheint<br />

monatlich<br />

Jetzt kostenlos<br />

anmelden!<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 75<br />

www.engineering-news.net


MESSTECHNIK<br />

ALLES<br />

ANDERE<br />

ALS<br />

HOHL<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Mathias Roth<br />

Ob in Landmaschinen, Baumaschinen oder Kommunalfahrzeugen – im<br />

gesamten Bereich der mobilen Maschinen sind intelligente Sensoren<br />

heute nicht mehr wegzudenken. Einen ungewöhnlichen Weg geht<br />

hierbei die Siko GmbH mit ihrem Messystem SGH10.<br />

Autor: Mathias Roth, Branchenmanager Mobile Automation<br />

bei der SIKO GmbH in Buchenbach<br />

76 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MESSTECHNIK<br />

Die exakte Erfassung von Wegen und Winkeln ist ein<br />

inte graler Bestandteil von intelligenten Bedienkonzepten<br />

und Funktionen von mobilen Arbeitsmaschinen. Hierbei<br />

verbessern diese Funktionen nicht nur den Komfort,<br />

sondern auch die Sicherheit der Maschinen. Ebenso werden Leistung<br />

und Effizienz durch den Einsatz von intelligenten Sensoren<br />

gesteigert, wiederkehrende Arbeitsabläufe können automatisiert<br />

und somit auch der Maschinenbediener entlastet werden.<br />

Da die meisten Bewegungsabläufe von mobilen Maschinen<br />

durch Hydraulikzylinder erfolgen, ist eine der wichtigsten Messaufgaben<br />

für die Sensorik die exakte Huberfassung der Zylinder, da<br />

somit die zu erfolgenden Bewegungen gemessen und überwacht<br />

werden können. Maschinen- sowie Sensorhersteller sind in diesem<br />

Bereich immer auf der Suche nach Innovationen. Die Siko GmbH<br />

entwickelte aufbauend auf einem engen Kundendialog das in dieser<br />

Form einzigartige Messsystem SGH10.<br />

VOR ÄUSSEREN EINFLÜSSEN GESCHÜTZT<br />

Das SGH10 ist ein Messsystem für die direkte Hubmessung im<br />

Hydraulikzylinder. Auf Grundlage von Kundenfeedback und langjährigen<br />

Erfahrungen im Bereich der Wegmesstechnik hat die Siko<br />

GmbH aus Buchenbach eine integrierte Lösung mit Schutzart<br />

IP69K entwickelt.<br />

Das SGH10 Zylinderhubmesssystem verfolgt technologisch einen<br />

ganz anderen Ansatz als die am Markt häufig zu findenden Messsysteme<br />

auf magnetostriktiver, induktiver oder Hall basierter<br />

Technologie. Anders als bei diesen Systemen wird zur Erfassung<br />

des Hubs eine Seilzugmechanik eingesetzt, die direkt im Zylinder<br />

verbaut ist. Das Seil der Seilzugmechanik wird in den Kolbenkopf<br />

eingehängt. Fährt der Zylinder aus, wird das auf einer Seiltrommel<br />

aufgewickelte Seil ausgezogen. Die hierdurch entstehende<br />

Rotation der Seiltrommel wird von der Sensorelektronik berührungslos<br />

erfasst und in einen linearen Weg umgerechnet. Somit<br />

ist eine genaue und absolute Positionserfassung des Zylinders zu<br />

jeder Zeit möglich. Die zur Erkennung der Rotation eingesetzten<br />

Magnete werden, durch die druckfeste Grundplatte des SGH10,<br />

von der Elektronik abgetastet. Diese befindet sich vollvergossen<br />

auf der drucklosen Seite des Systems. Das komplette Messsystem<br />

ist somit im Zylinder verbaut und optimal vor den äußeren<br />

Umgebungsbedingungen geschützt. Klarer Vorteil: Anders als bei<br />

extern am Zylinder montierten Messsystemen kann das Sensorsystem<br />

nicht von herumfliegenden Teilen beschädigt oder durch<br />

Umwelteinflüsse beeinflusst oder zerstört werden.<br />

HOHLBOHREN DES KOLBENS ÜBERFLÜSSIG<br />

Zudem zeichnet sich das System durch das Einsparpotenzial hinsichtlich<br />

der Integrationskosten aus. Da bei bisherigen Messsystemen<br />

die Sensorstange über den kompletten Messweg in den Kolben<br />

integriert werden musste, sind hierfür oftmals lange und hochgenaue<br />

Bohrungen des Kolbens notwendig. Dies ist nicht nur teuer,<br />

sondern schwächt auch die Struktur des Kolbens. Bei Sikos Hubmesssystem<br />

ist lediglich ein kleines Gewinde im Kolben notwendig,<br />

um das Seil einzuhängen. Hierdurch erzielt das System große<br />

Einsparpotentiale, was die Produktionsdauer und letztendlich die<br />

Gesamtkosten von Hydraulikzylindern betrifft. Umso größer die<br />

Hublängen, umso größer das monetäre Einsparpotential. Und hiervon<br />

profitieren Zylinderhersteller, Maschinenbauer sowie Endkunden<br />

zugleich.<br />

Eine weitere Besonderheit: die SGH Messtechnologie kann, im<br />

Gegenzug zu den beschriebenen alternativen Messsystemen, sogar<br />

in Teleskopzylindern zum Einsatz gebracht werden. Somit gibt es<br />

den Konstrukteuren ganz neue Möglichkeiten bei der Entwicklung<br />

zukunftsweisender Assistenzsystemen und Zusatzfunktionen in<br />

mobilen Arbeitsmaschinen.<br />

www.siko.de<br />

VIDEO<br />

Dieses Video illustriert die Vorteile des<br />

Messystems wie die direkte Integration in<br />

den Zylinder oder auch die hohe Schutzart.<br />

http://bit.ly/SikoSGH10<br />

01 Fährt der Zylinder aus, wird das auf einer<br />

Seiltrommel aufgewickelte Seil ausgezogen<br />

02 Die Messtechnologie kann auch in Teleskopzylindern eingesetzt werden<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 77


WEITERE SYSTEMKOMPONENTEN<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

TOPFIT DANK STOSSDÄMPFERN<br />

Robert Timmerberg<br />

Die Wintersportbegeisterten werden es kennen:<br />

Ski-Cross ist quasi der Hindernislauf der<br />

Alpinistik. Vier Fahrer konkurrieren über einen<br />

anspruchsvollen Parcours um den ersten Platz.<br />

Seit 2010 ist die Disziplin Bestandteil der<br />

Olympischen Winterspiele. Beim Training setzen<br />

Spitzensportler auf moderne Maschinenelemente,<br />

um ihren Krafteinsatz auszubremsen.<br />

Autor: Robert Timmerberg M. A. (Fachjournalist im DFJV), plus2 GmbH, Düsseldorf<br />

Vier Leute im Kampf Mann gegen Mann, die ersten beiden<br />

kommen weiter bis ins Finale. Das sind im Prinzip<br />

die Regeln beim Ski-Cross. Körperkontakt ist durchaus<br />

erlaubt, wenn nicht sogar erwünscht. Das Nonplusultra<br />

im Ski alpin, die Ideallinie, ist unter diesen Umständen nur selten<br />

zu erreichen. Zumal man eine gute Rennposition auch durch<br />

Ausbremsen bzw. Schneiden des Gegners verteidigen darf.<br />

Überholmanöver sind beim Ski-Cross auf anspruchsvollen Strecken<br />

voller Steilkurven und Sprüngen alles andere als einfach. Erst<br />

recht, da die Kurse kaum breiter sind als bei den klassischen<br />

Rennpisten, auf denen nur ein Läufer zeitgleich unterwegs ist.<br />

Diese Rahmenbedingungen machen den Start zu einem zwar<br />

sehr kurzen, aber ungemein wichtigen Vorgang. Wer hier nach<br />

wenigen Metern vorne liegt, hat die besten Aussichten, das<br />

Rennen für sich zu entscheiden. Aus diesem Grund wird die<br />

Startphase gerade in den Sommermonaten immer und immer<br />

wieder einstudiert.<br />

78 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


WEITERE SYSTEMKOMPONENTEN<br />

80000 N<br />

wirken bei schneller<br />

FAHRT<br />

15000 kg<br />

können die<br />

DÄMPFER<br />

aufnehmen<br />

EIN BETTGESTELL AUF ROLLEN<br />

Um hohe Wiederholungszahlen in einem Minimum an Zeit<br />

zu ermöglichen, gibt es hierfür Trainingsgeräte, die an Kraftmaschinen<br />

in Fitness-Studios erinnern. Ein solches Gerät haben<br />

auch Mitarbeiter unter der Leitung von Prof. Christian Raschner<br />

am Institut für Sportwissenschaft Innsbruck hergestellt. Nach<br />

einer Planungsphase entstand ein erster Prototyp. Optisch<br />

könnte man diesen als ein Bettgestell auf Rollen bezeichnen.<br />

Anstelle eines Lattenrosts war in seiner Mitte eine Platte mit<br />

Skibindungen befestigt. Außerdem war noch ein Schlitten<br />

angebracht, der entlang der Längsseiten verfahren sollte und<br />

der auf beiden Seiten einen guten Meter in die Höhe ragt. An<br />

seinem vertikalen Ende sind zwei Griffe montiert, mit denen<br />

der trainierende Skifahrer den 36 kg schweren Schlitten nach<br />

hinten wegdrücken kann. Damit sind im Vergleich mit dem<br />

Start auf der Piste Punctum fixum und Punctum mobile<br />

vertauscht, die Muskeln des Athleten werden aber auf dieselbe<br />

Art und Weise angesprochen. Als Testperson am Institut für<br />

Sportwissenschaft Innsbruck stellte sich der Weltklasse-Ski-<br />

Crosser Patrick Koller zur Verfügung. Seine Kraft erwies sich<br />

als Problem für die Konstruktion: Zum einen raste der Schlitten<br />

mit einer solchen Wucht in die Endlage, dass über kurz oder<br />

lang mit Schäden zu rechnen war. Zum anderen musste<br />

während der ersten Tests eine zweite Person mithelfen, damit<br />

sich das Trainingsgerät nicht selbstständig machte. An<br />

diesem Punkt des Projekts kam die ACE Stoßdämpfer GmbH<br />

ins Spiel.<br />

Das Unternehmen ist in Deutschland beheimatet, verfügt<br />

aber über einen eigenen Vertrieb in Österreich. Gemeinsames<br />

Bestreben ist es, u. a. die Vorteile hydraulischer Dämpfungselemente<br />

aufzuzeigen. Denn noch immer ist es vielen<br />

Konstrukteuren nicht hinreichend bekannt, dass man mit Hilfe<br />

von ölbefüllten Industriestoßdämpfern Maschinen schneller,<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 79


WEITERE SYSTEMKOMPONENTEN<br />

Zwei Industriestoßdämpfer der Magnum-Serie gewährleisten die Stabilität der Starttrainingsmaschine<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

kostengünstiger und umweltschonender nutzen kann, als wenn<br />

man das Abbremsen verfahrender Massen den elektrischen<br />

Kräften der verwendeten Antriebe oder gar einer Pneumatik-<br />

Lösung mit Luftpuffern überlässt. Aus diesem Grund bietet ACE<br />

z. B. auch kostenlose Schulungen und Seminare an. Diese werden<br />

auch an Fachhochschulen und Universitäten abgehalten. Denn<br />

nur was man kennt, kann auch verbaut werden. Es ist dabei das<br />

erklärte Bestreben der Dämpfungsspezialisten, dass Technik<br />

erlebbar sein muss, um Gelerntes besser in Handlungen zu<br />

manifestieren.<br />

ENORME KRÄFTE AUFNEHMEN<br />

Dies ließ sich bei der Starttrainingsmaschine am Institut für<br />

Sportwissenschaft Innsbruck hervorragend umsetzen. ACE<br />

erklärte sich deshalb nicht nur bereit, die Auslegung für den<br />

konkreten Fall zu übernehmen. Der für ACE in Österreich<br />

tätige Kundenberater Hans-Jürgen Greindl entschied sich<br />

zudem, dem Forscherteam ausnahmsweise auch die<br />

benötigten Maschinenelemente kostenlos zu liefern. Wesentlicher<br />

Bestandteil der Auslegung war die Berechnung der<br />

Stützkräfte für die zu benutzenden Stoßdämpfer. Hierfür wurden<br />

als Geschwindigkeit 8 m/s bzw. 10 m/s angenommen. Es<br />

ergaben sich Werte von über 45 000 N bei der langsameren<br />

Fahrt und fast 80 000 N bei der schnelleren Fahrt. Kein<br />

Wunder!<br />

Schließlich entspricht ein Aufprall mit 10 m/s einer Geschwindigkeit<br />

von 36 km/h. Um auf Nummer sicher zu gehen, verbaute<br />

der am Institut für Sportwissenschaft in Innsbruck maßgeblich<br />

an diesem Einsatzfall arbeitende Sportwissenschaftler und<br />

gelernte Maschinenschlosser Mario Lazzeri zum Schutz der<br />

Endlagen zwei Dämpfer des Typs MA4575M. Zur Magnum-Serie<br />

gehörend, sind die oben genannten Anforderungen für diese<br />

Sorte Industriestoßdämpfer kein Problem. Jeder dieser mit<br />

einem Gewinde M45 versehenen einstellbaren Dämpfer kann<br />

für sich 1 170 Nm pro Hub aufnehmen. Die zulässige Energieaufnahme<br />

in der Stunde beträgt bei einem Hub von 75 mm<br />

146 000 Nm. Wird er mit einem Öltank oder gar einem Ölkreislauf<br />

verwendet, erhöhen sich diese Werte jeweils noch einmal<br />

drastisch. Bei einem Eigengewicht von 1,59 kg sind die Maschinenelemente<br />

in der Lage, effektive Massen in einem Bereich von 70<br />

bis 15 000 kg aufzunehmen und das bei einer Kolbenrückstellzeit<br />

von gerade einmal 0,11s.<br />

INDUSTRIETECHNIK IM SPORTGERÄT<br />

Es überrascht nicht, dass diese Industriestoßdämpfer von ACE<br />

normalerweise eher in der Automation, bei Handlingaufgaben<br />

oder an Drehmodulen denn an Sportgeräten zuhause sind. Die<br />

Skifahrer profitieren von ihrer Verwendung, indem nun eine<br />

stabile Trainingshilfe vorhanden ist. Ihr Trainingsgerät bleibt<br />

auch bei maximaler Kraft stehen wie eine Eins. Und weil die<br />

Industriestoßdämpfer mit neuester Dichtungstechnik, einem gehärteten<br />

Führungslager und integriertem Festanschlag versehen<br />

sind, können pro Tag beliebig viele Trainingsgruppen arbeiten,<br />

ohne dass man sich über die Lebensdauer der Maschinenelemente<br />

Gedanken machen müsste.<br />

Auch nach Jahren der Benutzung ist kein Austausch anzunehmen.<br />

Sollte es in einer der nächsten Generationen doch einmal dazu<br />

kommen, vollzieht sich dieser problemlos. Denn ACE versieht alle<br />

seine Dämpfungslösungen mit einer Vielzahl an passendem<br />

Zubehör und Anschlussteilen.<br />

www.ace-ace.de<br />

80 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MARKTPLATZ<br />

DREHMOMENT- UND DREHZAHLMESSUNG MIT<br />

KOPPLERFUNKTIONALITÄT<br />

Mit den Schnittstellenmodulen TIM-EC für EtherCAT und<br />

TIM-PN für Profinet bietet das Unternehmen HBM Test and<br />

Measurement (HBM) zwei Tools zur digitalen Übertragung von<br />

Drehmoment- und Drehzahlsignalen an, mit denen man<br />

verschiedene Netzwerke miteinander verbinden kann.<br />

Drehmoment, Drehzahl, Drehwinkel und Leistung können präzise<br />

erfasst werden und lassen sich verlustfrei digital und in Echtzeit<br />

in Steuerungs- und Automatisierungssysteme einbinden. Ebenso<br />

wie TIM-EC für EtherCAT-Netzwerke unterstützt das TIM-PN für<br />

Profinet die Kopplerfunktionalität. Dies ermöglicht die<br />

Einbindung des Drehmomentaufnehmers in eigenständige<br />

Industrial-Ethernet-Netzwerke. Die Module finden Einsatz in<br />

feldbusbasierten Automatisierungs- und Regelsystemen – etwa<br />

in Prüfständen für Elektro- und Verbrennungsmotoren, Getrieben,<br />

Pumpen und Verdichtern.<br />

www.hbm.com<br />

ERSTE HILFE FÜR DEN TECHNIKER:<br />

O-RING-WERKZEUG<br />

Der Anwender in der Technik kennt das Problem: O-Ringe ohne<br />

Beschädigungen in die engen Einbauräume zu installieren oder<br />

die festsitzenden sie ohne Beschädigung an der Maschine aus<br />

den Nuten zu demontieren, ist häufig eine langwierige und vor<br />

allem schwierige Aufgabe. Nicht selten kommen als Hilfswerkzeuge<br />

Schraubenzieher oder einfache Kunststoff-Werkzeuge zum<br />

Einsatz. Diese sind oft ursächlich für Beschädigungen oder in der<br />

Handhabung unbefriedigend. Hier bietet der Dichtungshersteller<br />

C. Otto Gehrckens (COG) eine Lösung für Anwender an. Mit dem<br />

5-teiligen Werkzeugsatz aus Edelstahl gelingt die Montage oder<br />

Demontage von O-Ringen leicht, schnell und sicher. Die Edelstahl-Instrumente,<br />

bestehend aus Spitzwerkzeug, Abziehhebel,<br />

Druck- und Zugwerkzeug als auch einem flachköpfigen Abziehwerkzeug<br />

sind präzise gearbeitet und bieten für die meisten<br />

Montage-/Demontage-Anwendungen eine wirksame Hilfe.<br />

www.cog.de<br />

IMPRESSUM<br />

erscheint <strong>2016</strong> im 60. Jahrgang, ISSN 0341-2660<br />

Redaktion<br />

Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Michael Pfister<br />

Tel.: 06131/992-352, E-Mail: m.pfister@vfmz.de<br />

(verantwortlich für den redaktionellen Inhalt)<br />

Redaktion:<br />

Peter Becker B. A., Tel.: 06131/992-210,<br />

E-Mail: p.becker@vfmz.de<br />

Svenja Stenner, Tel.: 06131/992-302,<br />

E-Mail: s.stenner@vfmz.de<br />

Redaktionsassistenz: Monika Schäfer,<br />

Tel.: 06131/992-361, E-Mail: m.schaefer@vfmz.de,<br />

Eva Helmstetter, Gisela Kettenbach, Melanie Lerch,<br />

Ulla Winter (Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />

Herausgeber: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff,<br />

Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen<br />

der RWTH Aachen, Steinbachstr. 53, 52074 Aachen,<br />

Tel.: 0241/8027511, Fax: 0241/80-22194,<br />

E-Mail: mh@ifas.rwth-aachen.de,<br />

Internet: www.ifas.rwth-aachen.de<br />

Organ: Organ des Forschungsfonds des Fachverbandes<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA<br />

Gestaltung<br />

Mario Wüst, Doris Buchenau, Anette Fröder,<br />

Sonja Schirmer, Anna Schätzlein<br />

Chef vom Dienst<br />

Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer<br />

Anzeigen<br />

Andreas Zepig, Tel. 06131/992-206,<br />

E-Mail: a.zepig@vfmz.de<br />

Brigitte Glückler, Anzeigenverwaltung<br />

Tel. 06131/992-249, E-Mail: b.glueckler@vfmz.de<br />

Anzeigenpreisliste Nr. 56: gültig ab 1. Oktober 2015<br />

Leserservice<br />

vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG,<br />

Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266<br />

Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige<br />

Änderungen Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit<br />

(Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de).<br />

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Einzelheftpreis: € 14,50 (zzgl. Versandkosten),<br />

Jahresabonnement: Inland: € 159,- (inkl. Versandkosten),<br />

Ausland: € 179,- (inkl. Versandkosten)<br />

Abonnements verlängern sich automatisch um ein<br />

weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor<br />

Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden.<br />

Verlag<br />

Vereinigte Fachverlage GmbH, Lise-Meitner-Straße 2,<br />

55129 Mainz, Postfach 100465, 55135 Mainz<br />

Tel.: 06131/992-0, Fax: 06131/992-100<br />

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www.engineering-news.net<br />

Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen<br />

Gesellschafter: P.P. Cahensly GmbH & Co. KG,<br />

Karl-Härle-Straße 2, 56075 Koblenz<br />

Verlagsleiter: Dr. Michael Werner, Tel.: 06131/992-401<br />

Gesamtanzeigenleiterin: Beatrice Thomas-Meyer<br />

(verantwortlich für den Anzeigenteil)<br />

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E-Mail: b.thomas-meyer@vfmz.de<br />

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Druck und Verarbeitung<br />

Limburger Vereinsdruckerei GmbH<br />

Senefelderstraße 2, 65549 Limburg<br />

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und Nutzung kann jederzeit schriftlich beim Verlag widersprochen<br />

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Die Zeitschrift sowie alle in ihr enthaltenen Beiträge und<br />

Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Mit der<br />

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etc.) und seiner Veröffentlichung in dieser Zeitschrift<br />

geht das umfassende, ausschließliche, räumlich,<br />

zeitlich und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht auf<br />

den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das Recht<br />

zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie entsprechender<br />

Vervielfältigung und Verbreitung, das Recht<br />

zur Bearbeitung, Umgestaltung und Übersetzung, das<br />

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und Bearbeitung in elektronischen Systemen,<br />

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DVD und der Datenbanknutzung und das Recht, die vorgenannten<br />

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Grundsätzlich dürfen nur Werke eingesandt werden,<br />

über deren Nutzungsrechte der Einsender verfügt, und<br />

die nicht gleichzeitig an anderer Stelle zur Veröffentlichung<br />

eingereicht oder bereits veröffentlicht wurden.<br />

Es gelten die allgemeinen Geschäftsbedingungen.<br />

Mitglied der Informations-Gemeinschaft<br />

zur Feststellung der Verbreitung von<br />

Werbeträgern e. V. (IVW), Berlin.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 81


STEUERUNGEN UND REGELUNGEN<br />

DIE DNA<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

WEITERENTWICKELT<br />

Mehr Präzision und geringere Betriebskosten für hydraulische Regelungen: Das<br />

verspricht das Servoventil DECV von Voith. Das Ventil trägt die DNA der bewährten<br />

Kopierventile des Herstellers und erweitert diese mit innovativer Technik.<br />

82 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


Das neue Voith Servoventil DECV<br />

(Direct Electronic Copy Valve) ist<br />

eine Weiterentwicklung der Voith<br />

Kopierventile, die sich bereits in<br />

zahlreichen hydraulischen Regelungen bewährt<br />

haben. Es verbindet deren exzellentes<br />

Betriebsverhalten und Robustheit mit einer<br />

innovativen Ventiltechnik und der dazugehörigen<br />

elektronischen Steuerung. Die<br />

einstufige, direkte Ansteuerung ermöglicht<br />

präzises Stellverhalten: Durch Impulsantwort<br />

und Genauigkeit eignet sich das<br />

Ventil für anspruchsvolle Antriebsaufgaben.<br />

Mit einer Sprungantwort von nur 7 ms gehört<br />

das DECV zur Klasse der hochdynamischen<br />

Ventile. Dank der direkten Ansteuerung wird<br />

zudem eine Hysterese von deutlich unter einem<br />

Prozent erreicht.<br />

FÜR HOHE BELASTUNGEN<br />

AUSGELEGT<br />

Bei der Entwicklung des Ventils standen<br />

Anwendungen mit hohen mechanischen<br />

01 Hydraulische Hubsteuerung für<br />

Stanzmaschinen mit DECV Ventil<br />

Belastungen im Fokus. Auch der raue Maschinenalltag<br />

außerhalb von Laborbedingungen<br />

bestätigt die außerordentlichen Parameter<br />

des DECV: Beispielsweise hat sich das Servoventil<br />

bereits in Stanz-/Nibbelmaschinen<br />

unter zyklischen Schocks von mehreren<br />

Hundert g (> 2000 m/s²) bewährt.<br />

Das Voith DECV Ventil reagiert kaum auf<br />

Verunreinigungen des Öls und kann mit Öl<br />

der Reinheitsklasse 19/17/14 nach ISO 4406<br />

betrieben werden. Diese Ölqualität ist mit einer<br />

üblichen Nebenstromfilterung zu erreichen.<br />

Vergleichbare Servoventile fordern oft höhere<br />

Reinheitsgrade, deren Erreichung dann den<br />

Einsatz teurer Druckfilter nach sich zieht.<br />

Daher verringert die Innovation aus dem<br />

Hause Voith die Betriebskosten der Anlage.<br />

EINFACHE INTEGRATION<br />

UND FERNWARTUNG<br />

Die programmierbare Steuerelektronik des<br />

Ventils bietet alle gängigen Schnittstellen,<br />

was die Einbindung in bestehende Anlagen<br />

vereinfacht. Die beim DECV Ventil eingesetzte<br />

HS4-SV2-Steuerung beinhaltet neben dem<br />

Leistungsverstärker zur Ansteuerung auch eine<br />

parametrierbare PLC/CNC. Häufig vorkommende<br />

Anwenderzyklen sind bereits integriert<br />

und können über Feldbusse problemlos<br />

spezifischen Anforderungen angepasst<br />

werden. Über das zur HS4-Steuerung gehörende<br />

Software-Tool „PunchMaster“ lassen<br />

sich Diagnosedaten über Ethernet von jedem<br />

Ort der Welt aus abrufen. Das ermöglicht das<br />

Erkennen fehlerhafter Zyklen und die<br />

produktionsbegleitende Qualitätssicherung.<br />

Ein integrierter Sensor misst den Druck<br />

direkt am Prozessanschluss und ermöglicht<br />

so eine sehr genaue und dynamische<br />

Prozessüberwachung und -regelung. Das<br />

vermeidet Stillstandzeiten, wodurch Kosten<br />

für Reparatur und Serviceeinsätze sinken.<br />

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www.voith.de/hydraulik-systeme<br />

BUCHTIPP<br />

Dieses Buch erleichtert durch eine<br />

möglichst anschauliche und anwendungsorientierte<br />

Darstellung<br />

der Zusammenhänge dem Leser<br />

den Zugang zu dem interessanten<br />

Fachgebiet der elektrohydraulischen<br />

Antriebe und Steuerungen, ohne<br />

allerdings auf die notwendigen<br />

physikalischen und mathematischen<br />

Grundlagen zu verzichten.<br />

Grundlagen elektrohydraulischer<br />

Antriebe<br />

und Steuerungen<br />

von Prof. Dr.-Ing. Siegfried Helduser<br />

380 Seiten, zahlreiche Abbildungen,<br />

broschiert, ISBN 978-3-7830-0387-1<br />

€ 32,- (zzgl. Versandkosten)<br />

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und Fernwartung<br />

für das Servoventil DECV<br />

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<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 83


AGRITECHNICA NACHLESE<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

AGRITECHNICA 2015:<br />

DIE HIGHLIGHTS<br />

Ludger Frerichs, Karl Hartmann, Lennart Roos, Johannes Untch,<br />

Thees Vollmer, Philipp Winkelhahn, Zhenan Zhang<br />

Die Agritechnica 2015 präsentierte den Besuchern<br />

modernste Agrartechnik und neueste Innovationen<br />

für Landwirte. Unsere Autoren begaben sich für Sie,<br />

liebe Leserinnen und Leser, auf die Suche nach den<br />

Produkthighlights der Messe.<br />

Autoren: Dipl.- Ing. Karl Hartmann, Dipl.- Ing. Lennart Roos, Dipl.- Ing. Johannes<br />

Untch, Dipl.- Ing. Thees Vollmer, Dipl.-Ing. Philipp Winkelhahn, Dipl.- Ing. Zhenan<br />

Zhang, Prof. Dr. Ludger Frerichs, alle TU Braunschweig<br />

Die wirtschaftliche Lage und Einschätzung beschreibt<br />

der Geschäftsführer des VDMA-Fachverbandes Landtechnik<br />

Dr. Bernd Scherer als regional sehr unterschiedlich.<br />

Besonders die technologiestarken Agrarmärkte<br />

Europas und Nordamerikas verzeichnen deutliche<br />

Marktrückgänge. Der VDMA konnte seine Produktionsprognose<br />

für 2015 durch eine positive Geschäftsentwicklung im ersten<br />

Halbjahr jedoch leicht nach oben korrigieren, sie liegt nun bei<br />

– 7 %. Für das kommende Jahr wird von einem leicht verringerten<br />

Minus von 5 % ausgegangen. Diese Prognose wird gestützt<br />

durch die Ergebnisse des CEMA-Business-Barometers. Der<br />

dort ermittelte Geschäftsklimaindex zeigt wieder nach oben,<br />

das erste Mal seit Anfang 2014. Insgesamt bewerteten 80 % der<br />

Unternehmen die Messe trotz der schwierigen Lage mit guten<br />

oder sehr guten Schulnoten, „ein erstklassiges Zeugnis in<br />

schwieriger Lage“, so Scherer.<br />

84 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


AGRITECHNICA NACHLESE<br />

HYDROSTATEN<br />

Die hydraulische Antriebstechnik verfügt prinzipbedingt bereits<br />

über eine hohe Leistungsdichte. Es ist das Ziel vieler Entwicklungen,<br />

diese noch weiter zu steigern, was sich in mehreren Neuvorstellungen<br />

widerspiegelt.<br />

So stellte Linde Hydraulics den Doppelmotor HMV105D in<br />

Schrägscheibenbauweise vor, bei dem die zwei Zylinderblöcke mit<br />

einer gemeinsamen Schrägscheibe arbeiten („Face-to-Face“-Anordnung,<br />

Bild 1). Makroskopisch verhält sich die Einheit wie ein<br />

konventioneller Schrägscheibenmotor mit nur einem Zylinderblock.<br />

Sie besitzt eine gemeinsame Schluckvolumenverstellung für<br />

beide Triebwerke sowie gemeinsame Hochdruckanschlüsse. Im<br />

Vergleich zu konventionellen Doppeleinheiten in Tandem- oder<br />

Back-To-Back-Anordnung, ermöglicht die gemeinsame Schrägscheibe<br />

die Kompensation der radialen Kraftanteile zur Drehmomenterzeugung<br />

und damit eine vereinfachte verlustarme Triebwellenlagerung.<br />

Durch die Ausführung als Doppelmotor werden die Leistungsverluste<br />

gegenüber einem gleichgroßen Einzelmotor vermindert<br />

und eine höhere Nenndrehzahl erreicht, so dass die<br />

Leistungsdichte auf dem Niveau eines Schrägachsenmotors liegt.<br />

Weitere Effizienzsteigerungen konnten durch Dry-Case-Versuche<br />

nachgewiesen werden. Der HMV105D-Doppelmotor wurde von<br />

der DLG mit der Innovationsmedaille in Silber ausgezeichnet [1].<br />

Der Trend zu kompakteren Einheiten zeigt sich ebenso bei Bosch<br />

Rexroth aktuell an der verstellbaren Axialkolbenpumpe A1VO, die<br />

in der neuen Größe mit 28 ccm maximalem Hubvolumen mit den<br />

Gehäuseabmessungen der bereits bestehenden 18 cm 3 -Einheit<br />

auskommt. Im Unterschied zur kleineren Einheit wird die 28 cm 3<br />

Variante auch mit integrierter Ladepumpe angeboten.<br />

Ein Beispiel dafür, welche Verstellgeschwindigkeiten bei Hydrostaten<br />

mit Niederdrucksteuerung möglich sind, lieferte Bosch<br />

Rexroth mit der hydrostatischen Schnellstopp-Funktion für den<br />

Einzug eines Feldhäckslers (Bild 2). Die 90 cm 3 -Schrägscheibeneinheit<br />

auf Basis einer A4VTG verstellt in rund 45 ms von Voll- auf<br />

Nullhub. Dadurch wird der Einzugswalzenmotor von 3 900 min -1<br />

innerhalb von max. 4,3 Umdrehungen zum Stillstand gebracht.<br />

Dies wird durch eine Reihe von Maßnahmen erreicht, sowohl unmittelbar<br />

bei der Kraft- und Bewegungserzeugung (kleinerer Stellzylinder,<br />

stärkere Federn) als auch durch Vermeidung von Druckverlusten<br />

(Steuerölfilter verlegt, direkter Rücklauf auf Tank). Parallel<br />

zur Pumpenansteuerung wird über ein Schnellschaltventil<br />

Hy drauliköl direkt in die Stellzylinderkammern geleitet, um die<br />

Schwenkzeit weiter zu verkürzen. Dem kurzfristig erhöhten Bedarf<br />

an Verstellleistung wird in der vorliegenden Anwendung mit einer<br />

geringfügigen Anhebung des extern bereitgestellten Steuerdruckes<br />

von 30 auf 40 bar sowie mit dem Einsatz eines Hydrospeichers<br />

(1 Liter) Rechnung getragen. Der Bedarf an Stellenergie sollte dabei<br />

nicht höher sein als in der Referenz-Einheit. In der konkreten Anwendung<br />

wird der Stelldruck von 40 bar mittels Konstantpumpe<br />

und direktbetätigtem DBV erzeugt [2].<br />

In anderen Anwendungen, wie z. B. Fahrantrieben, gibt es zunehmend<br />

Bestrebungen, die Leistungsbereitstellung durch das Niederdrucksystem<br />

an den tatsächlichen Bedarf anzupassen. So stellte ZF<br />

für die neueste Ausbaustufe TMG 45 des bekannten Terramatik-Getriebes<br />

(Bild 3) die Option System Pressure Control vor. Über eine<br />

elektroproportionale Verstellung des Druckbegrenzungsventils<br />

wird der Speisedruck im Stillstand des Fahrzeugs von 24 auf 10 bar<br />

herabgesetzt. Die Speisepumpe besitzt ein konstantes Hub-<br />

01 Doppelmotor in Schrägscheibenbauweise (Linde Hydraulics) [1]<br />

02 Komponenten für Feldhäcksler-Einzugssystem (Bosch Rexroth) [2]<br />

03 Leistungsverzweigtes Getriebe (ZF)<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 85


AGRITECHNICA NACHLESE<br />

volumen, die Sollwertvorgabe für das DBV erfolgt direkt in Abhängigkeit<br />

von der Verstellung der Haupthydrostaten. Die Kombination<br />

aus Konstantpumpe und elektroproportionalem DBV kommt ohne<br />

Hydrospeicher aus, um etwaige dynamische Nachteile beim Anfahren<br />

auszugleichen. Damit unterscheidet sich das System von der im<br />

SMATIC-Getriebe umgesetzten Lösung, bei der eine verstellbare<br />

Flügelzellenpumpe zum Einsatz kam. Ein aktuelles Beispiel mit verstellbaren<br />

Flügelzellenpumpen zur Leistungsanpassung im Niederdrucksystem<br />

liefert New Holland im neuen Getriebe für die Serie T7.<br />

Den gesamten Antriebsstrang inklusive Dieselmotor stets im<br />

Wirkungsgradoptimum zu betreiben, ist das Ziel übergreifender<br />

Managementsysteme. Danfoss stellte mit Best Point Control eine<br />

solche Lösung für eine Maschine mit vollhydrostatischem Fahr-<br />

antrieb und Arbeitshydraulik vor. In der gemeinsamen Ansteuerung<br />

werden sowohl die Hydrostaten-Charakteristik als auch das<br />

Wirkungsgrad-Kennfeld des Dieselmotors berücksichtigt. Sollvorgaben<br />

erfolgen über die Drehzahl des Dieselmotors sowie über<br />

den Schwenkwinkel der Fahrpumpe (Verbundverstellung: Fahrmotor<br />

wird in festem Verhältnis angesteuert), die Regelung der<br />

Arbeitshydraulikpumpe wirkt als Störeinfluss und wird vom System<br />

kompensiert. Für einen optimalen Wirkungsgrad des Antriebsstrangs<br />

werden möglichst große Pumpenschwenkwinkel<br />

und niedrige Dieselmotordrehzahlen eingeregelt, wobei auch Dynamik-<br />

und Komfortkriterien eine wichtige Rolle spielen und beispielsweise<br />

das Vorhalten einer ausreichenden Drehmomentreserve<br />

am Abtrieb unerlässlich ist.<br />

GETRIEBE UND FAHRWERK<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Sauer Bibus stellte mit dem Getriebe Compact Drive (Bild 4) ein<br />

hydrostatisches Getriebe mit Weitwinkeleinheiten und Niederdruckverstellung<br />

vor, das zum Zwecke der Plantschverlustreduzierung<br />

gegenüber dem bisherigen Konzept auf einem geringeren<br />

Drehzahlniveau arbeitet. Wegen der höheren Effizienz bei niedrigen<br />

Hydrostatendrehzahlen soll dieses hydrostatische Getriebe als<br />

Alternative zu leistungsverzweigten Getrieben dienen. Um trotz<br />

Niedrigdrehzahlkonzept die benötigte Spreizung zu erreichen, wird<br />

ein 2-Gang-Fahrbereichsgetriebe nachgeschaltet. Das Konzept<br />

sieht eine Schaltung mit synchronisierter Klauenkupplung vor, bei<br />

der die Gänge sehr schnell gewechselt werden, ohne den Synchronpunkt<br />

abzuwarten. So soll der Schaltvorgang für den Fahrer unbemerkt<br />

bleiben. Um hohe Schaltgeschwindigkeiten zu erreichen,<br />

wurden die Massen der bei der Schaltung bewegten Teile weitest<br />

möglich gesenkt. Derzeit laufen Tests zu den Schaltvorgängen.<br />

AGCO präsentierte die neuen Fendt-Traktoren der 1000er Reihe.<br />

Das mittlerweile in allen Traktoren der Marke Fendt verbaute Vario-<br />

Getriebe wurde hierfür zum Vario Drive Antriebsstrang (Bild 5) weiterentwickelt<br />

und mit einer DLG-Silbermedaille ausgezeichnet. Gegenüber<br />

dem bisherigen Vario-Konzept werden zwei zusätzliche Kupplungen<br />

verwendet (C1 und C2 in Bild 5) und je einer der Hydromotoren<br />

ist einer bestimmten Achse zugeordnet (M1 zur Hinterachse, M2 zur<br />

Vorderachse). Statt der sonst verwendeten 233 cm³ Weitwinkelein-<br />

04 Hydrostatisches Getriebe (Sauer Bibus)<br />

heiten werden nun größere Hydromotoren eingesetzt. Die Verstellung<br />

der beiden Hydromotoren erfolgt in voneinander verschiedenen<br />

Abhängigkeiten von der Geschwindigkeit. Durch Öffnen der Kupplung<br />

C2 wird der Vorderachsmotor bei hohen Fahrgeschwindigkeiten<br />

von der Achse getrennt, sodass die Schleppverluste durch Mitdrehen<br />

des Motors entfallen. Bei schwerer Zugarbeit sind Kupplung<br />

C1 und C2 geschlossen, sodass das Vario Drive Getriebe dieselbe<br />

Struktur wie das bisherige Vario Getriebe annimmt. Der Traktor<br />

fährt dann im Allradantrieb mit mechanisch definierter fester Voreilung.<br />

Bei Straßen- und Kurvenfahrt wird C1 geöffnet, sodass die me-<br />

05 Leistungsverzweigter Antriebsstrang (AGCO) [3]<br />

86 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


AGRITECHNICA NACHLESE<br />

chanische Verbindung zum Vorderachsmotor unterbrochen ist.<br />

Dann wird die Hinterachse leistungsverzweigt und die Vorderachse<br />

rein hydrostatisch angetrieben. Die Hydropumpe und die beiden<br />

Hydromotoren agieren dann als hydraulisches Differential, sodass<br />

sich der Schlupf in Abhängigkeit der Traktionsverhältnisse und des<br />

an den Achsen anliegenden Drehmomentes einstellt. Über die<br />

unterschiedliche geschwindigkeitsabhänge Verstellung der beiden<br />

Hydromotoren wird mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ein<br />

immer geringerer Drehmomentanteil über die Vorderachse übertragen.<br />

Die Verwendung des hydrostatischen Differentials statt der<br />

festen Voreilung führt zu geringerem Reifenverschleiß bei Straßenfahrt<br />

und zu kleineren Wenderadien. Im Bedarfsfall kann Kupplung<br />

C1 auch teilweise geschlossen werden.<br />

Wie schon in den vergangenen Jahren zu beobachten, sind die<br />

Verbesserung der Kraftübertragung auf den Boden und die Bodenschonung<br />

Ziel diverser Entwicklungen. Beispielsweise zeigte John<br />

Deere den mit einer DLG-Silbermedaille ausgezeichneten intelligenten<br />

Allradantrieb (Bild 6). Der Allradantrieb kann je nach<br />

Bedarf automatisch über eine zwischen Vorder- und Hinterachse<br />

befindliche Kupplung zu- oder abgeschaltet werden. Die Zuschaltung<br />

des Allradantriebs erfolgt, wenn die Motorauslastung einen<br />

bestimmten Anteil des Maximalwertes erreicht, sodass schwere<br />

Zugarbeit angenommen werden kann, oder wenn der Schlupf zwischen<br />

Vorder- und Hinterachse unzulässig hoch wird. Eine weitere<br />

Bedingung ist, dass die Fahrgeschwindigkeit unter einem Schwellwert<br />

liegt. Die Allradkupplung ist federbelastet geschlossen. Während<br />

des Allradbetriebs wird in regelmäßigen Zeitabständen überprüft,<br />

ob der Allradbetrieb noch sinnvoll ist. Dafür wird mittels eines<br />

elektroproportionalen Ventils ein kleiner Öffnungsdruck auf die<br />

Kupplung gegeben, sodass leichter Schlupf in der Kupplung entsteht.<br />

Dieser lässt sich über die Raddrehzahlen berechnen. Über ein<br />

in der Steuerungssoftware hinterlegtes Kennfeld kann aus dem<br />

Zusammenhang zwischen Öffnungsdruck und Schlupf auf die Höhe<br />

des in der Kupplung übertragenen Momentes geschlossen werden.<br />

Die Kupplung wird geöffnet, wenn die Momente in der Kupplung in<br />

einem unzulässigen Bereich liegen oder die Fahrgeschwindigkeit<br />

den Schwellwert wieder erreicht.<br />

Um die Ziele Effizienz und Bodenschonung zu vereinen, erlauben<br />

Reifendruckregelanlagen eine Luftdruckabsenkung auf dem Acker<br />

und eine Druckerhöhung für Straßenfahrt. Nachteilig ist bei großen<br />

Reifenvolumina, dass das Befüllen der Reifen um eine Druckdifferenz<br />

von 1 bar bis zu 10 Minuten in Anspruch nehmen kann. Mit<br />

dem Reifendruckregelsystem Vario Grip stellten die Firmen AGCO<br />

und Mitas einen neuen Zwei-Kammer-Reifen vor, mit dem dieser<br />

Zeitbedarf erheblich gesenkt wird (Bild 7). Im Innern des Reifen ist<br />

dafür ein elastischer Druckspeicher verbaut, der über einen Kompressor<br />

auf bis zu 8 bar vorgespannt wird. Soll nun der Druck im<br />

Reifen erhöht werden, wird dafür Luft über ein Ventil aus dem<br />

Druckspeicher in den Reifen geleitet. Der Reifenfüllprozess kann so<br />

auf ca. 30 s gesenkt werden. Anschließend wird der Druckspeicher<br />

über den Kompressor wieder auf den Solldruck vorgespannt. Das<br />

System wurde mit der DLG-Goldmedaille ausgezeichnet.<br />

Neben der Anpassung des Reifendrucks ist gleichermaßen die<br />

richtige und ausreichende Ballastierung des Traktors wichtig. Soll<br />

diese zwischen Transportbetrieb und schweren Zugarbeiten angepasst<br />

werden, haben Radgewichte, die zur Aufballastierung des<br />

Gesamtfahrzeugs genutzt werden, den Nachteil hoher Rüstzeiten.<br />

Oftmals werden diese für einzelne Transportfahrten daher nicht<br />

entfernt. John Deere zeigte ein System bei dem ein 1,7 t Gewicht<br />

zwischen Vorder- und Hinterachse eingesetzt wird. Um einen<br />

schnellen Wechsel zu ermöglichen wird dieses Gewicht mit einem<br />

Fanghaken aufgenommen und hydraulisch an den Rahmen gehoben.<br />

Die Lösung erhielt eine DLG-Silbermedaille.<br />

Im Bereich der Fahrwerke wurde von JCB ein hydro-pneumatisches<br />

Fahrwerk mit Einzelradaufhängung an Vorder- und Hinterachse<br />

für den Fastrac vorgestellt. Das an die Load-Sensing Hydraulik ange-<br />

06 Intelligenter Allradantrieb (John Deere)<br />

07 Zwei-Kammer-Reifen, der den Zeitbedarf senkt (AGCO, Mitas)<br />

08 Hydrostatisch angetriebenes Raupenlaufwerk für Wechselbrücke (CIT)<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 87


AGRITECHNICA NACHLESE<br />

schlossene System verfügt neben der Feder-Dämpfer-Funktion mit<br />

Lastanpassung über eine Höheneinstellung von 7,5 cm und eine<br />

Lageregelung. Bei Bedarf kann das Fahrwerk bis auf den Rahmen<br />

abgesenkt werden [4]. Darüber hinaus stellte die Firma SDF ein hydropneumatisches<br />

Fahrwerk mit Vorderachs-Einzelradaufhängung für<br />

die Obst- und Weinbautraktoren der Baureihe Frutteto vor.<br />

Hawe-Wester präsentierte in Kooperation mit der Firma Claas Industrietechnik<br />

ein Konzept für ein Wechselbrückenfahrzeug mit<br />

angetriebenen Terra Trac-Raupenlaufwerken (Bild 8). Der Antrieb<br />

erfolgt über zwei Linde-Hydromotoren vom Typ „HMV210“, die von<br />

einer per Zapfwelle angetriebenen Hydropumpe Linde HPV165<br />

versorgt werden. Mit Hilfe eines Potentiometers lässt sich im Feldbetrieb<br />

die gewünschte Zugkraftunterstützung von bis zu 40 kN einstellen.<br />

Dadurch wird zum einen eine Verringerung des Schlupfes<br />

erreicht, was den Boden schont. Zum anderen kann auch bei ungünstigem<br />

Untergrund ein verhältnismäßig leichter Traktor eingesetzt<br />

werden. Bei Straßenfahrt schwenken alle drei Hydrostaten auf<br />

Nullhub und kuppeln den Antrieb aus.<br />

HYBRIDE UND ELEKTRISCHE ANTRIEBE<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

09 Schwungrad-Energiespeichersystem (GKN)<br />

10 Elektrischer Integralantrieb für Kreiselschwader (AGCO)<br />

Der Fahrantrieb stellt für Hybridkonzepte aufgrund des Leistungsniveaus<br />

sowie des Einsatzprofils häufig das wichtigste Subsystem<br />

dar. Es lässt sich beobachten, dass zur Nutzung von Synergien im<br />

Bereich der elektrischen Radnabenmotoren Produkte angeboten<br />

werden, welche bereits in anderen Applikationen erfolgreich eingesetzt<br />

werden. So stellten Liebherr und ZF jeweils elektrische Motoren<br />

aus ihrem Produktportfolio aus. Während Liebherr einen Synchronmotor<br />

aus dem Bereich der Raupen-/Kettenfahrzeuge präsentierte,<br />

zeigte ZF einen 400 V Asynchronmotor. Dieser wird zurzeit in Portalachsen<br />

von Stadtbussen ebenfalls als Radnabenantrieb genutzt.<br />

Die Firma Fliegl zeigte die elektrischen Radnabenmotoren von ZF<br />

in Anwendung für die Anhängertriebachse Power Drive Elect. Der<br />

Zusatzfahrantrieb am Anhänger soll sowohl das Traktionspotential<br />

des Gesamtgespanns als auch die Transportkapazität erhöhen.<br />

Drehzahl und Drehmoment können an die Arbeitsbedingungen<br />

angepasst werden, wodurch auch eine Verminderung der Seitenabdrift<br />

bei Hangfahrten möglich ist. Wie schon in der bekannten Version<br />

mit Zwischenachs-Elektromotor wird das System über die AEF-<br />

Schnittstelle versorgt. In der vorgestellten System konfiguration liefert<br />

ein Zapfwellengenerator im Frontanbau des Traktors die elektrische<br />

Leistung.<br />

Die Firma GKN stellte mit dem Hybrid Power Gyrodrive Flywheel<br />

ein neues Energiespeichersystem auf Schwungradbasis vor<br />

(Bild 9). Letzteres wird über einen 120 kW starken Elektromotor im<br />

Vakuum auf bis zu 36 000 min -1 beschleunigt. Die in der rotierenden<br />

Masse gespeicherte kinetische Energie kann dem System im Bedarfsfall<br />

wieder zugeführt werden. Dies ist durch eine mehrquadrantenfähige<br />

E-Maschine möglich. Sobald der Fahrerwunsch geäußert wird,<br />

arbeitet die E-Maschine generatorisch und wandelt die Massenträgheit<br />

des rotierenden Schwungrades in elektrische Leistung um. Diese<br />

Leistung kann dann zum Antrieb elektrischer Fahr- oder Arbeitsantriebe<br />

genutzt werden. Das Speichersystem lässt sich als Seriell- oder<br />

Parallelhybrid in bestehende elektrische oder elektrohydraulische<br />

Antriebsstränge integrieren. Neben der Möglichkeit der flexiblen Bauraumintegration<br />

ist ein wesentlicher Vorteil des Systems, dass sowohl<br />

die potentielle Energie beim Lastabsenken als auch kinetische Energie<br />

beim Bremsen rekuperiert werden können.<br />

Eine neue Lösung für elektrifizierte Arbeitsantriebe zeigte AGCO<br />

für einen gezogenen Kreiselschwader Fendt Former 12555X und<br />

wurde dafür mit einer DLG-Silbermedaille ausgezeichnet (Bild 10).<br />

In diesem System ist ein elektrischer Torquemotor mit einer Leistung<br />

von 20 kW als Direktantrieb in die Schwaderglocke integriert.<br />

Durch die Entkoppelung des Kreiselantriebs von der Zapfwellendrehzahl<br />

kann die Drehzahl aller Kreisel von 0 bis 80 min -1 an die<br />

Gegebenheiten im Betrieb angepasst werden. Das maximale Moment<br />

der Torquemotoren beträgt 3 000 Nm. Im Vergleich zu bestehenden<br />

mechanischen Lösungen ermöglicht der Direktantrieb der<br />

Kreisel einen Verzicht auf Lager, Getriebe und Gelenkwellen,<br />

wodurch Komplexität, Verschleiß und Wartungsaufwand deutlich<br />

reduziert werden. Im Vergleich zu hydraulischen Antrieben entfallen<br />

Ventile, lange Leitungen, Hydraulikmotoren und teils Pumpen<br />

wodurch eine potenzielle Ölkontamination des Futtermittels verhindert<br />

und der Antriebswirkungsgrad verbessert wird. Zudem ist<br />

der Integralantrieb kompakter und wartungsärmer als bisherige<br />

Konzepte. Die Regelung eines jeden Kreiselantriebs erfolgt über eine<br />

88 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


AGRITECHNICA NACHLESE<br />

11 Vollelektrisches Schneidwerk am Mähdrescher: iFlow (Zürn)<br />

motorindividuelle Leistungselektronik, die vom Traktor über die<br />

AEF-Steckdose mit 700 V Gleichstrom versorgt wird. Nach Angaben<br />

des Herstellers lassen sich mit diesem System Kraftstoffeinsparungen<br />

bis etwa 10 % erreichen.<br />

Die Firma Zürn präsentierte mit iFlow erstmals ein komplett<br />

elektrifiziertes Nachrüstschneidwerk für Mähdrescher (Bild 11)<br />

und wurde hierfür mit einer<br />

DLG-Silbermedaille ausgezeichnet.<br />

Insgesamt drei<br />

Generatoren mit einer maximalen<br />

Systemleistung<br />

von 75 kW speisen ein 58 V<br />

Gleichstromnetz. Über einen<br />

Gleichstromwandler<br />

wird ein paralleles Bordnetz<br />

mit 24 V betrieben. Die<br />

Generatoren werden dabei<br />

über die bestehende Zapfwelle<br />

und Anschlüsse an<br />

den Mähdrescher angebunden.<br />

Das i-Flow Schneidwerk<br />

kann dabei vor allem bei<br />

ungleichmäßigem Druschbestand<br />

im Vergleich zu<br />

konventionellen Antrieben<br />

Produktivitätsvorteile im<br />

oberen einstelligen Prozentbereich<br />

vorweisen, so<br />

Zürn. Dies gelingt durch die<br />

selektive Verteilung der Antriebsleistung<br />

auf die einzelnen<br />

Funktionselemente.<br />

Durch die Zuordnung der<br />

aktuell benötigten elektrischen<br />

Leistung und der<br />

Drehzahl der Antriebe kann<br />

auf die Auslastung geschlossen werden. Dies ermöglicht neue Wege<br />

für eine flexible und bedarfsgerechte Regelung der Antriebe. Natürliche<br />

Schwankungen durch unterschiedliches Pflanzenwachstum<br />

können durch die Regelung der Elektroantriebe ausgeglichen werden.<br />

Dadurch ist es möglich, die im Mähdrescher ablaufenden Prozesse<br />

qualitativ zu verbessern.<br />

MODULARITÄT<br />

Ein besonders montage- und servicefreundliches Hydraulikfiltersystem<br />

zeigte Argo-Hytos. Das als Saug-, Rücklauf- und Rücklauf-<br />

Saugfilter konzipierte System beinhaltet ein Schnellkupplungssystem,<br />

welches externe Schläuche ohne den Einsatz weiterer<br />

Schlaucharmaturen mit dem Filtersystem verbindet. Durch das<br />

Dichtungskonzept werden bei der Befestigung auf dem Tank, Unebenheiten<br />

bis zu 2 mm ausgeglichen. Neben der einfachen Montage<br />

wurde die saubere Filterwartung beworben. Durch das Öffnen des<br />

Filterdeckels wird ein Ölüberlaufbereich geöffnet, über den Öl direkt<br />

in den Tank zurückgeführt wird. Hierdurch soll verhindert werden,<br />

dass Öl während des Filterwechsels über das Filtergehäuse läuft.<br />

Eine überarbeite Version des mobilen Messsystems HMG präsentierte<br />

Hydac. Zu den Neuerungen des Handmessgerätes zählt vor<br />

allem die Erweiterung des Messumfangs durch bis zu 28 zusätzliche<br />

CAN-Sensoren. Daneben sind weiterhin zehn direkt zugängliche Messeingänge<br />

für den Anschluss von Analog- und Digitalsensoren vorgesehen.<br />

Eine Neuerung stellt das 5,7“ Touch-Farbdisplay dar. Zusammen<br />

mit den hinterlegten Funktionen der PC-Software wird hierdurch die<br />

Auswertung der Messkurven bedienerfreundlicher (u. a. Datencursor,<br />

Überlagerung von Messkurven, Screenshot).<br />

12 Kompakter Lüfterantrieb (Bosch Rexroth)<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 89


AGRITECHNICA NACHLESE<br />

Mit dem Axialkolben-Verstellmotor A10VER (Bild 12) zeigte Bosch<br />

Rexroth einen kompakten Lüfterantrieb in Schrägscheibenbauart<br />

für den offenen Kreis. Mit diesem soll den gestiegenen Anforderungen<br />

an die Kühlleistung mobiler Maschinen Rechnung getragen werden.<br />

Der Verstellmotor ist mit einem durchschwenkbaren Triebwerk<br />

ausgestattet und erlaubt somit den Reversierbetrieb ohne zusätzliches<br />

Ventil. Hierdurch soll der Wirkungsgrad des hydrostatischen<br />

Lüfterantriebs gesteigert werden. Ein weiteres Merkmal des<br />

Verstellmotors ist die im Vergleich zu wettbewerbsbegleitenden<br />

Lösungen verkürzte Baulänge. Wie auch die gestiegenen Anforderungen<br />

an die Kühlleistung, resultiert diese Anforderung indirekt<br />

aus den europäischen und amerikanischen Abgas-Emissionsgrenzen,<br />

da durch die Komponenten zur Abgasreinigung weniger Bauraum<br />

im Bereich des Motors zur Verfügung steht. Die Firma Hawe<br />

Hydraulik stellte eine für Lüfterantriebe konzipierte Axialkolbenpumpe<br />

Typ V40M-028 aus. Anders als der zuvor beschriebene Verstellmotor<br />

wird diese Pumpe in Systemen mit Konstantmotor eingesetzt.<br />

Die Reversierfunktion zum Ausblasen der Kühllamellen<br />

von Schmutz, Staub oder Pflanzenteilen erfolgt hierbei durch ein<br />

zusätzliches Ventil.<br />

Das Thema Systemintegration von Hydraulik in Hybrid-Fahrzeugsystemen<br />

veranschaulichte die Firma Fluitronics anhand eines<br />

Kartoffellegemaschinenantriebs. Aufgabe des ausgestellten Systems<br />

ist es, über die hydraulische Schnittstelle des Traktors einen<br />

Stromgenerator (Bild 13) anzutreiben, der dann elektrische Leis-<br />

13 Hydraulisch-elektrischer Generator (Fluitronics)<br />

tung für elek trische oder elektrisch-hydraulische Verbraucher zur<br />

Verfügung stellt. Eine Bewertung dieser Lösung muss vor dem Hintergrund<br />

dezentraler Antriebsarchitekturen und dem Fehlen einer<br />

ausreichenden elektrischen Energiequelle auf landwirtschaftlichen<br />

Maschinen erfolgen.<br />

FUNKTIONSINTEGRATION<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

14 Kompakter hydraulischer Linearantrieb (Hydac)<br />

Diverse neu vorgestellte Komponenten oder Subsysteme zielen auf<br />

eine erhöhte Funktionsdichte ab.<br />

Der von Hydac vorgestellte „Smartzylinder“ (Bild 14) hat die<br />

Reduzierung von Bauraum und Komponentenaufwand zum<br />

Ziel. Bei der integrierten Lösung handelt es sich um ein System<br />

bestehend aus einem Differentialzylinder mit zugehörigem Wegeventil<br />

sowie Druck- und Wegsensorik. Eine integrierte Elektronik<br />

übernimmt die Weg- bzw. Kraftregelung und kann von extern<br />

via CAN/ISOBUS angesprochen werden. Das System bietet<br />

bei Verwendung zahlreicher Linearantriebe den Vorteil von weniger<br />

Verrohrung, weil die Pumpen- und Rücklaufleitung direkt<br />

von Subsystem zu Subsystem geführt werden können. Die nunmehr<br />

einheit liche bekannte Regelstrecke zwischen Ventil und<br />

Aktuator erhöht zudem die Regelgüte.<br />

Claas Industrietechnik zeigte<br />

mit dem CL03 ein druckausgeglichenes,<br />

elektrisch direkt betätigtes<br />

Wegesitzventil in Cartridgebauweise,<br />

welches als 2/2-<br />

und 3/2-Wege-Ventil angeboten<br />

wird (Bild 15). In Verbindung<br />

mit den verfügbaren Standardventilgehäusen<br />

können Ventilscheiben<br />

mit 4/3-Wegeventilfunktion<br />

mit und ohne Sperrblock<br />

als auch 3/3-Wegeventilfunktionen<br />

(bis zu 2 in einer<br />

Ventilscheibe) realisiert werden.<br />

Bei der 2/2-Wege-Version ist eine<br />

Rückschlagventilfunktion in den<br />

Sitzkörper des Ventils inte griert.<br />

Der große Sitz macht das Ventil<br />

unempfindlich gegenüber Ölverunreinigungen.<br />

Das Ventil ist für<br />

bis zu 20 l/min und für bis zu<br />

90 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


AGRITECHNICA NACHLESE<br />

210 bar (Aluminiumgehäuse) bzw. 270 bar (Guss eisengehäuse)<br />

ausgelegt.<br />

Eine weitere Funktionsintegration ist bei hydraulischen oder<br />

elektrischen Rotationsantrieben zu beobachten, bei denen Reibbremsen<br />

in Scheiben- oder Lamellenbauform mit der jeweiligen<br />

Antriebseinheit kombiniert werden. Diese Entwicklung wird bei<br />

Fahrmotoren dadurch getrieben, dass einige Hersteller die Maximalgeschwindigkeit<br />

ihrer Maschinen anheben, die dadurch laut<br />

StVZO nun einer Klasse zugeordnet werden, die eine höhere Mindestverzögerung<br />

erfordert.<br />

So sind die neuen, zweireihigen Radialkolbenmotoren<br />

MHP20/27 der Firma Poclain mit einem Schluckvolumen von<br />

1 416 bis 3 526 cm 3 mit integrierter Reibbremse verfügbar. Die<br />

nasslaufende Lamellenbremse verfügt über getrennte Betätigungssysteme<br />

für die Betriebs- und die Feststellbremse und<br />

erfüllt damit die Zulassungsvoraussetzungen für den Straßenbetrieb<br />

bis 60 km/h. Die Bremseinheit ist vollständig in das Gehäuse<br />

integriert, um den Umgebungsbedingungen im Land- und<br />

Baumaschinenbereich gerecht zu werden. Des Weiteren verfügen<br />

die 2- oder 3-stufig schaltbaren Einheiten über eine neuartige<br />

Verdrehsicherung der Kolben (Bild 16). In jeder Zylinderbohrung<br />

ist eine Nut eingearbeitet, in der ein im Kolben integrierter Stift<br />

die Hubbewegung des Kolbens ermöglicht und gleichzeitig ein<br />

Verdrehen zuverlässig verhindert.<br />

Mit den Hochleistungsbremsen HLB bietet auch Bosch Rexroth<br />

eine kompakte Antriebs- und Bremseinheit für hohe Fahrgeschwindigkeiten.<br />

Es handelt sich um eine Kombination aus<br />

Schrägachsen-Axialkolbenmotor A6VE und GFT-Radnabengetriebe<br />

mit integrierter nasslaufender Lamellenbremse. Der bis auf Null<br />

schwenkbare Verstellmotor ermöglicht es, in der ersten Verzögerungsstufe<br />

das maximale Bremsmoment des Dieselmotors auszunutzen,<br />

bevor zusätzlich die Lamellenbremse aktiviert wird.<br />

Auch hier sind die Funktionen von Betriebs- und Feststellbremse<br />

voneinander getrennt.<br />

Kombinationen aus Hydrostaten und mechanischen Getrieben<br />

können darüber hinaus auch den Funktionsumfang von Arbeitsantrieben<br />

erweitern. Die Firma Grimme stellte mit dem System<br />

Vario Drive einen drehzahlvariablen Siebbandantrieb für gezogene<br />

Kartoffelroder vor (Bild 17). Es handelt sich um ein Drehzahlüberlagerungsgetriebe<br />

mit Konstant-Hydromotor. Die Ansteuerung<br />

erfolgt traktorseitig über ein Standard-Proportionalventil. Im Vergleich<br />

zu herkömmlichen rein mechanischen Antrieben ermöglicht<br />

das System, die Siebbanddrehzahl unabhängig von der Zapfwellendrehzahl<br />

zu variieren. Im Normalbetrieb wird dabei der Hauptleistungsanteil<br />

mechanisch übertragen. Darüber hinaus ist es möglich,<br />

den Abtrieb bei laufender Zapfwelle bis zum Stillstand zu verlangsamen<br />

und auch im Rückwärtslauf zu betreiben, beispielsweise um<br />

das Siebband zu reinigen. Ziel des Systems ist es, die Siebbanddrehzahl<br />

flexibler an die Arbeitsbedingungen anpassen zu können. Es<br />

wird als Modul angeboten, das mit den herkömmlichen rein mechanischen<br />

Winkelgetrieben direkt austauschbar ist.<br />

Auch im Angesicht von Schwankungen in wichtigen Absatzmärkten<br />

zeigte sich die Landtechnik auf der Agritechnica mit<br />

zahlreichen innovativen Lösungen und Neuentwicklungen. Die<br />

mobile Antriebstechnik steht dabei vielfach im Zentrum, repräsentiert<br />

durch den Bereich Systems & Components als wichtiger<br />

Teil der Messe. Neben einer weiteren Steigerung der Energieeffizienz<br />

und der Leistungsdichte von Antrieben sind insbesondere<br />

zunehmende Modularität und Funktionsintegration als<br />

wesentliche Trends zu verzeichnen.<br />

Foto: Aufmacher DLG<br />

15 CL03 mit integrierter Rückschlagventilfunktion (CIT)<br />

16 Nut-Stift-Kombination verhindert das Verdrehen der Kolben (Poclain)<br />

17 Drehzahlvariabler Siebbandantrieb am Kartoffelroder (Grimme)<br />

Literaturverzeichnis:<br />

[1] Lasaar, R.; Schneider, H.; Dückinghaus, H.: Development of a new hydrostatic<br />

motor in swashplate design, Agricultural Engineering – Land.Technik AgEng,<br />

6.-7. November 2015, Hannover<br />

[2] Rapp, T.: Two loops – five functions: New hydraulic design and components<br />

for self-propelled Harvesters, Agricultural Engineering – Land.Technik AgEng,<br />

6.-7. November 2015, Hannover<br />

[3] Knechtges, H.; Renius, K.: Traktoren 2014/2015, ATZ offhighway, 3/2015,<br />

p. 12-24<br />

[4] Swinnerton, P.; Helmick, L.: A Load Sensing Adaptive Hydropneumatic<br />

Suspension for a Full Suspension Tractor, Agricultural Engineering – Land.<br />

Technik AgEng, 6.-7. November 2015, Hannover<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 91


MARKTPLATZ<br />

SICHERHEITSGERICHTETES<br />

ABSCHALTEN VON VENTILEN<br />

Das Unternehmen Bürkert<br />

erweitert durch neue<br />

Varianten der Pneumatikventiltypen<br />

6524 und 6525<br />

für sicherheitsgerichtetes<br />

Abschalten die Ventilinsel<br />

vom Typ 8640 sowie das<br />

Automatisierungssystem<br />

vom Typ 8644. Die Ventile<br />

ermöglichen es, Prozesse bis<br />

zum Performance Level c<br />

sicher anzusteuern. Neben<br />

den Sicherheitsaspekten<br />

profitieren Anwender von<br />

der einfachen und schnellen<br />

Installation der Komponenten,<br />

der Kompatibilität zum<br />

bisherigen Ventilinselprogramm<br />

und von den<br />

kompakten Dimensionen,<br />

die kleinere Schaltschranklösungen<br />

möglich machen.<br />

Mit der handlichen Größe fügen sich die Ventilvarianten in die<br />

bisherigen Ventilinseln ein, die durch die Kombination von<br />

Pneumatik, Feldbusschnittstelle und I/O-Modulen am Schaltschrankboden<br />

oder der Wand kleiner dimensioniert werden<br />

können als in der Vergangenheit.<br />

www.buerkert.de<br />

VERSCHLEISSFESTE BAUTEILE AUS SLS-PULVER<br />

Mit dem SLS-Material iglidur I3-PL von igus können im selektiven<br />

Lasersinter-Verfahren Sonderteile und Prototypen speziell für<br />

bewegte Anwendungen gefertigt werden. Das Tribo-Pulver<br />

ermöglicht sehr komplexe Formen und eine hohe Genauigkeit<br />

der Bauteile. Im igus-Testlabor zeigten Gleitlager aus dem<br />

Material dem Hersteller zufolge in Schwenk-, Rotations- und<br />

linearen Bewegungen eine mindestens drei Mal höhere Abriebfestigkeit<br />

als aktuell gängige Materialien. In der laufenden<br />

Beta-Phase werden jetzt verschleißbeanspruchte Bauteile in<br />

Kundenanwendungen getestet und weitere Anwendungen für<br />

den SLS-Druck von tribo-optimierten Bauteilen gesucht.<br />

www.igus.de<br />

ÖLNEBELABSCHEIDER IN<br />

SONDERGRÖSSEN<br />

VENTILSYSTEM ERWEITERT<br />

FÜR MEHR FLEXIBILITÄT<br />

IRT-FUNKTIONALITÄT FÜR<br />

DREHMOMENTAUFNEHMER<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Zur Herstellung von Demistern in<br />

Sondergrößen wurden bislang i.d.R.<br />

kleinere Drahtgestricke gefertigt und<br />

miteinander verknüpft. Allerdings erfordern<br />

verschiedene Anwendungen der Ölnebelabscheidung,<br />

z. B. in Kraftwerken oder<br />

Luftaufbereitungsanlagen, einteilige<br />

Modelle. Die Drahtgestricke (DGS) GmbH<br />

hat eigens eine Rundstrickmaschine<br />

angeschafft, auf der sich Gestricke für<br />

Demister mit bis zu 2,2 m Breite fertigen<br />

lassen. Einteilige Filterplatten können so<br />

mit einer Länge von bis zu 3 m hergestellt<br />

werden. Bei Abscheidern ohne Rahmen<br />

kann sogar eine beliebige Länge gewählt<br />

werden. DGS verfügt über etwa 45<br />

Rundstrickmaschinen und fertigt Demister<br />

bzw. Aerosol- und Ölnebelabscheider u. a.<br />

aus Aluminium, Edelstahl, Eisen und Kupfer.<br />

www.dgs-gmbh.de<br />

Parker Hannifin hat sein Moduflex­<br />

Ventilsystem erweitert. Das System,<br />

entweder aus Basiskomponenten<br />

konfiguriert oder als vormontierte<br />

Ventilinsel, lässt sich einfach an<br />

gegebene Anwendungsbedingungen<br />

anpassen. Ein Anschlusstrennsystem,<br />

elektrische Schnelltrennverbinder und<br />

einfache mechanische Schraubverbindungen<br />

zwischen den Anschlussblöcken<br />

ermöglichen auch kurzfristige Veränderungen<br />

am Systemaufbau. Das Ventilsystem<br />

deckt das gesamte Spektrum der<br />

Automatisierungstechnik ab: von<br />

Einzelventilen bis zu feldbusbereiten<br />

Ventilinseln, von der Zylinder-Geschwindigkeitssteuerung<br />

bis zu Vakuumerzeugern<br />

mit integrierter Ausblasfunktion.<br />

www.parker.com<br />

Drehmoment- und Drehzahlsignale sowie<br />

Drehwinkel und Leistung digital auf Profinet<br />

überträgt das Schnittstellenmodul TIM-PN<br />

von HBM. Die Hardware unterstützt die Real-<br />

Time-Klassen RT Class 1 und RT Class 3 (IRT)<br />

mit einer Buszykluszeit bis 4 kHz. Durch<br />

einfaches Umparametrieren des digitalen<br />

Eingangs TMC lassen sich auch HBM-Drehmomentaufnehmer<br />

mit klassischen<br />

Frequenzsignalen anschließen. Dadurch<br />

können Anwender über dasselbe Schnittstellenmodul<br />

sowohl das Drehmoment- als auch<br />

das Drehzahlsignal der Messflansche in<br />

Profinet-Netzwerke integrieren. Das Modul<br />

findet Einsatz in feldbusbasierten Automatisierungs-<br />

und Regelsystemen.<br />

www.hbm.com<br />

92 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


MARKTPLATZ<br />

ANSCHLÜSSE UND SCHLÄUCHE<br />

AUCH IN ZOLL-GRÖSSEN<br />

SPALTMASS-PRÜFUNG BEI GROSSANLAGEN<br />

Großanlagen, wie Steinmühlen oder Teleskopanlagen, arbeiten<br />

häufig mit hydrostatischen Lagern. Die Lagerflächen sollten<br />

mithilfe eines Schmierstoffes keinerlei Reibung ausgesetzt sein<br />

und dadurch nahezu verschleißfrei arbeiten. Hierbei können<br />

Positionen im Sub-Mikrometerbereich angefahren werden. Ein<br />

Fehler in der Hydraulik kann Schäden am Lager verursachen und<br />

dadurch zu einem Ausfall der Anlage führen. Der Ölspalt an<br />

hydrostatischen Lagern muss deshalb stets zuverlässig und sicher<br />

überprüft werden. Wirbelstrom-Sensoren der Serie eddyNCDT<br />

3001 Micro-Epsilon sind dafür sehr gut geeignet. Der Sensor wird<br />

am Lagerschuh montiert, wodurch er nicht direkt dem Öldruck<br />

im Lager ausgesetzt ist.<br />

Die Messung erfolgt durch den Ölfilm gegen die gegenüberliegende<br />

Lagerfläche. Der Sensor ist einfach zu installieren und<br />

damit auch für ältere Anlagen geeignet, die nachgerüstet<br />

werden müssen.<br />

Für lokale Anforderungen in den USA und China hat Eisele die<br />

Anschlüsse und Schläuche des Programms 14 seiner Basicline<br />

erweitert. Die Steckanschlüsse mit Lösehülse werden auch mit<br />

R- und NPT-Gewinden sowie Schlauchanschlüssen in Zoll-Größen<br />

gefertigt. Dazu gibt es das passende Schlauchprogramm. Bei den<br />

Schläuchen liegt der Schwerpunkt auf Proweld-, PU- und<br />

Hydroschläuchen in den üblichen Maßen ¼, ½ und -Zoll. Ab<br />

Januar <strong>2016</strong> sollen in den USA alle Artikel des Programms 14 in<br />

den entsprechenden Zoll-Größen lieferbar sein.<br />

www.eisele.eu<br />

www.micro-epsilon.de<br />

ANPASSUNGSFÄHIGE<br />

RASTBOLZEN<br />

Ganter bietet anpassbare<br />

Rastbolzen nun auch als<br />

selbstindividualisierbare<br />

Standardelemente für den<br />

Prototypen- und Sondermaschinenbau<br />

an. Die Rastbolzen<br />

GN 817.8 und GN 817.9 sind in<br />

der Länge des Raststiftes und<br />

bei der Form der Spitze<br />

individualisierbar. Der Raststift<br />

kann z. B. stumpf, kegelig,<br />

kugelförmig oder mit Gewinde<br />

ausgestaltet werden. Neben<br />

der Möglichkeit, den mitgelieferten<br />

Edelstahl-Stift anzupassen,<br />

können auch selbst<br />

gefertigte Bolzen integriert<br />

werden. Der Stift lässt sich<br />

dank spezieller Montage<br />

mittels Senkschraube beliebig<br />

oft austauschen.<br />

www.ganter-griff.de<br />

MOBIL, KOMPAKT, SICHER:<br />

UMFORMGERÄT FÜR DIE BAUSTELLE<br />

Wo es bei hydraulischen Anlagen auf sichere Rohrverbindungen<br />

ankommt, spielt die mobile Umformmaschine<br />

Voss-Form 100 Compact ihre Vorteile aus. Sie formt an<br />

das Ende eines Hydraulikrohres eine 24°-Rohrkontur an.<br />

Diese wird ergänzt durch eine Weichdichtung und eine<br />

Funktionsmutter, die mit einem Klemmring ausgestattet<br />

ist. Das Resultat ist eine leckagesichere Verbindung, die<br />

resistent gegen hohe Biegewechselbelastungen ist.<br />

Das Funktionsprinzip ist einfach: Der Monteur legt die<br />

Werkzeuge in das Gerät ein und schiebt das Rohrende<br />

gegen die Anschlagplatte. Die Umformdruckeinstellung<br />

wird automatisch geregelt. Das integrierte Werkzeug ist<br />

eine Negativform der zu formenden Kontur. So ist<br />

sichergestellt, dass die Kontur richtig ausgeführt wird.<br />

Die Umformkraft der Maschine beträgt ca. 100 t.<br />

www.voss-fluid.de<br />

KOMPAKTES<br />

HUBWERKSVENTIL<br />

Eine kompakte Lösung für die<br />

Elektrohydraulische Hubwerksregelung<br />

(EHC) bei Traktoren mit 37 bis<br />

88 kW mit Open Center-Technologie<br />

bietet Rexroth mit dem EHR12-<br />

Ventil. Es ist abgestimmt auf den<br />

modularen Steuerblock SM12. Mit<br />

dem Block werden bis zu zehn<br />

Verbraucher angesteuert und alle<br />

traktorrelevanten Funktionen<br />

realisiert, vom Zug- und Wendepflug<br />

bis zum frei beweglichen Frontlader<br />

mit Einrast- und Kickout-Funktion.<br />

Die Komponente kann als Scheiben-,<br />

Rohrleitungs- oder Endventil sowie<br />

mit zusätzlichem Flansch direkt an<br />

das Traktorgetriebe montiert<br />

werden. EHC regelt einfach und<br />

doppelt wirkend die Eindringtiefe<br />

des Pfluges gleichmäßig.<br />

www.boschrexroth.com<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 93


BASICS<br />

MASCHINENSICHERHEIT<br />

RUND UM DEN GLOBUS<br />

TENDENZEN DER<br />

MASCHINENSICHERHEIT<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Maschinensicherheit ist auf dem Weltmarkt<br />

Pflicht. Für jedes Land braucht es aber die gültige<br />

„Eintrittskarte“, in Form der Zertifizierung der<br />

entsprechenden Norm.<br />

Die Tendenz zur Harmonisierung von internationalen<br />

Standards zur Maschinensicherheit<br />

nimmt zu. Dabei gilt die Faustregel: Je mehr<br />

internationale Normen in einem Markt<br />

angewandt werden, desto offener ist er.<br />

Und je offener der Markt, desto größere Exportchancen<br />

hat der lokale Maschinenbau.<br />

Offshore – beispielsweise bei Schiffen und<br />

Bohrplattformen – gelten spezielle Regeln. Zuerst<br />

werden die Richtlinien des Ursprungslandes der<br />

Maschinen und Anlagen angewandt. Aber auch<br />

Marinestandards wie die Norsok der norwegischen<br />

Ölindustrie setzen in puncto funktionaler Sicherheit<br />

zunehmend auf Normen wie die ISO 13849,<br />

die die Auslegung von Sicherheitsfunktionen in<br />

Maschinensteuerungen definiert.<br />

USA Die Normenlandschaft in den USA<br />

ist historisch gewachsen sehr heterogen.<br />

Das hängt vor allem damit zusammen, dass<br />

in den USA eine Vielzahl staatlicher Stellen<br />

auf nationaler und Einzelstaatsebene sowie<br />

unabhängige Organisationen Standards<br />

herausgeben. So können selbst lokale<br />

Arbeitsschutzbehörden zusätzliche Anforderungen<br />

an den Betreiber stellen. Erst bei der<br />

Inbetriebnahme sind Prüfzeichen einer<br />

Zertifizierungsstelle Pflicht. Bereits heute<br />

entspricht ein Großteil der relevanten<br />

Vorschriften in den USA internationalen<br />

oder europäischen Normen – das erleichtert<br />

den Umgang damit.<br />

94 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


BASICS<br />

EUROPÄISCHE UNION Seit Ende 2009 dürfen<br />

innerhalb der EU nur noch Maschinen in Verkehr gebracht<br />

werden, die den Vorgaben der neuen Maschinenrichtlinie<br />

2006/42/EG entsprechen. Die Verantwortung dafür tragen<br />

die Maschinenhersteller. Sie müssen unter anderem für jede<br />

Maschine die Risiken bewerten, die funktionale Sicherheit<br />

auslegen und die Dokumentation mitliefern. Die Europäische<br />

Union hat mit dieser Maschinenrichtlinie nicht nur eine<br />

Vielzahl internationaler und europäischer Normen integriert,<br />

sondern auch den europäischen Markt weiter harmonisiert,<br />

was weltweit Vorbildcharakter hat. Das schafft für<br />

Maschinenhersteller zuverlässige Rahmenbedingungen.<br />

TÜRKEI Die Vorgehensweise der<br />

Türkei könnte vielen Schwellenländern<br />

als Vorbild dienen. Bereits seit 2004<br />

setzt die Türkei bei der Maschinensicherheit<br />

fast ausschließlich auf europäische<br />

und internationale Normen. Die<br />

internationale Ausrichtung der Normenlandschaft<br />

verringert bei türkischen<br />

Unternehmen den Anpassungsbedarf<br />

für die Ausfuhr in andere Länder – erleichtert<br />

aber auch Importeuren den<br />

Zugang zum türkischen Markt.<br />

CHINA Die Einhaltung<br />

verpflichtender Vorschriften<br />

prüfen in China bereits die<br />

Zollbehörden. Dabei hat<br />

China viele Standards<br />

unter dem Dach „Sicherheit<br />

von Maschinen“ aus<br />

dem internationalen<br />

Normenwerk übernommen,<br />

teilweise aber auch<br />

modifiziert. Welche<br />

Standards relevant sind,<br />

muss im Einzelfall immer<br />

durch eine Normenrecherche<br />

abgesichert werden.<br />

BRASILIEN Das Land setzt vor allem auf internationale<br />

und europäische Vorgaben. Die 2010 überarbeitete<br />

zentrale Verordnung „Norma Regulamentadora N°<br />

12“ (NR 12) lehnt sich sehr stark an die europäische<br />

Maschinenrichtlinie an, ist aber in manchen Bereichen<br />

strenger. Zudem gibt es einen wichtigen Unterschied:<br />

NR 12 gilt auch für bereits installierte Maschinen und<br />

Anlagen. Alte Anlagen dürfen nur dann – nach einem<br />

branchenspezifischen Stichtag – weiter betrieben oder<br />

verkauft werden, wenn sie dem Standard entsprechen.<br />

Bild: Bosch Rexroth AG<br />

www.boschrexroth.com<br />

bit.ly/BoschRexrothKnowHow<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 95


PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

ÖLEINFLUSS AUF DEN WIRKUNGSGRAD<br />

VON HYDRAULIKPUMPEN:<br />

VORUNTERSUCHUNGEN<br />

Nicolai Otto, Hubertus Murrenhoff<br />

Im Rahmen eines durch das Bundesministerium für Ernährung und<br />

Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe<br />

e.V. (FNR) geförderten Projektes wurde am Institut für fluidtechnische<br />

Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen University der<br />

Öleinfluss auf den Wirkungsgrad hydraulischer Pumpen untersucht. Im<br />

Fokus standen insbesondere Bioöle der Klassen HEES und HETG. Um<br />

weitere Einflüsse auf den Wirkungsgrad zu erfassen, wurden im Rahmen<br />

von Voruntersuchungen das Einlaufverhalten der hydraulischen Pumpen<br />

sowie die fertigungsbedingte Wirkungsgradstreuung untersucht.<br />

Autoren: Nicolai Otto M.Sc., Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff, Institut für<br />

fluidtechnische Antriebe und Steuerungen der RWTH Aachen University<br />

96 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE<br />

1 EINLEITUNG<br />

Neben der schnellen biologischen Abbaubarkeit und der möglichen<br />

Gewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen sind esterbasierte Öle<br />

aufgrund der Polarität ihrer Moleküle gute Schmierstoffe. Im Rahmen<br />

eines vom BMEL über die FNR geförderten Projektes wurde die These,<br />

dass sich mit Bioölen der Wirkungsgrad von Hydraulikanlagen steigern<br />

lässt, anhand von Hydraulikpumpen systematisch untersucht.<br />

Aus dem daraus folgenden geringeren Energieverbrauch ergibt sich<br />

neben einem zusätzlichen Umweltaspekt auch ein finanzieller<br />

Grund für den Einsatz von Bioöl. Als Pumpenhersteller konnte die<br />

Firma Parker Hannifin gewonnen werden, die das Projekt durch die<br />

Bereitstellung der zu untersuchenden Pumpen unterstützt.<br />

Damit Wirkungsgradänderungen eindeutig auf die Verwendung<br />

des Öls zurückgeführt werden können, müssen alle anderen Einflüsse<br />

auf den Wirkungsgrad bekannt sein. Dem Einfluss des Betriebspunktes<br />

wird durch Kennfeldmessungen Rechnung getragen.<br />

Untersuchungen zum Beispiel in [Keh98] zeigen anhand von Ottomotoren,<br />

dass auch der Einlauf erheblichen Einfluss auf den<br />

Wirkungsgrad nimmt. Dieser Einfluss wird für die verwendeten<br />

Hydraulikpumpen quantifiziert. Des Weiteren wird vermutet, dass<br />

auch die fertigungsbedingte Streuung der Pumpenbauteile und die<br />

damit verbundene Änderung von Oberflächen und Spaltmaßen einen<br />

signifikanten Einfluss auf den Wirkungsgrad hat. Die diesbezüglich<br />

durchgeführten Untersuchungen werden ebenfalls vorgestellt.<br />

2 UNTERSUCHTE PUMPEN<br />

Um unterschiedliche Tribokontakte der Pumpen zu berücksichtigen,<br />

werden drei verschiedene Bauarten untersucht. Hierbei handelt es<br />

sich um Axial-, Zahnrad- und Flügelzellenpumpen der mittleren<br />

Leistungsklasse für Stationär- bzw. Mobilhydraulik. Bild 02-1 zeigt<br />

die verwendeten Pumpen. Die Axialkolbeneinheit besitzt ein Verdrängungsvolumen<br />

von 46 cm 3 , das Verdrängungsvolumen der<br />

Zahnradeinheit in der Bildmitte beträgt 44 cm 3 sowie das der Flügelzellenpumpe<br />

rechts im Bild 45 cm 3 .<br />

Da für die Untersuchungen mit den verschiedenen Ölen in einer<br />

ersten Projektphase Mischungseffekte ausgeschlossen werden<br />

sollten, wurden alle Pumpen ohne den sonst üblichen mit Mineralöl<br />

durchgeführten Einlauf im Werk geliefert.<br />

02-1 Die Axialkolbeneinheit PV046 (links), die Zahnradeinheit<br />

PGP517 (mitte) und die Flügelzelleneinheit T7B (rechts) der Firma<br />

Parker Hannifin GmbH (Quelle: Parker Hannifin)<br />

3 PÜFSTANDSAUFBAU<br />

Der Wirkungsgradprüfstand, siehe Bild 03-1, orientiert sich im<br />

Wesentlichen an der Norm ISO 4409 [ISO07]. Angetrieben von<br />

einem Elektromotor fördert die zu untersuchende Pumpe das Öl<br />

aus dem Tank zuerst durch einen Hochdruckfilter. Dieser Filter<br />

reduziert die Partikelkonzentration im Öl, die hauptsächlich durch<br />

den Abrieb während des Einlaufens in den Pumpen entsteht. Der<br />

Volumenstrom wird durch den anschließenden Volumenstromzähler<br />

erfasst. Mit dem Lastventil lässt sich in diesem Teil des Systems ein<br />

Druck von bis zu 350 bar einstellen. Hinter dem Ventil wird die<br />

durch den Druckabbau entstandene Wärme durch den Wärme -<br />

tauscher dem Öl wieder entzogen.<br />

Um die Eingangsleistung der Pumpe bestimmen zu können, werden<br />

an der Antriebswelle Drehzahl und Drehmoment erfasst. Im<br />

Ansaugbereich, im Hochdruckteil sowie in der Leckageleitung werden<br />

jeweils Druck und Öltemperatur gemessen. Bei den Axialkolbeneinheiten<br />

wird zusätzlich zum Hauptvolumenstrom der Leckagevolumenstrom<br />

erfasst. Um einen Dauerbetrieb zu gewährleisten, ist<br />

der Prüfstand vollständig automatisiert. Die Messgenauigkeit der<br />

Sensoren genügt der Klasse B nach ISO 4409.<br />

03-1 Schaltplan des Wirkungsgradprüfstandes<br />

4 CHARAKTERISIERUNG DES<br />

EINLAUFVERHALTENS<br />

Vor dem Hintergrund der geplanten Wirkungsgradmessungen wird<br />

der Einlaufzustand der Pumpen anhand der zeitlichen Wirkungsgradänderung<br />

bewertet. Aufschluss über die Reibungszustände in<br />

den Pumpen gibt insbesondere der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad.<br />

Die in den Pumpen auftretenden Reibkräfte setzen sich<br />

aus Festkörperreibung und hydrodynamisch bedingter Flüssigkeitsreibung<br />

zusammen. Deren Verhältnis wird durch die Stribeckkurve<br />

wiedergegeben [Czi10]. Während der hydrodynamische Anteil<br />

durch die Scherkräfte im Schmierstoff entsteht und bei über der<br />

Zeit gleichen Öleigenschaften unabhängig von der Belastungsdauer<br />

ist, kann sich die Festkörperreibung in den ersten Betriebsstunden<br />

deutlich ändern [Sha04]. Ein Einlaufeffekt setzt also voraus, dass<br />

sich die Reibpartner im Grenz- oder Mischreibungsbereich befinden.<br />

Durch die Relativbewegung werden zuerst auf den Oberflächen<br />

Rauheitsspitzen eingeebnet. Findet über mehrere Stunden ein Einlaufen<br />

unter Mischreibung statt, können sich Grenzschichten an<br />

den Kontaktflächen der Reibpartner ausbilden, die durch ein Trennen<br />

der Metalloberflächen eine verschleiß- und reibungsmindernde<br />

Wirkung haben. Sie bestehen bei Verwendung von unadditivierten<br />

Ölen aus amorphem Metalloxid oder setzen sich bei Verwendung<br />

von additivierten Ölen aus den Additivbestandteilen zusammen<br />

[Bur13]. Je größer die Energiedissipation beim Einlaufen ist, desto<br />

weiter werden auch tiefer liegende Metallschichten vom Einlaufprozess<br />

beeinflusst. Dabei gelangt das Metall in einen quasiplastischen<br />

Zustand und erreicht am Ende des Einlaufens nanokristalline<br />

Strukturen. Diese Tribomutationsschicht ist gegenüber der vorherigen<br />

Gitterstruktur leicht verformbar und setzt so Druck und<br />

Scherkräften weniger Widerstand entgegen [Sha04]. Auch die<br />

Dichtwirkung von sich nachstellenden Kontakten in der Pumpe<br />

profitiert von diesem Prozess, da die Leckage zwischen Rauheitsspitzen<br />

verringert wird.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 97


PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

Maßgeblich bestimmt wird die Energiedissipation im Einlaufprozess<br />

durch die Flächenpressung und die Relativgeschwindigkeit<br />

der Reibpartner. Die Untersuchungen in [Bur13] beziehen sich auf<br />

Axial-Zylinderrollenlager mit Flächenpressungen von 1890 MPa bei<br />

einer mittleren Umlaufgeschwindigkeit von 0,3 m/s. In [Sha04] wird<br />

ein Stift-Scheibe Tribometer bei einer Relativgeschwindigkeit der<br />

Reibpartner von 2,5 m/s und einer Flächenpressung von maximal<br />

90 MPa verwendet. Während vergleichbare Relativgeschwindigkeiten<br />

auch in den Pumpen erreicht werden, so sind die Flächenpressungen<br />

bei Axialkolbenpumpen aufgrund der internen Kraftführung,<br />

konformen Kontakten sowie der hydrostatischen Lager<br />

deutlich kleiner. Van Bebber berechnet zum Beispiel in [vBe03] für<br />

eine Modellpumpe bei 315 bar und 1 500 min -1 eine maximale Flächenpressung<br />

am Kolben von 28 MPa. Flächenpressungen, die mit den<br />

vorgestellten Untersuchungen in [Bur13] und [Sha04] vergleichbar<br />

sind, können in der Flügelzellenpumpe aufgrund des Hertzschen<br />

Kontaktes zwischen Flügelkopf und Hubring auftreten. In [Fab05]<br />

wird die Flächenpressung am Flügelkopf bei einem Förderdruck<br />

von 180 bar und 8 000 min -1 mit 873 MPa angegeben. Während der<br />

hydraulisch-mechanische und der volumetrische Wirkungsgrad<br />

nur die Auswirkungen der Grenz- und Tribomutationsschichten<br />

auf die Pumpe erfassen können, müssten, um die Ausprägung und<br />

Struktur solcher Schichten zu erfassen, die Pumpen zerlegt werden.<br />

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist dies aber noch nicht für alle<br />

Pumpen möglich, da der Großteil der Pumpen noch für weitere<br />

Versuche benötigt wird und nach einem Wiederzusammenbau<br />

nicht sichergestellt ist, dass der ursprüngliche Wirkungsgrad wieder<br />

erzielt würde.<br />

4.1 EINLAUFVERFAHREN<br />

Das im Rahmen des Projektes eingesetzte Einlaufverfahren gliedert<br />

sich in zwei Teile. Zuerst werden die Pumpen, wie es im Werk üblich<br />

ist, am Prüfstand kurz eingefahren und auf ihre Funktionstüchtigkeit<br />

hin überprüft. In einer anschließenden zweiten Einlaufphase<br />

wird die weitere Entwicklung des Wirkungsgrades erfasst. Nach den<br />

oben vorgestellten Untersuchungen müssten die Pumpen, um das<br />

Einlaufen zu beschleunigen, unter möglichst hoher Last laufen.<br />

Dem entgegen steht allerdings die mit zunehmender Last wachsende<br />

Gefahr des Fressens. Als Kompromiss wird die Pumpe unter relativ<br />

hohem Druck sowie unterhalb der Nenndrehzahl im Einlauf<br />

betrieben. Tabelle 4-1 gibt die gewählten Betriebspunkte für die<br />

drei verwendeten Pumpenbauarten wieder. Als Öl wurde für die<br />

ersten Einlaufversuche ein HLP 46 Mineralöl nach DIN 51 524<br />

verwendet. Die Öltemperaturen orientieren sich an denen des<br />

Werkseinlaufes.<br />

Nach jeder Betriebsstunde wird der Wirkungsgrad gemessen. Um<br />

eine ausreichende zeitliche Auflösung des Wirkungsgradverlaufes<br />

zu erhalten, muss die Messzeit wesentlich kürzer als die Zeit, die die<br />

Pumpe zum Einlaufen benötigt, sein. Deshalb wird kein ganzes<br />

Kennfeld nach jeder Betriebsstunde gemessen, sondern das Einlaufverhalten<br />

nur anhand des Verlaufes von drei Betriebspunkten<br />

B 1<br />

,B 2<br />

,B 3<br />

untersucht. Tabelle 4-2 gibt die Betriebspunkte für die<br />

jeweilige Pumpe wieder. Die Öltemperaturen entsprechen denen<br />

aus Tabelle 4-1.<br />

Die Wahl der Punkte orientiert sich zum einen an dem für die jeweilige<br />

Axialkolbenpumpe<br />

Zahnradpumpe<br />

Flügelzellenpumpe<br />

Drehzahl [min -1 ] 1 000 1 000 1 000<br />

Druck [bar] 300 200 300<br />

Öltemperatur [°C] 50 45 50<br />

Tabelle 4-1: Einlaufbetriebspunkte<br />

Axialkolbenpumpe<br />

B 1 500 min -1 ,<br />

1<br />

200 bar<br />

B 2<br />

2 000 min -1 ,<br />

50 bar<br />

B 3<br />

500 min -1 ,<br />

350 bar<br />

Pumpe zulässigen Betriebsbereich. Zum anderen sollen sie charakteristisch<br />

für das Verhalten der Pumpe sein. Der Betriebspunkt B 2<br />

zeichnet<br />

sich durch eine im Vergleich zur Nenndrehzahl hohe Drehzahl und<br />

einen geringen Druck aus. An diesem Punkt ist der volumetrische<br />

Wirkungsgrad der Pumpe im Vergleich zu anderen Betriebspunkten<br />

aufgrund des hohen Fördervolumenstromes und der durch den geringen<br />

Druck bedingten kleinen Leckage hoch. Für den Betriebspunkt B 3<br />

verhält es sich genau umgekehrt. Hier ist der volumetrische Wirkungsgrad<br />

gering und dafür der hydraulisch-mechanische aufgrund des<br />

prozentual geringeren Reibmomentes groß. Ein hoher Gesamtwirkungsgrad,<br />

also das Produkt aus volumetrischem und hydraulischmechanischem,<br />

wird am Betriebspunkt B 1<br />

bei Nenndrehzahl erwartet.<br />

4.2 EINLAUFKRITERIUM<br />

Für den Wirkungsgradverlauf über der Zeit wird ein asymptotisches<br />

Verhalten erwartet [Sha04]. Um einen Zeitpunkt angeben zu können,<br />

an dem eine Pumpe als eingelaufen betrachtet wird, muss ein Kriterium<br />

zur Bewertung des Wirkungsgradverlaufes definiert werden.<br />

Hierfür wird das Verhalten des Wirkungsgrades η Bi<br />

(t) im i-ten<br />

Betriebspunkt B i<br />

über der Zeit t durch<br />

mit den Konstanten a,b,c angenähert. Im Folgenden werden die<br />

Wirkungsgradverläufe η ges<br />

für die drei genannten Betriebspunkte<br />

durch den Vektor<br />

zusammengefasst. Hiermit wird für die Beendigung der Einlaufphase<br />

festgelegt, wobei ⎢⎢∙⎢⎢ 2<br />

die übliche euklidische Norm bezeichnet.<br />

Wird zum Beispiel<br />

Zahnradpumpe<br />

1 500 min -1 ,<br />

150 bar<br />

2 000 min -1 ,<br />

50 bar<br />

500 min -1 ,<br />

200 bar<br />

Flügelzellenpumpe<br />

1 500 min -1 ,<br />

200 bar<br />

2 000 min -1 ,<br />

50 bar<br />

600 min -1 ,<br />

300 bar<br />

Tabelle 4-2: Betriebspunkte für die Wirkungsgradmessung im Einlauf<br />

gesetzt, folgt, dass während einer fünfstündigen Kennfeldmessung<br />

eine Abweichung des absoluten Wirkungsgrades aufgrund des Einlaufens<br />

der Pumpe von maximal<br />

also 0,15 % in Kauf genommen wird. Dieser Wert liegt im Bereich<br />

der Sensorgenauigkeiten.<br />

98 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE<br />

4.3 EINLAUFERGEBNISSE<br />

04-1 Einlauf der Axialkolbenpumpe<br />

04-2 Einlauf der Zahnradpumpe<br />

Bild 04-1, Bild 04-2 und Bild 04-3 zeigen den Einlauf einer Axialkolben-,<br />

einer Zahnrad- und einer Flügelzellenpumpe. Dargestellt<br />

ist die Entwicklung des Gesamtwirkungsgrades über der Betriebsdauer.<br />

Neben den Messpunkten sind auch die nach Gl. 4-1 berechneten<br />

Regressionen sowie der Gradient nach Gl. 4-2 zur Bewertung<br />

des Einlaufens dargestellt. Im Einlaufverhalten sind zwischen<br />

den Pumpen sowie den Betriebspunkten deutliche Unterschiede<br />

zu erkennen. Während das Einlaufverhalten der<br />

Axialkolbenpumpe in den Betriebspunkten B 1<br />

und B 2<br />

wenig ausgeprägt<br />

ist, so ist für den Betriebspunkt B 3<br />

deutlich der prognostizierte<br />

asymptotische Verlauf zu erkennen. Hier ist der Festkörperreibanteil<br />

aller tribologischen Kontakte aufgrund der geringen<br />

Drehzahl und des hohen Drucks am größten. Im Umkehrschluss<br />

lässt sich aus der Tatsache, dass die anderen beiden Betriebspunkte<br />

dieses Verhalten nicht zeigen schließen, dass hier primär<br />

hydrodynamische Kräfte für die Reibung verantwortlich sind.<br />

Durch den Betriebsdruck werden die beiden Zahnräder in der<br />

Zahnradpumpe in Richtung des Niederdruckes gegen das Gehäuse<br />

gepresst. Besonders während der ersten Umdrehungen<br />

der Zahnräder kommt es daher zu einem Einschaben im Gehäuse,<br />

solange bis eine Weiterverschiebung der Zahnräder von den<br />

Gleitlagern in den Lagerbrillen verhindert wird. Durch das Einschaben<br />

verbessert sich die Dichtwirkung der Pumpe.<br />

Es wird angenommen, dass dieser Prozess wenn auch in viel<br />

geringerem Ausmaß auch noch längerfristig das Einlaufen der<br />

Pumpe verzögert. Die Lagerbrillen werden von außen mit Betriebsdruck<br />

beaufschlagt und so an die Zahnräder gepresst, um<br />

die Spalte der Zahnräder in axialer Richtung zu verringern. Zusätzlich<br />

werden die Lagerbrillen durch den Betriebsdruck zum<br />

Niederdruck hin verkippt. Dies führt zu Festkörperkontakt<br />

zwischen den Zahnrädern und den Lagerbrillen auf der Niederdruckseite<br />

und erzeugt deutlich sichtbare Laufspuren an den<br />

Lagerbrillen. Da diese Effekte druckgetrieben sind, zeigt im<br />

Vergleich zur Axialkolbenpumpe neben dem Betriebspunkt B 3<br />

auch der Betriebspunkt B 1<br />

bei Nenndrehzahl noch ein Einlaufverhalten.<br />

Auch der Gradient fällt hier deutlich langsamer als bei<br />

der Axialkolbenpumpe ab.<br />

Im Gegensatz zu den Zahnköpfen der Zahnradpumpe werden<br />

die Flügel der Flügelzellenpumpe nicht nur während des Einlaufens<br />

durch den Betriebsdruck auf die Laufflächen des Hubrings<br />

gedrückt, sondern auch während des regulären Betriebs. Hinzu<br />

kommt, dass es sich bei dem Kontakt zwischen Flügelkopf und<br />

Hubring um einen nichtkonformen Kontakt (Herzsche Pressung)<br />

handelt, der im Vergleich zu flächigen Kontakten eine<br />

höhere Flächenpressung aufweist. Dieser Kontakt befindet sich<br />

häufig im Misch reibungszustand, weswegen er hier als maßgebend<br />

für das Einlaufverhalten der Flügelzellenpumpe angesehen<br />

wird [Iva93].<br />

Im Vergleich zu der Axial- und der Zahnradpumpe benötigt<br />

die Flügelzellenpumpe die längste Einlaufzeit. Erst nach 40<br />

Betriebsstunden bei 1 500 min -1 und 300 bar fällt der Gradient<br />

unter<br />

5 KENNFELDMESSUNGEN<br />

04-3 Einlauf der Flügelzellenpumpe<br />

Um das Verhalten der Pumpen hinsichtlich des Wirkungsgrades<br />

unter verschiedenen Betriebsparametern zu erfassen, wurde für jede<br />

Pumpe nach deren Einlauf ein Wirkungsgradkennfeld gemessen.<br />

Die Parameterbereiche orientieren sich an den zulässigen<br />

Betriebsbereichen der jeweiligen Pumpe und sind in Tabelle 5-1<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 99


PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

05-1 Axialkolbenpumpe: Links der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad, rechts der volumetrische Wirkungsgrad für verschiedene Öltemperaturen<br />

05-2 Zahnradpumpe: Links der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad, rechts der volumetrische Wirkungsgrad für verschiedene Öltemperaturen<br />

05-3 Flügelzellenpumpe: Links der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad, rechts der volumetrische Wirkungsgrad für verschiedene Öltemperaturen<br />

100 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE<br />

zusammengestellt. Entsprechend der Stufenanzahl ist der Messbereich<br />

äquidistant aufgeteilt.<br />

Drehzahlbereich<br />

[min -1 ]<br />

Druckbereich<br />

[bar]<br />

Temperaturbereich<br />

[°C]<br />

Axialkolbenpumpe<br />

500-2 000<br />

(7 Stufen)<br />

50-350<br />

(7 Stufen)<br />

40-80<br />

(5 Stufen)<br />

Zahnradpumpe<br />

500-2 000<br />

(7 Stufen)<br />

50-200<br />

(4 Stufen)<br />

40-80<br />

(5 Stufen)<br />

Flügelzellenpumpe<br />

600-2 000<br />

(7 Stufen)<br />

50-300<br />

(4 Stufen)<br />

40-80<br />

(5 Stufen)<br />

Tabelle 5-1: Parameterbereiche der Wirkungsgradkennfelder<br />

In Bild 05-1, Bild 05-2 sowie Bild 05-3 ist jeweils links der<br />

hydraulisch-mechanische und rechts der volumetrische Wirkungsgrad<br />

unter Verwendung von HLP 46 für die untersuchten Pumpenbauformen<br />

dargestellt. Zu erkennen ist, dass die Temperaturabhängigkeit<br />

der Wirkungsgrade bei allen Pumpen für weite Bereiche<br />

prinzipiell ähnlich ist. Der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad<br />

nimmt mit steigender Temperatur zu. Dies ist auf die Abnahme der<br />

Scherkräfte mit fallender Viskosität zurückzuführen. Wird der volumetrische<br />

Wirkungsgrad betrachtet, so wirkt sich dieser Effekt<br />

genau gegensätzlich aus, da auch die Leckage der Pumpe mit sinkender<br />

Viskosität zunimmt. Die Abhängigkeiten der Wirkungsgrade<br />

hinsichtlich Druck und Drehzahl sind bei den verschiedenen Pumpen<br />

unterschiedlich. Hinsichtlich des hydraulisch-mechanischen<br />

Wirkungsgrades zeigt die Axialkolbenpumpe eine ausgeprägte<br />

Druckabhängigkeit. Für das theoretisch benötigte Antriebsdrehmoment<br />

M th<br />

der Pumpe gilt<br />

Hier bezeichnet ∆p die an der Pumpe anliegende Druckdifferenz<br />

und V das Verdrängungsvolumen. Mit fallendem Druck wird also<br />

auch das benötigte theoretische Antriebsdrehmoment kleiner.<br />

Aus der gleichzeitigen Abnahme des gemessenen hydraulischmechanischen<br />

Wirkungsgrades folgt somit, dass das Verlustmoment<br />

demgegenüber eine schwächere Druckabhängigkeit aufweisen<br />

muss.<br />

Die geringe Druckabhängigkeit des Verlustmomentes folgt zum<br />

einen aus der hydrostatischen Entlastung der Kontakte Kolbentrommel-Steuerspiegel<br />

sowie Kolbengleitschuh-Schwenkscheibe.<br />

Des Weiteren ist die Federkraft, mit der die Kolbentrommel auf die<br />

Steuerplatte gedrückt wird, druckunabhängig. Für den Druckbereich<br />

über 200 bar, in dem die Axialkolbenpumpen normalerweise<br />

betrieben werden, ist der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad<br />

nahezu unabhängig von der Drehzahl. Hydrodynamisch<br />

bedingte Reibkräfte bzw. Strömungs- und Planschverluste<br />

spielen hier also eine untergeordnete Rolle. Die flächigen Dichtungen<br />

und engen Spaltmaße der Axialkolbenpumpe zeichnen<br />

sich durch eine hohe Dichtwirkung aus. Mit steigendem Druck<br />

nimmt der volumetrische Wirkungsgrad durch die druckgetriebene<br />

Leckage nur geringfügig ab.<br />

Auch der volumetrische Wirkungsgrad der Zahnradpumpe<br />

(Bild 05-2) besitzt eine geringe Druckabhängigkeit. Die Ursache<br />

hier liegt zum einen in den Lagerbrillen, die mit steigendem<br />

Betriebsdruck in axialer Richtung dichter an die Zahnräder<br />

gepresst werden. Des Weiteren werden wie bereits erwähnt die<br />

Zahnräder mit steigendem Druck in radialer Richtung hin zum<br />

Niederdruck in das Gehäuse gedrückt und verringern so die Spalte<br />

zwischen den Zahnköpfen und dem Gehäuse. Insgesamt werden<br />

die Spalte mit steigendem Druck also kleiner, wodurch die<br />

Leckage näherungsweise konstant gehalten werden kann. Die<br />

ausgeprägte Viskositätsabhängigkeit der Leckage deutet zusätzlich<br />

auf einen eher flächigen drosselförmigen Spalt hin. Dies legt<br />

nahe, dass hauptsächlich der Spalt zwischen den Zahnrädern und<br />

den Lagerbrillen für die Leckage verantwortlich ist, da der Spalt<br />

zwischen Zahnkopf und Gehäuse dem gegenüber wesentlich<br />

scharfkantiger ist und somit eher die Durchflusscharakteristik einer<br />

Blende (viskositätsunabhängig) zeigen würde. Die deutliche Drehzahlabhängigkeit<br />

des volumetrischen Wirkungsgrades lässt sich<br />

auf die mit fallender Drehzahl ebenfalls fallende Reynolds-Zahl<br />

zurückführen. Dasselbe Verhalten wird auch bei Kreiselpumpen<br />

beobachtet [Mün99].<br />

Der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad der Zahnradpumpe<br />

besitzt gegenüber der Axialkolbenpumpe keine ausgeprägte<br />

Druckabhängigkeit. Das bedeutet wiederum, dass das Verlustmoment<br />

hier eine größere Druckabhängigkeit gegenüber dem der<br />

Axialkolbenpumpe aufweist. Dies lässt sich durch die vorher<br />

beschriebene Spaltkompensation erklären. Je enger die Spalten<br />

werden, je größer wird der Geschwindigkeitsgradient über der<br />

Spalthöhe und damit die Scherkraft des Fluides im Spalt. Zusätzlich<br />

wird das Auftreten von Mischreibung begünstigt.<br />

Die Flügelzellenpumpe verhält sich prinzipiell ähnlich wie die<br />

Zahnradpumpe, wobei beachtet werden muss, dass das Kennfeld<br />

bei 600 min -1 endet. Die Druckabhängigkeit des volumetrischen<br />

Wirkungsgrades für geringe Drehzahlen ergibt sich bei der Flügelzellenpumpe<br />

aus den kleineren Zentrifugalkräften, mit denen die<br />

Flügel an den Hubring gedrückt werden.<br />

6 STATISTISCHE KENNGRÖSSEN DER<br />

PUMPENWIRKUNGSGRADE<br />

Um die fertigungsbedingte Streuung des Pumpenwirkungsgrades<br />

zu erfassen, wurden von jeder Pumpenbauart fünf Pumpen mit<br />

Mineralöl HLP 46 eingefahren. Anschließend wurden entsprechend<br />

den Leistungsbereichen der Pumpen die Wirkungsgradkennfelder<br />

gemessen (vgl. Tabelle 5-1). In Bild 06-1, Bild 06-2 und<br />

Bild 06-3 ist der hydraulisch-mechanische, der volumetrische sowie<br />

der Gesamtwirkungsgrad der fünf vermessenen Axialkolben-,<br />

Zahnrad-, und Flügelzellenpumpen für Öltemperaturen von 40° bis<br />

80 °C dargestellt. Des Weiteren wird die Wirkungsgradstreuung der<br />

jeweils fünf vermessenen Pumpen durch ein 95-prozentiges<br />

Vertrauens intervall δ mit angegeben. Es berechnet sich aus der<br />

Standardabweichung σ, dem Stichprobenumfang g = 5 sowie dem<br />

Parameter k = 2,78 nach [Pap06] zu<br />

Das bedeutet, dass unter Berücksichtigung des Stichprobenumfanges<br />

mit 95-prozentiger Wahrscheinlichkeit der Wirkungsgradverlauf<br />

einer weiteren baugleichen Pumpe sich innerhalb der<br />

angegebenen Grenzen befindet. Voraussetzung ist jedoch, dass alle<br />

Wirkungsgrade unter den gleichen Bedingungen gemessen werden.<br />

Um die Angaben für die Druck-Drehzahlkennfelder allgemeingültig<br />

zu halten, wurden die Wirkungsgrade über diese Parameter<br />

arithmetisch gemittelt. Dabei ist zu beachten, dass die Wirkungsgrade<br />

durch die Mittelung von denen im Nennbetriebspunkt<br />

aufgrund der Kennfeldgröße deutlich abweichen.<br />

Für die Axial- und Zahnradpumpen ist deutlich der gegensinnige<br />

Verlauf von hydraulisch-mechanischem und volumetrischem<br />

Wirkungsgrad zu erkennen. Wie schon im vorherigen Kapitel<br />

erwähnt, ist die Ursache hierfür in der Temperaturabhängigkeit<br />

der Viskosität des Öles zu suchen. Die dynamische Viskosität fällt<br />

für das verwendete Mineralöl HLP 46 von 40,8 mPas bei 40 °C auf<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 101


PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

06-1 Über Druck und Drehzahl<br />

arithmetisch gemittelter Wirkungsgrad der<br />

Axialkolbenpumpe aufgetragen über der<br />

Öltemperatur mit Angabe der<br />

fertigungsbedingten Streuung<br />

06-2 Über Druck und Drehzahl<br />

arithmetisch gemittelter Wirkungsgrad der<br />

Zahnradpumpe aufgetragen über der<br />

Öltemperatur mit Angabe der<br />

fertigungsbedingten Streuung<br />

06-3 Über Druck und Drehzahl<br />

arithmetisch gemittelter Wirkungsgrad der<br />

Flügelzellenpumpe aufgetragen über der<br />

Öltemperatur mit Angabe der<br />

fertigungsbedingten Streuung<br />

102 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE<br />

9,5 mPas bei 80 °C. Aus der durch die Temperaturerhöhung<br />

bedingten Abnahme der Scherkräfte im Öl folgt zum einen der<br />

Anstieg der Leckage. Zum anderen setzt das Öl den bewegten<br />

Pumpenbauteilen weniger Widerstand entgegen, was den<br />

hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad vergrößert. Für die Axialkolbenpumpen<br />

sind diese Änderungen vom Betrag her fast gleich,<br />

weswegen sie sich im Gesamtwirkungsgrad nahezu aufheben. Für<br />

die Zahnradpumpen überwiegt die Abnahme des volumetrischen<br />

Wirkungsgrades deutlich, sodass sich mit steigender Temperatur<br />

geringere Gesamtwirkungsgrade für diese Pumpenbauformen<br />

ergeben. Bei den Flügelzellenpumpen zeigt auch der hydraulischmechanische<br />

Wirkungsgrad eine (geringe) Abnahme bei höheren<br />

Temperaturen. Neben den oben genannten Auswirkungen des<br />

Viskositätsabfalls verringert sich auch die Schmierfilmdicke zwischen<br />

den Tribokontakten, was insbesondere zwischen dem Hubring<br />

und den Flügelköpfen Mischreibungseffekte verstärkt und<br />

somit den hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad reduziert.<br />

Welche Effekte überwiegen hängt von der Relativgeschwindigkeit<br />

der Reibpartner sowie dem Grad der hydrostatischen Entlastung<br />

ab, also inwiefern die tribologischen Kontakte zu Mischreibung<br />

neigen. Somit korreliert dieses Ergebnis auch mit dem Einlaufverhalten<br />

der Pumpen.<br />

Die Streuung der Wirkungsgrade resultiert hauptsächlich aus<br />

den fertigungsbedingten Streuungen der Pumpenbauteilmaße.<br />

Die Messungenauigkeit des Prüfstandes spielt hier eine untergeordnete<br />

Rolle, da der Anteil der Messfehler, deren Zeitkonstanten<br />

vergleichbar mit der Messzeit der fünf Pumpen ist (Drift der Sensorsignale),<br />

gering ist gegenüber der fertigungsbedingten Streuung.<br />

Insgesamt ist die Streuung bei den Axialkolbenpumpen mit ca.<br />

± 0,5 % im Gesamtwirkungsgrad am kleinsten, da wie erwähnt die<br />

Bauteiltoleranzen der Axialkolbenpumpen gegenüber den anderen<br />

beiden Pumpenbauformen klein sind. Bei den Zahnradpumpen<br />

ist die Streuung mit bis zu ± 2,3 % im Gesamtwirkungsgrad am<br />

größten.<br />

7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK<br />

Dargestellt wurden das Einlauf-, Druck-, Drehzahl- und Temperaturverhalten<br />

sowie die fertigungsbedingte Streuung des Wirkungsgrades<br />

von Axial-, Zahnrad- und Flügelzellenpumpen. Hinsichtlich<br />

des Einlaufens zeigte sich neben betriebspunktabhängigen<br />

Wirkungsgradunterschieden ein asymptotisches Annähern des<br />

Wirkungsgrades an einen Endwert. Die Zeit, die bis zum Erreichen<br />

dieses Endwertes benötigt wird, ist ebenfalls vom Betriebspunkt<br />

sowie von der Pumpenbauform abhängig. Ausschlaggebend für<br />

das Verhalten ist der Anteil der Tribokontakte im Mischreibungsbereich.<br />

Des Weiteren wurden Kennfeldmessungen der drei<br />

Pumpenbauformen vorgestellt. Mit jeweils fünf baugleichen<br />

Pumpen wurde auch die fertigungsbedingte Streuung untersucht.<br />

Hier zeigte sich, dass gemittelt über die zulässigen Druck- und<br />

Drehzahlbereiche die Streuung bei den Axialkolbenpumpen am<br />

kleinsten und bei den Zahnradpumpen am größten ist.<br />

Nachdem das Verhalten der Pumpen unter Verwendung von<br />

Mineralöl beschrieben wurde, ist die benötigte Datenbasis zur<br />

Quantifizierung des Einflusses unterschiedlicher Öle auf den<br />

Wirkungsgrad gegeben und es können Vergleichsmessungen mit<br />

weiteren Ölen erfolgen. Wie eingangs schon erwähnt, stehen hier<br />

insbesondere die biologisch abbaubaren Hydraulikflüssigkeiten<br />

im Vordergrund. Die Ergebnisse werden hierzu demnächst<br />

vorgestellt.<br />

Literaturverzeichnis:<br />

[Bur13] Burghardt, G.; Jacobs, G.; Hentschke, C.: „Einfluss von Einlaufprozessen<br />

und Oberflächenbehandlungen auf die Verschleißschutzwirkung unterschiedlicher<br />

Schmierstoffe in Wälzlagern“ , Reibung, Schmierung und Verschleiß,<br />

54. Tribologie Fachtagung, Bd.2, Göttingen, 2013<br />

[Czi10] Czichos, H.; Habig, K. H.: „Tribologie-Handbuch“, 3. Aufl., Vieweg Verlag,<br />

Wiesbaden, 2010<br />

[Fab05] Faber, I.: „Theoretische und experimentelle Untersuchung der Flügelkopfreibung<br />

in einer Flügelzellenpumpe“, Dissertation, Ruhr-Universität Bochum, 2005<br />

[ISO07] ISO: „Hydraulic fluid power – Positive-displacement pumps, motors and<br />

integral transmissions – Methods of testing and presenting basic steady state<br />

performance”, Norm ISO 4409 E, 2007<br />

[Iva93] Ivantysyn, J.; Ivantysyn, M.: „Hydrostatische Pumpen und Motoren,<br />

Konstruktion und Berechnung“, 1. Aufl., Vogel Verlag, Würzburg, 1993<br />

[Keh98] Kehrwald, B.: „Untersuchung der Vorgänge in tribologischen Systemen<br />

während des Einlaufens“, Dissertation, Universität Karlsruhe, 1998<br />

[Mün99] Münch, A: „Untersuchung zum Wirkungsgradpotential von Kreiselpumpen“,<br />

Dissertation, Universität Darmstadt, 1999<br />

[Pap06] Papula, L. „Mathematische Formelsammlung“, 9. Aufl., Vieweg Verlag,<br />

Wiesbaden, 2006<br />

[Sha04] Shakhvorostov, D.; Pöhlmann, K.; Scherge, M.: „Zum Einlaufverhalten<br />

geschmierter metallischer Kontakte“, Tribologie und Schmierungstechnik,<br />

Band 51, Heft 2, 2004<br />

[vBe03] van Bebber, D. T.: „PVD-Schichten in Verdrängereinheiten zur Verschleißund<br />

Reibungsminimierung bei Betrieb mit synthetischen Estern“, Dissertation,<br />

RWTH Aachen, 2003<br />

Formelzeichen<br />

a Parameter [-]<br />

b Parameter [s]<br />

c Parameter [-]<br />

d Spaltbreite [m]<br />

g Stichprobenumfang [-]<br />

h Spalthöhe [m]<br />

k Faktor [-]<br />

n Drehzahl [min -1 ]<br />

p Druck [bar]<br />

s Gradientenschranke [h -1 ]<br />

δ Vertrauensintervall [-]<br />

η Dynamische Viskosität [mPas]<br />

σ Standardabweichung [-]<br />

τ Schubspannung [N/m 2 ]<br />

Die Verfasser bedanken sich für die Projektförderung bei der<br />

FNR, dem BMEL sowie der Firma Parker Hannifin.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 103


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

ÄHNLICHKEITSBEZIEHUNGEN BEI<br />

VERDRÄNGERMASCHINEN – EINE EINHEITLICHE<br />

WIRKUNGSGRADMODELLIERUNG<br />

Peter F. Pelz, Christian Schänzle, Tobias Corneli<br />

Verdrängermaschinen zeichnen sich durch ihr breites Einsatzspektrum aus. Dies<br />

zeigt sich in der Vielzahl zum Einsatz kommender Medien und in der Vielfalt<br />

konstruktiver Ausführungen. Aufgrund dieser Vielfalt ist eine einheitliche<br />

Wirkungsgradmodellierung, die für eine konsistente energetische Bewertung von<br />

Maschinen notwendige Voraussetzung ist, bisher nur in Ansätzen gelungen. Die<br />

hier vorgestellte dimensionsanalytische Modellierung ermöglicht nunmehr eine<br />

kompakte und typenunabhängige Beschreibung des Wirkungsgrads anhand<br />

lediglich folgender vier dimensionslosen Kenngrößen: (i) Spezifischer Druck,<br />

(ii) Reynoldszahl, (iii) spezifische Nachgiebigkeit und (iv) relativer Spalt. Im Modell<br />

unterscheiden sich die Maschinentypen allein durch den relativen Spalt.<br />

Maschinen gleichen Typs ordnen sich zu einer Spaltklasse. Dies ist das Ergebnis der<br />

Modellanwendung auf vier verschiedene Maschinentypen mit 155<br />

unterschiedlichen Größen und über 2680 Betriebspunkten.<br />

Autoren: Dipl.-Ing. Christian Schänzle und Tobias Corneli, M.Sc. sind Mitarbeiter der TU<br />

Darmstadt, Institut für Fluidsystemtechnik (FST). Univ.-Prof. Dr.-Ing. Peter Pelz ist Institutsleiter.<br />

104 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

EINLEITUNG<br />

Für Verdrängermaschinen existieren detaillierte typenspezifische<br />

Modelle für die innere Leckage und die mechanisch-hydraulischen<br />

Verluste. Demgegenüber fehlt jedoch eine kompakte, physikalisch<br />

begründete und typenunabhängige Modellierung des<br />

Wirkungsgrads in Abhängigkeit der wesentlichen Betriebs- und<br />

Maschinengrößen. Die Typenunabhängigkeit ist auf der einen<br />

Seite für die einheitliche energetische Bewertung notwendig. Auf<br />

der anderen Seite erleichtert die Typenunabhängigkeit die Maschinenauswahl.<br />

Zusammengefasst muss die Wirkungsgradbeschreibung<br />

kompakt, einheitlich, physikalisch begründet und einfach<br />

anwendbar sein. Die hier erstmals präsentierten Ergebnisse<br />

erfüllen diese Anforderungen.<br />

Methodisch wird folgender Weg beschritten: Im ersten Schritt<br />

wird aus dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik die<br />

Wirkungsgrad definition von Verdrängermaschinen abgeleitet. Dabei<br />

liegen bei dieser Arbeit tropfbare Medien sowie Arbeitsmaschinen im<br />

Fokus. Im zweiten Schritt wird der Wirkungsgrad, wie allgemein üblich,<br />

in einen volumetrischen und hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad<br />

aufgetrennt, und für jeden Teilwirkungsgrad ein physikalisch<br />

begründetes und dimensionsanalytisch verallgemeinertes<br />

Modell entwickelt. Dabei sind eine dimensionsanalytische Beschreibung<br />

der inneren Leckage sowie die Einführung des relativen<br />

Spaltes als wesentliches Unterscheidungsmerkmal von Maschinentypen<br />

neu. Im dritten und letzten Schritt wird das kompakte, typenunabhängige<br />

Modell auf die Daten von vier verschiedenen Maschinentypen<br />

mit 155 unterschiedlichen Größen und über 2 680 Betriebspunkten<br />

angewendet.<br />

Der Nutzen der Arbeit ist dreierlei: Erstens können die Ergebnisse<br />

von Anwendern bei der Maschinenauswahl genutzt werden.<br />

Zweitens dienen die Ergebnisse den Maschinenherstellern hinsichtlich<br />

der Skalierung von Volumenstrom und Leistungsaufnahme<br />

bei unterschiedlichen Medien und der Untersuchung von Fertigungsunsicherheiten.<br />

Drittens bilden die Ergebnisse eine physikalisch-technisch<br />

sinnvolle Basis zur übergreifenden Effizienzbewertung<br />

von Verdrängermaschinen. Der letztgenannte Punkt mag in<br />

Zukunft zunehmend wichtiger werden. Hierfür muss die Effizienzbewertung<br />

typenunabhängig sein.<br />

STAND DER FORSCHUNG<br />

In der Literatur finden sich zahlreiche Untersuchungen zur Modellierung<br />

des Wirkungsgrads von Verdrängermaschinen. Murrenhoff<br />

et al. [Mur07] geben hierzu einen sehr ausführlichen Überblick<br />

über bisherige Untersuchungen. Ausgehend von den Modellansätzen<br />

unterteilen sie die Wirkungsgradmodelle in physikalische, analytische<br />

und numerische Modelle. Die physikalischen Modelle beschreiben<br />

die volume trischen und mechanisch-hydraulischen Verluste<br />

in Verdränger maschinen. Wilson [Wil50] entwickelte auf dieser<br />

Basis Ende der 1940er- Jahre erstmals ein Wirkungsgradmodell,<br />

welches die Leckage als laminare Strömung annimmt und die mechanisch-hydraulischen<br />

Verluste allein durch die viskose Reibung<br />

beschreibt. Dieses Modell wurde von Schlösser und Hilbrands<br />

[Sch61][Sch63][Sch65][Sch68] in den 1960er-Jahren weiterentwickelt.<br />

Die Leckage wird um einen turbulenten Strömungsanteil ergänzt.<br />

Das Modell für die mechanisch­ hydraulischen Verluste wird<br />

um einen druck- und einen trägheitsdominierten Verlustterm erweitert.<br />

Thoma [Tho70] und Bravendik [Bra87] griffen diese Modelle<br />

auf und entwickelten sie für Verdrängermaschinen mit verstellbarem<br />

Verdrängervolumen weiter. Diese physikalischen Modelle<br />

haben gemein, dass dort dimensionslose Verlustfaktoren verwendet<br />

werden, vergleichbar mit Druckverlustbeiwerten. Diese Verlustfaktoren<br />

werden empirisch bestimmt und als konstant angenommen.<br />

Untersuchungen von Zarotti und Nervegna [Zar81], Rydberg<br />

[Ryd83] und McCandlish und Dorey [McC88] haben gezeigt, dass<br />

diese Annahme verletzt wird, beispielsweise durch sich verändernde<br />

Spalt höhen bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen.<br />

Darin ist die Unsicherheit dieser Modelle begründet. Sie verfolgen<br />

daher Modell ansätze, die eine physikalische Verlustbeschreibung<br />

mit empirischen Formulierungen auf Basis von experimentellen<br />

Ergebnissen kombinieren [Iva93]. McCandlish und Dorey zufolge<br />

steigt dabei die Komplexität dieser Modelle. Sie müssen nach aktuellem<br />

Stand der Wissenschaft und Technik für verschiedene Maschinentypen<br />

angepasst werden. Eine Vergleichbarkeit unterschiedlicher<br />

Maschinentypen wird folglich erschwert. Einen weiteren<br />

Modellierungsansatz stellen nach Murrenhoff [Mur07] die numerischen<br />

Modelle von Ivantsyn und Ivantysynova [Iva93], Huhtala<br />

[Huh96] und Baum [Bau01] dar. Grundlage dieser Modelle ist eine<br />

hohe Anzahl an Messwerten, die mit unterschiedlichen numerischen<br />

Methoden, beispielsweise nichtlinearen Polynomfunktionen<br />

oder neuronalen Netzen, approximiert werden.<br />

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es einen Trend hin zu<br />

immer feinergranularen, maschinenspezifischen Modellen gibt. Vor<br />

diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob nicht eine einheitliche<br />

Modellierung der Effizienz von Verdrängermaschinen existiert, die<br />

physikalisch und dimensionsanalytisch begründet ist. Solch eine<br />

Modellierung ist für eine gesamtheitliche Bewertung von Verdrängermaschinen<br />

erwünscht. Mit der Arbeit von Cordier existiert eine<br />

derartige Darstellung für Turbomaschinen [Cor53]. Für Verdrängermaschinen<br />

existiert nichts Vergleichbares.<br />

Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es daher, ein Wirkungsgradmodell<br />

zu entwickeln, welches typenunabhängig das Wirkungsgradverhalten<br />

von Verdrängermaschinen in Abhängigkeit von wenigen<br />

dimensionslosen Kenngrößen beschreibt. Dieses Vorhaben ist eng mit<br />

den folgenden zwei Forderungen verknüpft: Erstens soll die Modellbeschreibung<br />

für unterschiedliche Medien anwendbar sein. Dies ist<br />

bei den bekannten maschinenspezifischen Modellen überwiegend<br />

nicht der Fall. Zweitens erfordert ein typenunabhängiges Modell das<br />

Loslösen von der maschinenspezifischen Gestalt. Dabei stellt sich<br />

dann die Frage nach der zu erwartenden Modellunsicherheit. Im Vergleich<br />

zu rein empirischen, datengetriebenen Modellen (Polynomapproximationen,<br />

neuronale Netze, usw.) zeigt der neue Ansatz eine<br />

geringere Modellunsicherheit bei den verfolgten maschinentypübergreifenden<br />

Betrachtungen. Bei der Anwendung auf einen einzigen<br />

Maschinentyp zeigen demgegenüber die datengetriebenen Modelle<br />

erwartungsgemäß eine geringere Modellunsicherheit. Unser Ziel ist<br />

aber gerade die typenunabhängige Beschreibung, für die unserer<br />

Kenntnis nach nur sehr wenige Ansätze existieren.<br />

Die Arbeit gliedert sich in die oben bereits angesprochenen drei<br />

Teile: Erstens die Diskussion des Wirkungsgrades im Lichte des ersten<br />

Hauptsatzes, zweitens die dimensionsanalytisch verallgemeinerte<br />

Modellierung des Wirkungsgrades als Funktion der vier dimensionslosen<br />

Größen spezifischer Druck Δp + , Reynoldszahl Re,<br />

spezifische Nachgiebigkeit κΔp sowie relativer Spalt ψ. Drittens<br />

folgt die Modell identifikation und -anwendung anhand von Maschinendaten.<br />

Der Artikel wird durch ein Anwendungsbeispiel abgeschlossen.<br />

WIRKUNGSGRAD<br />

Zunächst wird der Energiewandlungsprozess in einer Fluidenergiemaschine<br />

näher betrachtet. Es wird davon ausgegangen, dass<br />

die Maschine im zeitlichen Mittel stationär arbeitet. Der erste<br />

Hauptsatz der Thermodynamik für im zeitlichen Mittel stationäre<br />

Vorgänge lautet<br />

Dabei ist der Massenstrom mit bezeichnet, die Differenz der Totalenthalpie<br />

zwischen Aus- und Eingang mit Δh t<br />

sowie der mecha­<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 105


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

nischen Wellenleistung mit P S<br />

und der Wärmestrom mit . Die<br />

Wellenleistung ist das Skalarprodukt von Wellenmoment und<br />

Winkelgeschwindigkeit<br />

der Welle oder das Skalarprodukt<br />

von Stangenkraft und Stangengeschwindigkeit :<br />

Für Arbeitsmaschinen sind P S<br />

und Δh t<br />

jeweils größer Null, für Kraftmaschinen<br />

jeweils kleiner Null.<br />

Spricht der Ingenieur vom isentropen Wirkungsgrad einer<br />

Maschine, so ist der Fall einer wärmeisolierten, d. h. adiabaten<br />

Maschine gemeint. Der Wärmestrom in (1) ist dann identisch<br />

Null. Die Differenz der Totalenthalpie kann in einen idealen Anteil<br />

Δh t,s<br />

bei konstanter Entropie s und einen Verlustanteil h l<br />

aufgeteilt<br />

werden, sodass gilt:<br />

Der Enthalpieverlust h l<br />

ist mit einer Entropieproduktion durch<br />

innere Reibung verknüpft. Der Exponent +1 in Gleichung (3)<br />

gilt für Arbeitsmaschinen, der Exponent -1 für Kraftmaschinen.<br />

Im Folgenden liegt der Fokus auf Arbeitsmaschinen. Eine Ausweitung<br />

auf Kraftmaschinen gelingt aber ganz entsprechend.<br />

Der adiabate (oder isentrope) Wirkungsgrad η, definiert<br />

durch Gleichung (4), bemisst die dissipativen Leistungsverluste<br />

h l<br />

in der Maschine. Aus dem ersten Hauptsatz (3) folgen die<br />

drei Identitäten:<br />

Die isentrope Enthalpieänderung in einer Verdrängermaschine<br />

wird in Bild 01 anhand des p-v-Diagramms (auch als Indikatordiagramm<br />

bezeichnet) veranschaulicht, bei dem der Druck p<br />

über dem spezifischen Volumen v = 1/ρ aufgetragen ist. Das<br />

Schadvolumen wird in dieser Darstellung als vernachlässigbar<br />

klein angenommen. Kommt es zu einer Entspannung des<br />

Schadvolumens, dann ist die damit verbundene technische Arbeit<br />

in den meisten Fällen vernachlässigbar klein, so dass diese<br />

Näherung für die hier allein verfolgte energetische Betrachtung<br />

zielführend ist. Bekanntermaßen begrenzt das Schadvolumen<br />

aber das maximal mögliche Druckverhältnis, bei dem eine Förderung<br />

noch stattfinden kann [Pel13][Fis84].<br />

01 Isentrope Enthalpieänderung für eine Arbeitsmaschine<br />

im p-v-Diagramm bei vernachlässigtem Schadvolumen<br />

Die isentrope Enthalpieänderung, die auch als technische Arbeit<br />

oder spezifische Stutzenarbeit bezeichnet wird, berechnet sich als<br />

mit dem spezifischen Volumen v und dem statischen Druck p,<br />

wobei der kinetische Anteil vernachlässigt wird. Für diesen Fall<br />

entspricht dann die isentrope Totalenthalpie Δh t,s<br />

der isentropen<br />

Enthalpie Δh s<br />

.<br />

Bisher waren alle Aussagen noch gleichermaßen gültig für gasförmige<br />

und tropfbare Medien. Im Folgenden erfolgt eine Beschränkung<br />

auf tropfbare Medien (Öl, Wasser, Suspensionen, …).<br />

Werden „sehr hohe“ Drücke erreicht, wie dies bei Verdrängermaschinen<br />

der Fall sein kann, muss die Nachgiebigkeit κ des<br />

Fördermediums und ggf. der Maschine berücksichtigt werden.<br />

Bekanntermaßen addieren sich die Nachgiebigkeiten. Die Nachgiebigkeit<br />

bei konstanter Entropie s ist definiert als<br />

v<br />

v<br />

Für ein tropfbares Medium wird die Nachgiebigkeit als näherungsweise<br />

konstant angenommen. Mittels der so erfolgten Linearisierung<br />

berechnet sich die isentrope Enthalpieänderung zu<br />

mit der Änderung des statischen Drucks Δp und des spezifischen<br />

Volumens v 1<br />

bei niedrigem Druckniveau (vgl. auch Frömel [Frö71]).<br />

Durch Einsetzen von Gleichung (7) in (4) berechnet sich der Wirkungsgrad<br />

mit dem saugseitigen Volumenstrom Q 1<br />

zu<br />

Der adiabate (isentrope) Wirkungsgrad nach Gleichung (8)<br />

berücksichtigt im Gegensatz zur Wirkungsgraddefinition nach<br />

DIN 4391 und VDMA-Einheitsblatt 24280 die Änderung der inneren<br />

Energie des Fördermediums infolge Nachgiebigkeit. Aus energetischer<br />

Sicht muss daher η im Folgenden weiter betrachtet werden. In<br />

vielen praktischen Fällen ist die spezifische, d. h. dimensionslose,<br />

Nachgiebigkeit κΔp aber so klein, dass ihr Einfluss vernachlässigbar<br />

ist und der in Normen definierte Wirkungsgrad vom adiabaten Wirkungsgrad<br />

praktisch nicht unterscheidbar ist. Eine Diskussion hierzu<br />

findet sich auch bei Palmen und Murrenhoff [Pal07], wobei dort ausgeführt<br />

wird, dass die Leistung Q 1<br />

κΔp 2 /2 technisch nur schwer nutzbar<br />

sei. Dessen ungeachtet ist es aber nicht notwendig, den Einfluss<br />

von κΔp zu vernachlässigen, weshalb hier darauf verzichtet wird.<br />

Durch die Erweiterung der Wirkungsgraddefinition mit dem Verdrängervolumen<br />

V ist die Aufteilung in einen volumetrischen Wirkungsgrad<br />

η vol<br />

und einen mechanisch-hydraulischen Wirkungsgrad<br />

η mh<br />

möglich und üblich:<br />

Die Wellenleistung P S<br />

wird in diesem Fall durch das Produkt aus<br />

Wellenmoment M S<br />

und Drehzahl n dargestellt. Der volumetrische<br />

Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Förderstrom und theoretisch<br />

möglichem Förderstrom und damit ein Maß für die Leckageverluste.<br />

Der mechanisch-hydraulische Wirkungsgrad ist das Verhältnis<br />

aus hydraulischer Arbeit und Wellenarbeit pro Umdrehung. Er<br />

stellt ein Maß für die mechanisch-hydraulischen Verluste dar. Die<br />

106 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

Nachgiebigkeit wirkt sich auf die zu leistende Enthalpieänderung<br />

(s. Bild 01) aus. Sie verringert im Vergleich zu einem inkompressiblen<br />

Fördermedium die erforderliche Wellenarbeit und ist folgerichtig<br />

im mechanisch-hydraulischen Wirkungsgrad zu berücksichtigen<br />

(vgl. [Pal07]). Hinsichtlich der Modellierung ist es sinnvoll, die<br />

Teilwirkungsgrade getrennt voneinander zu betrachten, da Leckage<br />

und mechanisch-hydraulische Verluste jeweils durch unterschiedliche<br />

physikalische Wirkprinzipien entstehen.<br />

Der volumetrische Wirkungsgrad lässt sich mittels der Leckage Q L<br />

als<br />

Gleichung (10). Gleichung (13) stellt den volumetrischen Wirkungsgrad<br />

als Funktion der drei dimensionslosen Größen Re, Δp +<br />

und ψ dar. Die Leckagefunktion (12) wird im folgenden Abschnitt<br />

weiter behandelt. Die Dimensionsanalyse liefert zunächst kein<br />

über Gleichung (12) hinausgehendes Ergebnis.<br />

Der mechanisch-hydraulische Wirkungsgrad η mh<br />

wird entsprechend<br />

Gleichung (9) als Quotient aus hydraulischer Arbeit und<br />

Wellenarbeit pro Umdrehung definiert. Das Wellenmoment M S<br />

ergibt sich aus der Summe von hydraulischem Nutzmoment und<br />

mechanisch-hydraulischem Reibmoment M mh<br />

zu<br />

definieren. Gelingt es, die Leckage zu beschreiben, ist der volumetrische<br />

Wirkungsgrad bekannt. Als Methode wird die Dimensionsanalyse<br />

verwendet [Spu92], die bereits von Galileo Galilei verwendet<br />

wurde. Die erste schriftliche Darstellung des Grundgedankens der<br />

Dimensionsanalyse findet sich bei Fourier [Fou78]. Sinngemäß<br />

schreibt Fourier, dass physikalisch-technische Zusammenhänge<br />

unabhängig von der Wahl des Einheitensystems sein müssen. Heute<br />

ist dies als Bridgman-Postulat bekannt [Bri22]. Wird die redundante<br />

Information des Maßsystems aus einem Zusammenhang eliminiert,<br />

reduziert sich dieser auf dimensionslose Größen von verminderter<br />

Anzahl.<br />

Die physikalischen Größen, die die Leckage Q L<br />

beeinflussen, sind<br />

der Förderdruck Δp, das Verdrängervolumen V, die kinematische<br />

Viskosität ν = μ/ρ, die Dichte ρ sowie das Spaltmaß s. Experimentelle<br />

Untersuchungen am Institut für Fluidsystemtechnik der TU Darmstadt<br />

haben gezeigt, dass die Drehzahl nur einen sehr geringen<br />

Einfluss auf die Leckage von Verdrängermaschinen im Nennbetriebsbereich<br />

hat und in der Regel vernachlässigt werden kann<br />

[Cor14], d. h. der Schleppanteil der Leckage ist gegenüber dem<br />

druckgetriebenen Anteil vernachlässigbar. Es wird zunächst die<br />

Hypothese getroffen, dass dies für alle hier betrachteten Maschinen<br />

gilt. In der Tat bestätigen die Vielzahl der Maschinendaten diese<br />

Hypothese, wie im Folgenden gezeigt wird. Aus der Dimensionsanalyse<br />

ergeben sich folgende drei dimensionslose Produkte:<br />

Das mechanisch-hydraulische Reibmoment umfasst die Summe<br />

aus mechanischer und viskoser Reibung. Der mechanisch-hydraulische<br />

Wirkungsgrad lässt sich in Abhängigkeit dieses Reibmoments<br />

als<br />

darstellen. Analog zur Leckage, wird die Dimensionsanalyse auch<br />

für das mechanisch-hydraulische Reibmoments M mh<br />

verwendet.<br />

Zur Bestimmung der Einflussgrößen des Reibmoments M mh<br />

ist die<br />

Kenntnis der auftretenden Verlustmechanismen hilfreich und notwendig.<br />

Die mechanisch-hydraulischen Verluste setzen sich aus<br />

Coulombschen Reibverlusten, viskoser Reibung sowie Trägheitsverlusten<br />

(Planschverluste, Ein- und Austrittsverluste) zusammen.<br />

Als physikalische Einflussgrößen auf das Reibmoment M mh<br />

lassen<br />

sich folglich der Förderdruck Δp, das Verdrängervolumen V, die<br />

Drehzahl n, die kinematische Viskosität ν, die Dichte ρ sowie das<br />

Spaltmaß s bestimmen. Aus der Dimensionsanalyse ergeben sich<br />

die vier dimensionslosen Produkte:<br />

Ganz analog zur Leckage gilt es also auch für das spezifische Reibmoment<br />

einen funktionalen Zusammenhang<br />

mit der spezifischen Leckage , dem spezifischen Förderdruck Δp +<br />

und dem relativen Spalt ψ. Tatsächlich reduziert die Dimensionsanalyse<br />

die Zahl der Parameter von sechs dimensionsbehafteten<br />

Größen auf drei dimensionslose Größen, mit denen das<br />

Leckageverhalten beschrieben werden kann.<br />

An dieser Stelle ist anzumerken, dass die Dimensionsanalyse<br />

nicht eindeutig ist. Interessant ist der spezifische Förderdruck Δp + .<br />

Hier wurde die Druckdifferenz Δp mit einer der Flüssigkeit innewohnenden<br />

Materialkraft ν 2 ρ entdimensioniert. Die Inspiration<br />

hierfür stammt aus einer Arbeit von Purcell [Pur76].<br />

Es gilt für die spezifische Leckage einen funktionalen Zusammenhang<br />

aufzustellen. Gleichung (15) nimmt damit folgende Form an:<br />

Der funktionale Zusammenhang für das spezifische Reibmoment<br />

(17) wird im folgenden Abschnitt weiter behandelt.<br />

Die Zusammenführung des volumetrischen Wirkungsgrads nach<br />

Gleichung (13) und des mechanisch-hydraulischen Wirkungsgrads<br />

(18) zum Gesamtwirkungsgrad nach Gleichung (9) ergibt das gesuchte<br />

Ergebnis:<br />

zwischen den drei dimensionslosen Größen aufzustellen und für<br />

die Beschreibung des volumetrischen Wirkungsgrads wie folgt zu<br />

verwenden:<br />

Die Reynoldszahl Re ergibt sich nach Einsetzen der spezifischen<br />

Leckage aus Gleichung (11) in die Wirkungsgraddefinition aus<br />

Die Darstellung (19) gilt ganz allgemein und ohne Einschränkung<br />

für Verdrängermaschinen, die als Arbeitsmaschinen für tropfbare<br />

Medien arbeiten, d. h. für Verdrängerpumpen. Für Kraftmaschinen,<br />

d. h. Hydromotoren, gilt der Kehrwert, wie die Wirkungsgraddefinition<br />

in Gleichung (3) nahelegt.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 107


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

SPEZIFISCHE LECKAGE UND SPEZIFISCHES<br />

REIBMOMENT<br />

Wie im vorigen Abschnitt erläutert, gilt es nunmehr die dimensionsanalytisch<br />

begründeten Beziehungen für die spezifische<br />

Leckage , Gleichung (12), und das spezifische Reibmoment ,<br />

Gleichung (17), anhand von funktionalen Zusammenhängen zu<br />

beschreiben. Das methodische Vorgehen hierfür wird zunächst an<br />

der spezifischen Leckage und anschließend am spezifischen Reibmoment<br />

erläutert und anhand von Messdaten, welche am Institut für<br />

Fluidsystemtechnik gewonnen wurden, diskutiert.<br />

Bild 02 a stellt die Messwerte für die Leckage einer Verdrängerpumpe<br />

für verschiedene Medien und Betriebsparameter in dimensionsloser<br />

Form dar. Die spezifische Leckage ist über den spezifischen<br />

Förderdruck in einem doppellogarithmischen Diagramm<br />

aufgetragen. Alle Messpunkte fallen auf eine Gerade, die mittels<br />

eines Potenzgesetzes<br />

beschrieben werden kann. Der Exponent m entspricht in der doppellogarithmischen<br />

Darstellung der Steigung der Geraden. Die Abhängigkeit<br />

vom relativen Spalt ist noch unbekannt, da nur ein und dieselbe<br />

Maschine dargestellt ist.<br />

An dieser Stelle wird der Nutzen der dimensionslosen Darstellung<br />

deutlich. Das Leckageverhalten einer Maschine kann für den<br />

ganzen Nennbetriebsbereich, d. h. bei unterschiedlichen Drehzahlen,<br />

Förderdrücken und Viskositäten, anhand einer einzigen<br />

Geraden modelliert werden. Zur Bestimmung der Geraden sind<br />

lediglich wenige Messpunkte notwendig. Dieser dimensionsanalytische<br />

Modellierungsansatz ermöglicht es Maschinenherstellern,<br />

den notwendigen Messaufwand auf ein Minimum zu reduzieren.<br />

Für den Spalteinfluss auf die Leckage wird die Hypothese verfolgt,<br />

dass spezifischer Förderdruck und relativer Spalt nicht unabhängig<br />

voneinander sind, sondern nur im Produkt Δp + ψ 3 auftauchen.<br />

Dies ist analog zum Einfluss des relativen Spalts auf die Tragfähigkeit<br />

eines Gleitlagers. Hier tauchen die spezifische Traglast<br />

und das Quadrat des relativen Lagerspaltes nur als Produkt aber<br />

nicht unabhängig voneinander auf. Die dritte Potenz ist über<br />

Schichtenströmungen motiviert. Für die Leckagefunktion besteht<br />

damit folgender Zusammenhang<br />

Die Modellparameter sind in diesem Fall die Konstante L sowie der<br />

Exponent m.<br />

Für die Modellierung des mechanisch-hydraulischen Reibmoments<br />

wird der physikalische Modellansatz nach Schlösser und<br />

Hilbrands [Sch65] verwendet. Das Reibmoment wird in diesem Fall<br />

als Linearkombination von druck-, viskositäts- und trägheitsdominierten<br />

Verlusttermen angenommen:<br />

Implizit liegt hierbei die Hypothese zu Grunde, dass sich die Verlustmechanismen<br />

nicht gegenseitig beeinflussen. Diese Hypothese<br />

ist als Froudsche Hypothese bekannt, benannt nach William Froude,<br />

dem Begründer der Modelltheorie im Schiffsbau [New77]. Der erste<br />

Verlustterm stellt die Coulombschen Reibverluste, beispielsweise<br />

in Wälzlagern oder beim Übergang vom viskosen in den Mischreibungsbereich<br />

dar. Der zweite Verlustterm stellt die viskose Reibung<br />

in den Spalten, der dritte Verlustterm die Trägheitsverluste des Förderstroms<br />

sowie Planschverluste dar. Die Entdimensionierung des<br />

mechanischen-hydraulischen Reibmoments mit Förderdruck und<br />

Verdrängervolumen ist motiviert durch das Ergebnis der Dimensionsanalyse<br />

aus Gleichung (16) und ergibt folgendes Modell für das<br />

spezifische Reibmoment<br />

C, R μ<br />

und R ρ<br />

sind dimensionslose Verlustfaktoren, die empirisch bestimmt<br />

werden müssen. Bild 02 b zeigt die Messwerte einer Verdrängermaschine<br />

sowie die Modellbeschreibung nach Gleichung<br />

(23) für das spezifische Reibmoment in einer logarithmischen Darstellung.<br />

Wie bei der Leckage sind diese Messwerte bei verschiedenen<br />

Medien und Betriebsparametern ermittelt worden.<br />

02 a) Dimensionslose Darstellung des Leckageverhaltens für<br />

eine Maschine mit ψ = const, b) dimensionslose Darstellung der<br />

mechanisch-hydraulischen Verluste<br />

Mit den Funktionen (21) und (23) stehen nun axiomatisch und<br />

empirisch motivierte Modellansätze zur Detaillierung des allgemein<br />

gültigen Ansatzes (19) zur Verfügung:<br />

108 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

Gleichung (24) kann mithilfe der Messdaten validiert werden. Hierfür<br />

gilt es die relative Modellunsicherheit δ(η) sowie die relative<br />

Messunsicherheit δ(η) Mess<br />

der Daten gegenüber zu stellen. Die relative<br />

Modellunsicherheit δ(η) wird als<br />

definiert. η Mess<br />

bezeichnet dabei den gemessenen Wirkungsgrad<br />

und η das Modell nach Gleichung (24). Die relative Messunsicherheit<br />

δ(η) Mess<br />

des Wirkungsgrads ist definiert als<br />

Dabei bezeichnet δ(η Mess<br />

)die absolute Messunsicherheit.<br />

Bild 03 stellt die relative Modellunsicherheit und die relative<br />

Messunsicherheit für insgesamt über 450 Betriebspunkte der untersuchten<br />

Verdrängermaschine dar. Die relative Modellunsicherheit<br />

liegt überwiegend unter 3 %. Die relative Messunsicherheit der<br />

Messdaten liegt überwiegend unter 2 %. Für kleine Drücke steigt die<br />

Modell- und Messunsicherheit in gleichem Maße an.<br />

RELATIVE UNSICHERHEIT in %<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

0 5 10 15 20 25 30<br />

FÖRDERDRUCK Δpp in bar<br />

03 Gegenüberstellung der Modell- und<br />

Messunsicherheit an einer Verdrängermaschine<br />

Das für eine Maschine validierte Modell (24) hat für alle Maschinen<br />

den Charakter eine Schablone, die den physikalischen Kern des<br />

abgebildeten Gegenstandes trifft und die wesentlichen Abhängigkeiten<br />

darstellt. Für die „Schablone“ gilt es nun eine Modellidentifikation<br />

durchzuführen, wobei der Modellcharakter nicht verändert<br />

werden kann und lediglich die dimensionslosen Modellkonstanten<br />

L, m, C, R μ<br />

,R ρ<br />

bestimmt werden. Die „Schablone“ muss sich als<br />

brauchbar erweisen, die physikalischen Abhängigkeiten von den<br />

dimensionslosen Kenngrößen Δp + ,Re, ψ,κΔp abzubilden.<br />

MODELLIDENTIFIKATION UND MODELL­<br />

ANWENDUNG DES WIRKUNGSGRADMODELLS<br />

Im wissenschaftshistorischen Kontext stellen die Untersuchungen<br />

von Otto Cordier ein wichtiges Vorbild für das weitere Vorgehen der<br />

Modellidentifikation dar. Cordier veröffentlichte 1953 erstmals die<br />

Ergebnisse seiner Datenauswertung von 120 rotordynamischen<br />

Turbomaschinen im bekannten Cordier-Diagramm [Cor53]. Mit<br />

seinen Untersuchungen zur Anwendung von dimensionslosen<br />

Kenngrößen auf Turbomaschinen ebnete er den Weg zu deren ein-<br />

δδ ηη<br />

δδ ηη MMMMMMMM<br />

heitlichen Beurteilung. Heute stellt das Cordier-Diagramm ein häufig<br />

gebrauchtes Werkzeug bei der Auswahl spezifischer Turbomaschinen<br />

dar. Obgleich Grabow das Cordier-Diagramm auch für Verdrängermaschinen<br />

zu erweitern suchte [Gra93], ist dies bis heute nicht zufriedenstellend<br />

gelungen. Als wesentlicher Grund hierfür gilt, dass<br />

in der Datenanalyse der Herstellerdaten und Prüfstandsdaten die<br />

Viskosität nicht beachtet wurde. Als weitere wichtige Grundlage für<br />

die gewählte Methodik gilt die Arbeit von Vogelpohl zur Ähnlichkeitsbetrachtung<br />

bei Gleitlagern [Vog49]. Der hier verwendete Ansatz<br />

hat sich in anderen Wissenschaftszweigen ebenfalls bewährt.<br />

Als Beispiel mag die Ähnlichkeitsbetrachtung in der Biomechanik<br />

gelten [Pel14].<br />

Wir nennen diesen Abschnitt mit Bedacht Modellidentifikation<br />

und nicht Modellvalidierung. Die Modellidentifikation gelingt mit<br />

den Herstellerdaten. Die Modellvalidierung erfordert Prüfstandsdaten<br />

bei bekannter Messunsicherheit, wie im vorangegangen<br />

Abschnitt dargestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden für die<br />

Modellidentifikation Herstellerdaten von Kolbenpumpen, Exzenterschneckenpumpen,<br />

Zahnradpumpen sowie von 2- und 3-spindligen<br />

Schraubenpumpen jeweils in deren Nennbetriebsbereich<br />

erhoben. Insgesamt besteht die Datenbasis aus 155 verschiedenen<br />

Pumpen unterschiedlicher Bauart und Baugröße mit insgesamt<br />

2 680 Betriebspunkten.<br />

Tabelle 1 listet den Parameterraum der Herstellerdaten anhand<br />

der dimensionsbehafteten Betriebsgrößen sowie der dimensionslosen<br />

Kenngrößen auf.<br />

sechs dimensionsbehaftete<br />

Parameter<br />

Förderdruck Δp<br />

Verdrängervolumen<br />

V<br />

kinematische<br />

Viskosität νν<br />

Dichte ρ<br />

Nachgiebigkeit κ<br />

Drehzahl n<br />

Parameterintervall<br />

0.1 … 468 bar<br />

28 ml … 28 l<br />

1 … 10 000 cSt<br />

630 …<br />

1 250 kg/m³<br />

4.5 …<br />

50*10 -5 1/bar<br />

100 …<br />

3 600 1/min<br />

drei äquivalente<br />

dimensionslose<br />

Parameter<br />

Parameterintervall<br />

spez. Förderdruck<br />

Δp + 4*10 6 … 2*10 15<br />

Reynoldszahl Re 3 … 2*10 6<br />

dimensionslose<br />

Nachgiebigkeit<br />

κΔp<br />

0 … 0.23<br />

Tabelle 1: Parameterraum der dimensionsbehafteten Betriebsgrößen<br />

und der äquivalenten dimensionslosen Größen der Herstellerdaten<br />

In Bild 04a sind die Ergebnisse für die Leckage dargestellt. In einem<br />

doppellogarithmischen Diagramm ist die spezifische Leckage<br />

über dem spezifischen Förderdruck Δp + aufgetragen. Das Diagramm<br />

zeigt, dass alle Maschinentypen überwiegend im gleichen<br />

Parameterintervall des spezifischen Förderdrucks eingesetzt werden<br />

(vgl. Tabelle 1). Ein funktionaler Zusammenhang kann näherungsweise<br />

– wie im vorigen Abschnitt (vgl. Bild 02a, Gleichung (21)) dargestellt<br />

– durch ein Potenzgesetz<br />

beschrieben werden.<br />

Anders als bei Bild 02a bilden die Datenpunkte in Bild 04a keine Gerade,<br />

sondern liegen in einem Band, dessen Breite durch den relativen<br />

Spalt ψ bestimmt wird und damit vom Maschinentyp und der Fertigungsunsicherheit<br />

abhängt. Die Steigung ist für alle Maschinentypen<br />

nahezu identisch und wird durch den Exponenten m = 0.7 beschrieben.<br />

Bild 05 stellt die Ergebnisse für die mechanisch-hydraulischen<br />

Verluste dar. Das dimensionslose Reibmoment ist über<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 109


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

dem spezifischen Förderdruck und der Reynoldszahl aufgetragen.<br />

Wie für den spezifischen Förderduck gilt auch für die Reynoldszahl,<br />

dass alle Maschinentypen überwiegend im gleichen<br />

Parameterintervall liegen (vgl. Tabelle 1). Die Datenpunkte fallen<br />

näherungsweise auf eine Fläche. Die Daten zeigen für das<br />

mechanisch-hydraulische Reibmoment keine nennenswerte<br />

Abhängigkeit vom Förderdruck. Dies ist darauf zurückzuführen,<br />

dass die druckabhängigen Verluste im Nennbetriebsbereich der<br />

Pumpen gegenüber den Trägheitsverlusten und den viskosen<br />

Reibungsverlusten vernachlässigbar klein sind. Folglich kann<br />

das dimensionslose Reibmoment durch den funktionalen<br />

Zusammenhang<br />

beschrieben werden. Die Parameter R μ<br />

und R ρ<br />

sind charakteristisch<br />

für jeden Maschinentyp und verursachen den Versatz der<br />

Flächen.<br />

M R<br />

+<br />

a)<br />

QQ<br />

+ LL<br />

QQ Q L<br />

eckage +<br />

LL =<br />

νν VV 1/3<br />

04 a) Spaltabhängige spezifische Leckage, b) verallgemeinerte spezifische Leckage<br />

+<br />

MM mmm<br />

QQ + LL ~(Δpp + ) mm<br />

10 5<br />

10 0<br />

10 -5<br />

10 0 10 5 10 10 10 15 10 20<br />

P +<br />

Δpp + ΔΔΔΔ<br />

=<br />

νν 2 ρρVV −2/3<br />

10 10<br />

10 5<br />

10 0<br />

10 20<br />

10 10 108<br />

10 6<br />

10 4<br />

10 2<br />

Δpp +<br />

10 0 10 0 P<br />

RRRR<br />

+<br />

Re<br />

UNVOLLSTÄNDIGE ÄHNLICHKEIT<br />

UND SPALTKLASSEN<br />

QQ LL + Q<br />

= QQ LL<br />

L<br />

eckage νν VV 1/3 +<br />

ZAHNRADPUMPEN<br />

EXZENTERSCHNECKEN<br />

-PUMPEN<br />

KOLBENPUMPEN<br />

2-SPINDLIGE<br />

SCHRAUBENPUMPEN<br />

3-SPINDLIGE<br />

SCHRAUBENPUMPEN<br />

05 Darstellung des dimensionslosen Reibmoments über Δp +<br />

und Re mit Ausgleichsflächen<br />

Es zeigt sich, dass sich die Maschinentypen in der bisher entwickelten<br />

Darstellung im relativen Spalt ψ und im Druckverlustbeiwert<br />

R ρ<br />

unterscheiden. ψ und R ρ<br />

sind dimensionslose Gestalt-<br />

b)<br />

10 5<br />

10 0<br />

10 -5<br />

10 0 10 5 10 10 10 15 10 20<br />

Δpp +<br />

3<br />

P +<br />

3<br />

ψψ ΔΔΔΔ ψψ<br />

=<br />

ψψ rrrrrr νν 2 ρρVV −2/3 ψψ rrrrrr<br />

10 10<br />

1 10<br />

KOLBENPUMPEN<br />

EXZENTERSCHNECKEN-<br />

PUMPEN<br />

3-SPINDLIGE<br />

SCHRAUBENPUMPEN<br />

ZAHNRADPUMPEN<br />

parameter, die vom Typ, der Größe und der Fertigungsunsicherheit<br />

abhängen. Aus dimensionsanalytischer Sicht lässt<br />

sich die geometrische unvollständige Ähnlichkeit (vgl. [Spu92])<br />

auf diese beiden dimensionslosen Größen zurückführen. Maschinenspezifische<br />

Gestaltparameter, wie beispielsweise die<br />

Spaltmaße, die für eine detaillierte Beschreibung der unvollständigen<br />

Ähnlichkeit notwendig wären, sind nicht Teil der<br />

Herstellerdaten. Sie gehören zum Know-how der Unternehmen<br />

und legen die energetische Qualität der Maschine entscheidend<br />

fest. Es ist daher von Vorteil, das vorhandene Modell nach Gleichung<br />

(24), bzw. (21) und (23), zu nutzen, um den relativen<br />

Spalt der Maschinen aus den Messdaten zu bestimmen. Der<br />

vertikale Abstand zwischen den Maschinentypen bei der<br />

Leckage (s. Bild 04a) kann auf unterschiedliche relative Spalten<br />

zurückgeführt werden. Trotz der fehlenden quantitativen Beschreibung<br />

der Spalte ist es möglich, den Spalteinfluss der<br />

Maschinentypen anhand einer relativen Betrachtung zu erfassen.<br />

Bei Kolbenpumpen liegen die kleinsten Spalten vor, dementsprechend<br />

treten bei diesem Maschinentyp die geringsten<br />

Leckagen auf. Sie bilden für die relative Betrachtung die Referenzgröße<br />

ψ ref<br />

mit<br />

Die übrigen Maschinentypen werden auf dieses Spaltmaß referenziert.<br />

Auf diese Weise kann eine neue Größe definiert werden,<br />

die im Folgenden als Spaltklasse ψ/ ψ ref<br />

bezeichnet wird. Sie ermöglicht<br />

eine verallgemeinerte Darstellung anhand einer Masterkurve,<br />

wie in Bild 04b dargestellt. Die verallgemeinerte Darstellung<br />

der spezifischen Leckage wird folglich durch den funktionalen<br />

Zusammenhang<br />

beschrieben. Die Spaltklasse stellt somit eine charakteristische<br />

Größe für die verschiedenen Maschinentypen dar. Die Streuung der<br />

Punkte innerhalb der jeweiligen Maschinentypen verdeutlicht, dass<br />

die relativen Spalte und somit auch die Spaltklasse für einen<br />

Maschinentyp variieren. Tabelle 2 listet die mittleren, minimalen<br />

und maximalen Werte der Spaltklassen auf, welche im Rahmen der<br />

Datenerhebung ermittelt wurden.<br />

ψψ<br />

ψψ rrrrrr<br />

2-SPINDLIGE<br />

SCHRAUBENPUMPEN<br />

110 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

Spaltklasse<br />

ψ/ψ ref<br />

min.Spaltklasse<br />

(ψ/ψ ref)<br />

) min<br />

max. Spaltklasse<br />

(ψ/ψ ref)<br />

) max<br />

Kolbenpumpen 1.0 0.3 2.0<br />

Exzenterschneckenpumpen<br />

3-spindlige<br />

Schraubenpumpen<br />

5.0 2.9 7.2<br />

8.0 5.2 11.1<br />

Zahnradpumpen 10.0 7.2 13.9<br />

2-spindlige<br />

Schraubenpumpen<br />

15.0 11.2 24.0<br />

Tabelle 2: Werte für die Spaltklassen der untersuchten Maschinentypen<br />

Wie bei der Leckage, fallen auch bei den mechanisch-hydraulischen<br />

Verlusten nicht alle Punkte auf eine Ausgleichsfläche, sondern bilden<br />

einen Streubereich aus. Dieser kann ebenfalls auf die relativen<br />

Spalten zurückgeführt werden, welche die viskose Reibung in den<br />

Spalten beeinflussen. Ferner wird die Streuung durch den dimensionslosen<br />

Verlustfaktor R ρ<br />

hervorgerufen. R ρ<br />

ist vergleichbar mit<br />

einem Druckverlustbeiwert und ist ein Maß für die Trägheitsverluste<br />

(Carnotsche Stoßverluste, Planschverluste), beispielsweise<br />

durch Einschnürung der Strömung oder sprunghafte Querschnittserweiterungen.<br />

Bild 06 stellt den Druckverlustbeiwert R ρ<br />

in Abhängigkeit<br />

des Verdrängervolumens für Exzenterschnecken-, Zahnradund<br />

2-spindlige Schraubenpumpen dar.<br />

Es zeigt sich, dass der Druckverlustbeiwert R ρ<br />

vom Maschinentyp<br />

abhängig ist. Für Exzenterschneckenpumpen ist der Druckverlustbeiwert<br />

am größten und erreicht Werte von über 100. Bei Zahnradpumpen<br />

liegt der Druckverlustbeiwert überwiegend unter einem<br />

Wert von 50. Bei 2-spindligen Schraubenpumpen ist der Druckverlustbeiwert<br />

am geringsten und liegt unter einem Wert von 15. Der<br />

Druckverlustbeiwert R ρ<br />

stellt neben der Spaltklasse die zweite<br />

charakteristische Größe für Verdrängermaschinen dar. Alle<br />

Maschinentypen haben gemein, dass der Druckverlustbeiwert R ρ<br />

hin zu größeren Verdrängervolumen abnimmt und asymptotisch<br />

gegen einen konstanten Wert strebt. Dieses Verhalten zeigt, dass<br />

„große“ Maschinen zunehmend geometrisch ähnlich werden. Bei<br />

„kleinen“ Maschinen ist diese geometrische Ähnlichkeit nicht gegeben.<br />

Denkt man an den Carnotschen Stoßverlust, dann ist R ρ<br />

eine<br />

Funktion des Flächenverhältnisses welches bei „kleinen“ Maschinen<br />

ungünstiger gegenüber „großen“ Maschinen ist.<br />

06 Darstellung von R ρ<br />

über die Maschinengröße für a) Exzenterschnecken-<br />

b) Zahnrad- und c) 2-spindlige Schraubenpumpen<br />

07 Wirkungsgradmuschelkurve mit Isobetriebslinien von<br />

a) einer Zahnradpumpe und b) einer Schraubenpumpe<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 111


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

Nun ist es möglich, den Modellansatz nach Gleichung (24) unter<br />

Berücksichtigung von Gleichung (30) zu einem einheitlichen<br />

Modell des Gesamtwirkungsgrads – mit der Spaltklasse als charakteristische<br />

Größe für unterschiedliche Maschinentypen – weiterzuentwickeln:<br />

Die Modellbeschreibung wird im Folgenden verwendet, um<br />

zwei wichtige Ziele der einheitlichen Modellierung anhand von<br />

Anwendungsbeispielen zu veranschaulichen: Erstens zeigt das<br />

Modell, dass für unterschiedliche Betriebsbereiche verschiedene<br />

Maschinentypen energetisch verteilhaft sind. In Bild 07<br />

sind in diesem Sinne die Gesamtwirkungsgrade in Abhängigkeit<br />

von Reynoldszahl und spezifischem Förderdruck für Zahnradpumpen<br />

und 2-spindlige Schraubenpumpen als Muscheldiagramm<br />

dargestellt. Für die Spaltklasse und den Druckverlustbeiwert<br />

R ρ<br />

sind jeweils die mittleren Werte aus Tabelle 2 eingesetzt.<br />

Die Betriebspunkte von Pumpen (Δp, Q, ρ, ν) i<br />

werden<br />

durch den Förderdruck, Volumenstrom und das Medium festgelegt.<br />

In den Muscheldiagrammen können die Betriebspunkte<br />

durch Variation von Drehzahl n und Verdrängervolumen V anhand<br />

von Isolinien dargestellt werden. Zunächst wird erkennbar,<br />

dass es für jeden Betriebspunkt ein optimales Verdrängervolumen<br />

V opt<br />

und eine optimale Drehzahl n opt<br />

gibt. Ferner ist ersichtlich,<br />

dass für unterschiedliche Betriebsbereiche verschiedene<br />

Maschinentypen energetisch vorteilhaft sein können. Für<br />

a)<br />

100 000 1e5<br />

DREHZAHL in rrrrrr<br />

10 000 1e4<br />

1000 1e3<br />

100 1e2<br />

ψψ ψψ ref = 8<br />

10<br />

12<br />

1e1 10<br />

0<br />

0.001<br />

10 -3 0.01<br />

10 -2 0.10<br />

-1 10 1 0 10<br />

1<br />

VERDRÄNGERVOLUMEN in ll<br />

nn<br />

ΔΔΔΔ = 50 bar<br />

QQ = 10 m 3 /h<br />

νν = 100 cSt<br />

RR ρρ = 12<br />

κκΔpp ≈ 0<br />

11.0<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.4<br />

0.2<br />

100 000 10 5 ΔΔΔΔ = 50 bar<br />

11.0<br />

QQ = 10 m 3 /h<br />

10 4<br />

νν = 100 cSt<br />

0.8<br />

10 000 RR ρρ = 5<br />

ψψ/ψψ<br />

12<br />

rrrrrr = 10<br />

20<br />

κκΔpp ≈ 0<br />

0.6<br />

1000<br />

3 50<br />

0.4<br />

nn<br />

100<br />

2<br />

0.2<br />

10<br />

1<br />

0<br />

0.001 10 -3 0.01 10 -2 0.10<br />

-1 10 1 0 10<br />

1 VERDRÄNGERVOLUMEN in ll<br />

DREHZAHL in rrrrrr<br />

b)<br />

08 a) Isobetriebslinien für unterschiedliche Spaltklassen ψ/ψ ref<br />

b) Isobetriebslinien für unterschiedliche Druckverlustbeiwerte R ρ<br />

WIRKUNGSGRAD<br />

WIRKUNGSGRAD<br />

Betriebspunkt 1 erreichen Schraubenpumpen höhere Wirkungsgrade.<br />

Für die Betriebspunkte 2 und 3 sind dagegen Zahnradpumpen<br />

vorteilhaft und erzielen höhere Wirkungsgrade.<br />

Zweitens ermöglicht das Modell nach Gleichung (31), die<br />

Sensivität von Spaltklasse ψ/ψ ref<br />

und Druckverlustbeiwert R ρ<br />

als<br />

charakteristische Größen für unterschiedliche Maschinentypen<br />

zu untersuchen. Bild 08 stellt dahingehend zwei Diagramme<br />

mit jeweils einer Schar von Isobetriebslinien dar. Hierbei sind<br />

Drehzahl und Wirkungsgrad über dem Verdrängervolumen aufgetragen.<br />

Die Scharparameter sind die Spaltklasse ψ/ψ ref<br />

(Bild 08a) und der Druckverlustbeiwert R ρ<br />

(Bild 08b). Der Punkt<br />

höchsten Wirkungsgrads bestimmt die optimale Drehzahl und<br />

das optimale Verdrängervolumen. Der optimale Wirkungsgrad<br />

nimmt bei kleiner werdenden relativen Spalten zu. Des Weiteren<br />

verschieben sich die Punkte optimaler Verdrängervolumina und<br />

Drehzahlen. Bei abnehmenden relativen Spalten nimmt das<br />

optimale Verdrängervolumen zu und die optimale Drehzahl ab.<br />

Angesichts der steigenden Wirkungsgrade lässt sich die Schlussfolgerung<br />

ziehen, dass der Einfluss kleiner werdender Spalte auf<br />

die Leckage gegenüber der steigenden viskosen Reibung überwiegt.<br />

Bei fallenden Druckverlustbeiwerten R ρ<br />

steigen die erreichbaren<br />

Wirkungsgrade erwartungsgemäß. In diesem Fall nehmen<br />

die optimale Drehzahl zu und das optimale Verdrängervolumen<br />

ab. Dieses Verhalten kann auf die quadratische Abhängigkeit<br />

der Trägheitsverluste von der Drehzahl zurückgeführt werden.<br />

Bei steigendem Druckverlustbeiwert R ρ<br />

wirken sich die Trägheitsverluste<br />

stärker auf den Wirkungsgrad aus und kleinere<br />

Drehzahlen werden vorteilhaft.<br />

ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK<br />

Im Rahmen der Untersuchungen wurde eine einheitliche, d. h.<br />

typenunabhängige, Modellbeschreibung des Gesamtwirkungsgrades<br />

für unterschiedliche Verdrängermaschinen für tropfbare<br />

Medien entwickelt. Modellansatz ist die dimensionsanalytische Beschreibung<br />

der Leckage und die physikalische Beschreibung der<br />

mechanisch-hydraulischen Verluste. Es wurden dimensionslose<br />

Kenngrößen bestimmt, die eine kompakte Beschreibung des<br />

Wirkungsgrads ermöglichen. Die Anwendung des Modellansatzes<br />

fand auf Basis einer Datenerhebung unter Herstellern statt. Im<br />

Sinne der Entwicklung eines typenunabhängigen Modells für Verdrängermaschinen<br />

wurde die Spaltklasse ψ/ψ ref<br />

als neue Größe eingeführt,<br />

die eine Charakterisierung der unterschiedlichen Maschinentypen<br />

erlaubt und deren Vergleichbarkeit ermöglicht. Als zweite<br />

charakteristische Größe für Maschinentypen wurde der Druckverlustbeiwert<br />

R ρ<br />

identifiziert.<br />

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DANKSAGUNG<br />

Die hier veröffentlichten Ergebnisse wurden im Rahmen des<br />

VDMA Projektes „Entwicklung eines Verfahrens zur produktbasierten<br />

Effizienzbewertung von Verdrängerpumpen“ erarbeitet.<br />

Unser Dank gilt dem Forschungsfond Pumpen und Systeme für<br />

die Finanzierung sowie den Teilnehmern des projektbegleitenden<br />

Arbeitskreises „ERP Verdrängerpumpen“ für die sehr gute und<br />

konstruktive Zusammenarbeit.<br />

Formelzeichen<br />

Stangenkraft<br />

h l<br />

h s<br />

Δh t<br />

Δh t,s<br />

L<br />

m<br />

M mh<br />

n<br />

Δp<br />

Δp +<br />

P S<br />

Q<br />

Q 1<br />

Q L<br />

C<br />

R μ<br />

R ρ<br />

ρϱ<br />

Re<br />

s<br />

T<br />

v<br />

V<br />

δ(η) mess<br />

δ(η)<br />

η<br />

ηη mess<br />

ηη mh<br />

ηη vol<br />

κκ<br />

μ<br />

νν<br />

ϱρ<br />

ψψ<br />

ψ/ψ ref<br />

Verlustenthalpie<br />

isentrope Enthalpieänderung<br />

Totalenthalpieänderung<br />

isentrope Totalenthalpieänderung<br />

dimensionslose Leckagekonstante<br />

Exponent für Potenzgesetz der spez. Leckage<br />

Massenstrom<br />

mechanisch-hydraulisches Reibmoment<br />

spezifisches Reibmoment<br />

Wellenmoment<br />

Drehzahl<br />

Förderdruck<br />

spezifischer Förderdruck<br />

Wellenleistung<br />

Fördervolumenstrom<br />

saugseitiger Fördervolumenstrom<br />

Leckage<br />

spezifische Leckage<br />

Verlustfaktor des druckdominierenden Verlustterms<br />

Verlustfaktor des viskositätsdominierenden Verlustterms<br />

Druckverlustbeiwert der Trägheitsverluste<br />

Reynoldszahl<br />

Spaltmaß<br />

Zykluszeit<br />

Stangengeschwindigkeit<br />

spezifisches Volumen<br />

Verdrängervolumen<br />

relative Messunsicherheit des Wirkungsgrads<br />

relative Modellunsicherheit des Wirkungsgrads<br />

Gesamtwirkungsgrad<br />

messtechnisch bestimmter Gesamtwirkungsgrad<br />

mechanisch-hydraulischer Wirkungsgrad<br />

volumetrischer Wirkungsgrad<br />

Nachgiebigkeit<br />

dynamische Viskosität<br />

kinematische Viskosität<br />

Dichte<br />

relativer Spalt<br />

Spaltklasse<br />

Winkelgeschwindigkeit<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 113


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

LEBENSDAUER ALS OPTIMIERUNGSZIEL –<br />

ALGORITHMISCHE STRUKTURSYNTHESE AM<br />

BEISPIEL EINES HYDROSTATISCHEN GETRIEBES<br />

Angela Vergé, Philipp Pöttgen, Lena Altherr,<br />

Thorsten Ederer, Univ.-Prof. Peter F. Pelz<br />

Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit sind wichtige Anforderungen bei der<br />

Planung langlebiger technischer Systeme. Meist werden bei<br />

Lebensdaueroptimierungen lediglich einzelne Komponenten vordefinierter<br />

Systeme untersucht. Ob eine optimale Lebensdauer eine gänzlich andere<br />

Systemvariante bedingt, wird nur selten hinterfragt. Technical Operations<br />

Research (TOR) erlaubt es, aus Obermengen technischer Systeme<br />

automatisiert die lebensdaueroptimale Systemstruktur auszuwählen. Der<br />

Artikel zeigt dies am Beispiel eines hydrostatischen Getriebes.<br />

Autoren: Angela Vergé, Philipp Pöttgen, Lena Altherr, Thorsten Ederer, Univ.-Prof.<br />

Peter F. Pelz, Institut für Fluidsystemtechnik, Technische Universität Darmstadt<br />

114 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

EINFÜHRUNG<br />

Die Verfügbarkeit von technischen Systemen ist neben der Effizienz<br />

und den Kosten das wichtigste Entscheidungskriterium für oder gegen<br />

eine Systemvariante. Durch eine Reduzierung der Ausfallzeit bzw. eine<br />

Erhöhung der Lebensdauer der einzelnen Komponenten wird die<br />

Verfügbarkeit des Systems gesteigert. Eine hohe Lebensdauer bedeutet<br />

eine sichere Funktion, welche heute gefordert ist (DIN EN ISO 13849),<br />

beeinflusst aber auch den ökonomischen Wert des Systems: Ist eine<br />

Komponente kostengünstig, muss aber aufgrund der geringen Lebensdauer<br />

oft erneuert werden, kann dies hohe Ausfallkosten durch Systemstillstände<br />

verursachen. In einem solchen Fall kann es für den Betreiber<br />

lohnender sein, eine in den Anschaffungskosten teurere, aber<br />

in ihrer Lebensdauer verbesserte Komponente anzuschaffen.<br />

Betrachtet man heute Lebensdauerberechnungen, werden bei<br />

diesen die einzelnen Komponenten für eine vordefinierte Systemtopologie<br />

in den Mittelpunkt gestellt und optimiert. Unbeantwortet<br />

bleibt zumeist jedoch die Frage, ob das Ziel „hohe Verfügbarkeit“<br />

eine ganz andere Topologie, d. h. eine gänzlich andere Systemvariante<br />

bedingt. Mit Technical Operations Research – TOR – existiert<br />

eine Methodik, welche algorithmisch die lebensdaueroptimale<br />

Systemstruktur findet. TOR hat seinen Ursprung an der TU Darmstadt<br />

genommen. Es ist ein Ergebnis des Sonderforschungsbereichs<br />

805 „Beherrschung von Unsicherheit in lasttragenden Systemen<br />

des Maschinenbaus“.<br />

Ziel der Methode ist es, Modelle und Algorithmen zur Strukturfindung<br />

von komplexen technischen Systemen bereitzustellen.<br />

Hierbei können vom Anwender unterschiedliche Gütekriterien wie<br />

Kosten, Effizienz oder Verfügbarkeit definiert werden. Diese werden<br />

in der Optimierung automatisiert gegeneinander abgewogen. So<br />

wird für den Anwender in kurzer Zeit ein optimaler Lösungsvorschlag<br />

generiert. Die TOR-Methodik wurde bereits zur Optimierung<br />

verschiedener technischer Systeme, wie Heizungs- [Pöt15] oder<br />

Lüftungssysteme [Scä15] eingesetzt. Fernziel ist die vollautomatische<br />

Systemauslegung auf Knopfdruck.<br />

ALGORITHMISCHE SYNTHESE EINES<br />

VERSCHLEISSOPTIMALEN HYDROSTATISCHEN<br />

GETRIEBES<br />

Als Anwendungsbeispiel wird eine hydraulische Schaltung mittels<br />

der TOR-Methodik optimiert. Das Optimierungsmodell basiert auf<br />

Techniken der linearen Optimierung, die bereits erfolgreich in der<br />

Logistik, Produktionsplanung oder zur Erstellung von Fahrplänen<br />

[Suh05] eingesetzt werden, und die nun auch bei der Strukturierung<br />

technischer Systeme Anwendung finden. In diesem neuen<br />

Kontext ermöglicht diese Technik die algorithmische Synthese von<br />

hydraulischen Systemen [Doe14]. Die Modellbildung erfordert ein<br />

systematisches Vorgehen, da vor der Optimierung alle Randbedingungen<br />

bekannt sein müssen. Die TOR-Pyramide (Bild 01) verdeutlicht<br />

die einzelnen Schritte. Am Beispiel des hydrostatischen<br />

Getriebes werden die ersten vier Schritte behandelt.<br />

Schritt 1: Im ersten Schritt wird die Funktion des zu optimierenden<br />

Systems beschrieben. Diese ist durch einen Lastzyklus gegeben,<br />

den ein Kolben während des Betriebs eines hydrostatischen Getriebes<br />

ausführen soll. Das Ausfahren des Kolbens erfolgt gegen eine Last<br />

F aus<br />

bei geringer Geschwindigkeit V aus<br />

. Das Einfahren der Kolben-<br />

01 Die 7 Schritte der TOR-Methodik<br />

1. WAS IST DIE FUNKTION?<br />

2. WAS IST MEIN ZIEL?<br />

3. WIE GROß IST DAS SPIELFELD?<br />

4. TOR SUCHT DAS OPTIMALE SYSTEM!<br />

5. VERIFIZIERE MIT MODELICA!<br />

6. VALIDIERE!<br />

7. REALISIERE!<br />

stange erfolgt anschließend gegen eine deutlich geringere Kraft F ein<br />

bei höherer Geschwindigkeit V ein<br />

. Zur Versorgung des Kolbens steht<br />

eine Konstantdruckleitung zur Verfügung (vgl. Bild 02).<br />

Schritt 2: Das Optimierungsziel wird festgelegt. Das Ziel ist immer<br />

subjektiv und liegt im Spannungsfeld zwischen Aufwand und Verfügbarkeit.<br />

Die Verfügbarkeit des Systems wird neben Spontanausfällen<br />

seiner Komponenten auch durch deren Verschleiß beeinflusst. Im<br />

Beispiel soll erosiver Verschleiß der verbauten Proportionalventile<br />

infolge stark partikelbeladenen Öls betrachtet werden. Der abrasive<br />

Verschleiß infolge des Eintauchens des Ventilschiebers in die Hülse<br />

wird vernachlässigt. Ist die Funktion eines Ventils durch dessen Verschleiß<br />

nicht mehr gewährleistet, muss dieses ausgetauscht werden.<br />

Für die Optimierung werden zwei unterschiedliche Zielstellungen<br />

betrachtet: (i) der ununterbrochene Systembetrieb der Maschine ohne<br />

einen wartungsbedingten Ausfall soll so lange wie möglich gewährleistet<br />

sein. Hierbei steht die Verfügbarkeit des Systems im Vordergrund,<br />

der Aufwand wird zunächst nicht berücksichtigt. (ii) geringster<br />

Materialeinsatz, d. h. über die gesamte Lebensdauer der Maschine<br />

sollen so wenige Ventile wie möglich eingesetzt werden. Dies schließt<br />

sowohl die anfangs gekauften Ventile als auch die später durch alterungsbedingten<br />

Ausfall auszutauschenden Ventile mit ein. Bei dieser<br />

Zielstellung wird ein Gleichgewicht zwischen der Verfügbarkeit und<br />

dem zu betreibenden Aufwand hergestellt.<br />

Schritt 3: Der Algorithmus der Methode TOR kann verschiedene<br />

Ventile aus einem vorgegebenen Komponentenbaukasten wählen<br />

und verschalten, d. h. er schafft die Struktur. Welche Komponenten<br />

für das optimale Gesamtsystem in beliebiger Kombination verschaltet<br />

werden dürfen, wird in diesem Schritt festgelegt. Das Spielfeld<br />

zur Optimierung besteht im Anwendungsbeispiel aus vier<br />

2/2-Wege-Proportionalventilen und vier 2/2-Wege-Schaltventilen<br />

(Bild 02). Die funktionsrelevanten Eigenschaften dieser Komponenten<br />

werden durch charakteristische Kurven im Optimierungsprogramm<br />

hinterlegt. Die Ventile können zwischen den Anschlüssen<br />

an der Druckversorgung, am Tank und am Kolben beliebig miteinander<br />

verschaltet werden. Die Emulation eines 4/3-Wege-Proportionalventils<br />

– hier mit getrennten Steuerkanten – steht genauso zur<br />

Auswahl wie der Einsatz einer Parallel- oder Reihenschaltung. Die<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 115


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

Entscheidung, welche Komponente wirklich benötigt und wie sie<br />

gegebenenfalls verschaltet wird, trifft der Lösungsalgorithmus.<br />

Schritt 4: Nach Vorgabe von Funktion, Ziel und Spielfeld findet der<br />

Algorithmus die unter diesen Bedingungen optimale Systemstruktur.<br />

Die Optimierung wird nicht nur anhand eines einzelnen<br />

Systemmodels durchgeführt, sondern die Obermenge aller möglichen<br />

Systeme betrachtet. Der Löser trifft zeitgleich eine Entscheidung<br />

für die Komponentenauswahl sowie für ihre Verschaltung für einen<br />

Betriebspunkt im so konstruierten System.<br />

SPIELFELD<br />

A<br />

P<br />

VERSCHLEISS ALS EVOLUTIONSPROZESS<br />

B<br />

T<br />

FF aaaaaa<br />

VV aaaaaa<br />

FF eeeeee<br />

VV eeeeee<br />

Eine Systemoptimierung hinsichtlich Lebensdauer benötigt eine<br />

analytische Abbildung der im System vorliegenden Alterungs- bzw.<br />

Verschleißprozesse. Bei der algorithmischen Strukturfindung muss<br />

der im Betrieb auftretende Verschleiß berechenbar und mit anderen<br />

Betriebspunkten vergleichbar dargestellt werden.<br />

Verschleiß, als Überbegriff für alle Alterungsvorgänge, ist ein<br />

Sättigungsprozess, der im Allgemeinen eineindeutig über die Änderung<br />

einer Funktionsgröße a erfasst werden kann<br />

Der Separationsansatz auf der rechten Seite von Gleichung (2) ist<br />

für die meisten technischen Prozesse gültig. In Bild 03 sind zur<br />

Veranschaulichung drei Verschleißprozesse bei jeweils konstanter<br />

Prozessführung dargestellt. Die Rate K mit der Dimension 1/Zeit<br />

KRAFT<br />

Es wird angenommen, dass die zeitliche Änderung des Verschleißes<br />

F selbstähnlich ist und nur über die von Betriebsparametern<br />

abhängige Rate K skaliert wird. In dem Wissen, dass eine konstante<br />

Prozessführung (z. B. für alle Zeiten konstanter Ventildurchfluss)<br />

technisch nicht sinnvoll ist, wird diese hier dennoch zur Veranschaulichung<br />

gezeigt. Da Verschleiß sich immer kumulativ [Pal24]<br />

[Min45] entwickelt, gilt für die Verschleißrate die Evolutionsgleichung<br />

STANGEN-<br />

GESCHWINDIGKEIT<br />

FF<br />

VV<br />

AUSFAHREN<br />

ZEIT<br />

EINFAHREN<br />

AUSFAHREN<br />

EINFAHREN<br />

02 Funktion des zu optimierenden Systems und Spielfeld<br />

bestehend aus einem Baukasten möglicher Ventile, deren Verschaltung<br />

der Algorithmus vornehmen muss<br />

ZEIT<br />

ist dann konstant. Eine kleine Verschleißrate impliziert einen<br />

schnelleren Verschleiß und umgekehrt.<br />

FF ≔ aa tt − aa MMMMMM<br />

aa MMMMMM − aa MMMMMM<br />

1.0<br />

ÄNDERUNG FUNKTIONSGRÖßE<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.4<br />

0.2<br />

KK > KK RRRRRR<br />

KK = KK RRRRRR<br />

KK < KK RRRRRR<br />

0<br />

10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6<br />

03 Sättigungsprozess mit drei Verschleißraten bei<br />

konstanter Prozessführung<br />

ZEIT tt in sec.<br />

Durch das Integral über (1-F ) wird eine mittlere Verschleißzeit<br />

definiert. Sie ist geometrisch als die von der Verschleißkurve, sowie<br />

den Linien F = 1 und t = 0 eingeschlossene Fläche gegeben. Die<br />

mittlere Verschleißzeit τ hat die Dimension einer Zeit und ist ein<br />

Synonym der Rate K~1/τ. Bei der Skalierung der Prozesszeit t mit<br />

der mittleren Verschleißzeit τ ergibt sich für die dimensionslose<br />

Zeit s<br />

oder für konstante Prozessführung mit K = const.<br />

Bei einem zeitlich veränderlichen Prozess, K = K (Prozess(t)), folgt<br />

für die dimensionslose Zeit<br />

In jedem Fall ergibt sich für Gleichung (2)<br />

Bild 03 zeigt den vollständigen Verschleißprozess. Technisch relevant<br />

ist aber nur der beginnende Verschleiß für s ≤≤ 1. Für diesen<br />

gelten die asymptotischen Eigenschaften<br />

(4)<br />

116 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

Kern der Berechnung ist die dimensionslose Zeit s. Gleichung (4)<br />

verdeutlicht die Bedeutung der Reaktionsrate bei der Bestimmung<br />

der dimensionslosen Zeit: Bei hoher Verschleißrate K wird „die reale<br />

Verschleißzeit t gestaucht“ bei geringer Verschleißrate wird „die reale<br />

Verschleißzeit t gedehnt“, sodass die dimensionslose Verschleißzeit<br />

aus Gleichung (6) davon unbeeinflusst bleibt.<br />

VERSCHLEISSRATE BEI HYDRAULISCHEN<br />

VENTILEN<br />

Kern der Verschleißberechnung aus Gleichung (4) und (7) ist<br />

die Rate K. Hierzu wurden aufbauend auf experimentellen<br />

Ergebnissen vom IFAS, RTWH Aachen, [Scu14] folgende<br />

Überlegungen validiert:<br />

Δpp, UU mmmmmm<br />

cc VV<br />

AA SS<br />

AA mmmmmm<br />

AA SS + ΔAA<br />

dd ~ VENTIL-<br />

GRÖSSE<br />

Damit ist die Verschleißrate eine Funktion der Druckdifferenz Δp,<br />

der maximalen Ventilöffnung A max<br />

, der Flüssigkeitsdichte ρ, der<br />

dimensionslosen Größen relativer Ventilöffnungsquerschnitt S, sowie<br />

Volumenanteil der Feststoffbeladung c v<br />

: K = K (Δp, A max<br />

, ρ, S, c v<br />

).<br />

Dabei wurde angenommen, dass die Partikel sehr viel kleiner als<br />

A sind und immer gleiche Materialien betrachtet werden (Ähnlichkeit<br />

im Material). Schumacher [Scu14] zeigt, dass die kinematische<br />

Ölviskosität ν keinen signifikanten Einfluss auf den<br />

Verschleiß hat. Eine Dimensionsanalyse [Spu92] führt auf den äquivalenten<br />

Zusammenhang<br />

(11)<br />

Der maximale Öffnungsquerschnitt ist im Wesentlichen durch die<br />

Schiebergröße d bestimmt (vgl. Bild 04), sofern der Schieberweg<br />

u max<br />

durch den Aktor festgelegt und größenunabhängig ist.<br />

Der funktionale Zusammenhang von K +<br />

(S, c v<br />

) kann aus den IFAS-<br />

Messungen [Scu14] im Sinne einer Auswertung nach Gleichung<br />

(11) verallgemeinert werden. Das Ergebnis, die dimensionslose<br />

Verschleißrate K +<br />

(S, c v<br />

) als Funktion der relativen Ventilöffnung S<br />

und des Volumenanteils c v<br />

, zeigt Bild 05. Die dimensionslose Verschleißrate<br />

K +<br />

wächst stark mit abnehmendem relativem Ventilöffnungsquerschnitt<br />

S und zunehmendem Volumenanteil der<br />

Feststoffbeladung c v<br />

, weshalb trotz des Größeneinflusses in<br />

Gleichung (11) oft ein kleines Ventil mit großer Öffnung vorteilhaft<br />

sein kann. Dieser Schluss war wesentliches Ergebnis der Aachener<br />

Arbeit.<br />

04 Zum Verschleißvorgang bei einem Ventil<br />

Mit der Definition des relativen Ventilöffnungsquerschnitts als<br />

ist für die Teilkomponente „Ventil“ mit der Teilfunktion „Druck absenken“<br />

infolge des Carnot‘schen Stoßverlustes der Druckverlust<br />

proportional dem Quadrat des Volumenstroms und umgekehrt<br />

proportional dem Quadrat des Ventilöffnungsquerschnitts:<br />

(10)<br />

Dadurch ist ein eindeutiger funktionaler Zusammenhang zwischen<br />

Druckverlust, Volumenstrom und gesamtem Ventilöffnungsquerschnitt<br />

A S<br />

+ ΔA gegeben (Bild 04). A S<br />

bezeichnet dabei die zu<br />

stellende Ventilfläche und ΔA die Zunahme der Offenfläche infolge<br />

von erosivem Verschleiß. Verschleißursächlich ist das Auftreffen<br />

von suspensierten Partikeln auf die Ventilsteuerkanten. Die<br />

Aufprall geschwindigkeit ist von der Größenordnung der maximalen<br />

Strömungsgeschwindigkeit U max<br />

.<br />

05 Dimensionslose Verschleißrate K +<br />

(S, c V<br />

) als Funktion des Ventilöffnungsquerschnitts<br />

und Feststoffbeladung<br />

Für die Implementierung des Verschleißmodells in die algorithmische<br />

Strukturfindung wird als Optimierungsgröße bei der<br />

Betrachtung des hydrostatischen Getriebes die verschleißbedingte<br />

Änderung des Ventilöffnungsquerschnitts ΔA herangezogen, wobei<br />

sich die Änderung maßgeblich auf den Hubweg u mit dem Materialabtrag<br />

Δu auswirkt. Der Verschleiß lässt sich nach Gleichung (7)<br />

über Trennung der Veränderlichen für beliebige Prozesse<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 117


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

bestimmen. Anhand der Messungen am IFAS [Scu14] und dem<br />

Ergebnis aus Gleichung (11) ergibt sich die Verschleißfunktion<br />

zu<br />

Äquivalent kann die Verschleißfunktion F eineindeutig durch die<br />

Änderung einer Funktionsgröße a nach Gleichung (1) erfasst werden.<br />

Als Funktionsgröße wird hier die Druckverstärkung V pu<br />

nach<br />

Schumacher [Scu14] gewählt<br />

(13)<br />

Mit V pu,end<br />

= 0 ergibt sich aus Gleichung (12) und (13), analog zu den<br />

Erkenntnissen von Schumacher [Scu14], die relative Druckverstärkung<br />

des verschlissenen Ventils<br />

v<br />

(14)<br />

Mit der Definition der Druckverstärkung<br />

ergibt sich der Materialabtrag zu<br />

MATHEMATISCHES PROGRAMM<br />

(16)<br />

Die TOR-Methodik erlaubt es, automatisiert die optimale Struktur<br />

für ein hydrostatisches Getriebe zu finden. Hierzu werden<br />

Funktion, Ziel und Spielfeld aus den Schritten 1-3 der TOR Pyramide<br />

in einem Optimierungsmodell abgebildet. Als mathematische<br />

Modellierungssprache dient ein gemischt-ganzzahliges<br />

nichtlineares Programm (MINLP). Die Menge aller zulässigen<br />

Systeme wird dabei sowohl durch kontinuierliche Entscheidungsvariablen<br />

(Parameter, physikalische Größen) als auch<br />

durch diskrete Entscheidungsvariablen (Kauf-, Schaltentscheidungen)<br />

kodiert. Die Beschreibung der kombinatorischen<br />

Zusammenhänge und der physikalisch-technischen Nebenbedingungen<br />

erfolgt in Form von algebraischen Gleichungen<br />

und Ungleichungen.<br />

Das Spielfeld ist ein Netzwerk mit optionalen Komponenten.<br />

Abstrakt kann es durch einen Graphen<br />

G = (V,E) (17)<br />

mit Knotenmenge V und Kantenmenge E beschrieben werden.<br />

V repräsentiert dabei die Menge der Anschlüsse aller Komponenten.<br />

Die Kanten E sind eine Teilmenge von V × V, d. h. sie verbinden<br />

zwei Anschlüsse miteinander. Sie repräsentieren Komponenten<br />

wie Ventile oder Rohre. „Innere Kanten“ verbinden die Anschlüsse<br />

desselben Ventils und tragen dessen physikalisch-technische<br />

Modellierung. „Äußere Kanten“ identifizieren Anschlüsse miteinander,<br />

d. h. sie wirken als ideale verlustfreie Rohre.<br />

Den Knoten und Kanten des Graphen werden physikalische<br />

Größen zugeordnet. Durch die Kanten fließt ein quasistationärer<br />

Volumenstrom Q. Auf inneren Kanten müssen zudem technische<br />

Informationen hinterlegt werden. Beispielsweise dient eine<br />

Binärvariable als Indikator für den Öffnungszustand eines<br />

Schaltventils, während eine kontinuierliche Variable den Hub<br />

eines Regelventils beschreibt. Knoten können als Messpunkte im<br />

System interpretiert werden und tragen Potentialgrößen wie den<br />

Druck p.<br />

Auch die physikalischen Gleichungen lassen sich auf dem<br />

Graphen abbilden. An jedem Knoten gilt die Kontinuitätsgleichung,<br />

der Volumenstrom ist erhalten:<br />

Die Summe der Volumenströme Q i,n<br />

, die über eine Kante (i,n) in einen<br />

Knoten n hineinfließen, muss gleich der Summe der Volumenströme<br />

Q n,j<br />

sein, die aus dem Knoten n hinausfließen. Die Summen indizes<br />

In(n) und Out(n) bezeichnen dabei die Menge der Vorgängerknoten,<br />

bzw. die Menge der Nachfolgerknoten von n.<br />

Auch die Druckfortpflanzung wird im Modell abgebildet. Der<br />

Druck wird entlang einer Verbindung (i,j) propagiert<br />

p j<br />

– p i<br />

= Δp.(19)<br />

Auf inneren Kanten ergibt Δp sich aus der Komponentencharakteristik<br />

und auf äußeren Kanten gilt Δp = 0.<br />

In einem nächsten Schritt werden Topologie-Freiheitsgrade eingeführt.<br />

Allen Kanten wird eine binäre Entscheidungsvariable x zugeordnet.<br />

Bei inneren Kanten ist sie ein Indikator für den Kauf einer<br />

Komponente (0: kein Kauf, 1: Kauf), bei äußeren Kanten zeigt sie eine<br />

Verbindung von Komponenten an (0: Verbindung nicht vorhanden,<br />

1: Verbindung vorhanden). Die Topologie-Freiheitsgrade spiegeln<br />

sich auch in den Nebenbedingungen wider. Der Volumenstrom<br />

durch eine nichtexistente Komponente oder Verbindung (i,j) muss<br />

verschwinden:<br />

Entlang einer inneren Kante wird der Druck erhöht, entlang<br />

einer äußeren Kante pflanzt er sich unverändert fort. Beides<br />

trifft allerdings nur zu, wenn die Verbindung tatsächlich<br />

aufgebaut wird. Andernfalls sind die beiden Drücke unabhängig<br />

voneinander:<br />

Diese logischen Implikationen müssen in der Modellformulierung<br />

auf die Form von algebraischen Gleichungen oder Ungleichungen<br />

gebracht werden. Es ist möglich, mit linearen Termen auszukommen,<br />

sofern alle Variablen beschränkt sind. Dies führt zu sogenannten<br />

Big-M Bedingungen, wobei M für eine hinreichend große Zahl<br />

118 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

steht, die sich aus den Variablenschranken ableiten lässt. Für den<br />

Volumenstrom ergibt sich lediglich eine optionale obere Schranke,<br />

während die Druckfortpflanzungsgleichung in zwei abschaltbare<br />

Ungleichungen zerfällt:<br />

Q i,j<br />

≤ M Q<br />

⋅ x i,j<br />

, (22)<br />

p j<br />

– p i<br />

– Δp ≤ M p<br />

⋅ x i,j<br />

,(23)<br />

p j<br />

– p i<br />

– Δp ≥ –M p<br />

⋅ x i,j<br />

.(24)<br />

Die nichtlinearen Nebenbedingungen in den Komponentenbeschreibungen,<br />

z. B. in den Ventilkennfeldern, werden durch<br />

stückweise Linearisierung in näherungsweise äquivalente<br />

gemischt-ganzzahlige lineare Formulierungen überführt. Dabei<br />

kann der resultierende Approximationsfehler im Übersetzungsschritt<br />

durch die Anzahl der Stützstellen kontrolliert<br />

werden. Durch die stückweise Linearisierung entsteht ein Mixed-<br />

Integer-Linear-Programm (MILP).<br />

MINIMALER VERSCHLEISS ALS<br />

ZIELFUNKTION IN DER ALGORITHMISCHEN<br />

STRUKTURSYNTHESE MIT TOR<br />

Weitere nichtlineare Gleichungen, welche durch stückweise<br />

Linearisierung in das MILP integriert werden, beschreiben den<br />

Verschleiß eines jeden Regelventils. Zur Illustration der<br />

algorithmischen Systemsynthese werden zwei unterschiedliche<br />

Zielstellungen betrachtet: (i) Es soll das System gefunden werden,<br />

das unter den gegebenen Randbedingungen die maximal<br />

mögliche ununterbrochene Betriebszeit ermöglicht. (ii) Es soll<br />

das System synthetisiert werden, das den minimalen<br />

Materialeinsatz verspricht. In der ersten Zielstellung wird der<br />

ununterbrochen mögliche Systembetrieb der Maschine durch die<br />

Zeitdauer bis zum ersten notwendigen Austausch eines der<br />

Ventile des Systems begrenzt. In der Zielfunktion des Modells<br />

wird daher das Maximum des Verschleißes aller Regelventile<br />

berechnet und minimiert:<br />

a)<br />

ENTSCHEIDUNGSBAUM<br />

FÜR UNTERSCHIEDLICHE<br />

STRUKTURLÖSUNGEN<br />

b)<br />

DISKRETER<br />

ITERATIONSPROZSS<br />

A<br />

A<br />

B C<br />

STRUKTUR-<br />

VARIANTE A,B,C<br />

KEINE LÖSUNGEN<br />

VERSCHLEISS<br />

B<br />

C<br />

X<br />

DUALE SCHRANKE<br />

RECHENZEIT<br />

06 a) Schematische Darstellung des Lösungsbaums; b) Verlauf einer Optimierungstechnik<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 119


ANTRIEBE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

AUSFAHREN<br />

07 Topologie der Lösung für eine möglichst lange Betriebszeit (Zielstellung (i))<br />

(25)<br />

In einem zweiten Modell soll mit der zweiten Zielstellung das<br />

System gefunden werden, das den Materialeinsatz minimiert, der<br />

zum Betrieb des Getriebes nötig ist. Dies erfordert weitere<br />

ganzzahlige Entscheidungsvariablen b Ventil<br />

, die für jedes<br />

Regelventil angeben, wie oft dieses während des betrachteten<br />

Zeitraums aufgrund von zu starkem Verschleiß ausgetauscht<br />

werden muss. Wird ein Ventil beispielsweise zu Beginn gekauft<br />

und innerhalb des Betrachtungshorizonts dreimal ausgetauscht,<br />

ergibt sich b Ventil<br />

= 4. Wann ein Regelventil ausgetauscht werden<br />

muss, wird dabei durch eine wählbare Verschleißgrenze, in<br />

diesem Beispiel durch einen maximalen Materialabtrag Δu max<br />

,<br />

festgelegt. Die folgende Nebenbedingung, die für jedes zur<br />

Auswahl stehende Regelventil jeweils einmal im Modell enthalten<br />

ist, stellt sicher, dass mindestens so viele Proportionalventile<br />

während des Betrachtungszeitraums gekauft werden, wie<br />

innerhalb diesem verschlissen werden:<br />

(26)<br />

Die Zielfunktion des Modells ist für die Zielstellung „minimaler<br />

Materialeinsatz“ gegeben durch<br />

EINFAHREN<br />

d. h. die Summe aus gekauften Regel- und Schaltventilen wird<br />

minimiert.<br />

DER WEG ZUM GLOBALEN OPTIMIUM<br />

Nachdem das Optimierungsmodell als MILP aufgestellt wurde, kann<br />

nun in Schritt 4 der TOR-Pyramide (vgl. Bild 01) die optimale<br />

Systemstruktur gefunden werden. Alle Entscheidungsvariablen im<br />

MILP werden vom Optimierer so gesetzt, dass einerseits alle gestellten<br />

Nebenbedingungen erfüllt werden können, andererseits der Wert der<br />

Zielfunktion minimiert wird. Die Struktur des vorliegenden Optimierungsproblems<br />

kann dabei als Entscheidungsbaum (Bild 06a) dargestellt<br />

werden. Jede diskrete Entscheidung für oder gegen den Einsatz<br />

eines Ventils oder für oder gegen eine Schaltungsvariante führt in einen<br />

neuen Ast des Entscheidungsbaums. Jeder Ast führt auf der unteren<br />

Ebene des Baums zu einer Variablenbelegung, welche hinsichtlich der<br />

Zielfunktion gut oder schlecht sein kann. Kann infolge einer diskreten<br />

Entscheidung die Funktion nicht mehr erfüllt werden, so existiert im<br />

gesamten folgenden Ast kein zulässiges System mehr. Die beste bisher<br />

gefundene Optimallösung für eine Belegung der Entscheidungsvariablen<br />

ist eine sogenannte „Primallösung“ des Optimierungsproblems.<br />

Die spezielle Formulierung des Optimierungsproblems generiert auf<br />

dem Weg durch den Lösungsbaum eine weitere Information, welche<br />

angibt, wie gut die beste Lösung höchstens sein kann. Diese „duale<br />

Schranke“ sagt: „Besser geht’s nicht!“ [Pel13]. Treffen sich Primallösung<br />

und duale Schranke, so ist eine Lösung gefunden, die nicht mehr<br />

verbessert werden kann, auch wenn bisher noch nicht der gesamte<br />

Entscheidungsbaum erforscht ist (Bild 06a). Damit liefert die diskrete<br />

Optimierung mittels TOR immer ein globales Optimum im Gegensatz<br />

zu anderen Optimierungsstrategien wie genetischen Algorithmen oder<br />

vielen nichtlinearen Optimierungsverfahren. Die Güte eines Systems<br />

120 <strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong>


ANTRIEBE<br />

kann quantifiziert werden, was eine wesentliche Richtschnur im<br />

Systementstehungsprozess bedeutet.<br />

ALGORITHMISCH GEFUNDENE STRUKTUREN<br />

FÜR ZIEL (I), (II)<br />

Obwohl das Spielfeld mit einer recht geringen Anzahl an<br />

Ventilen gefüllt ist, gibt es bereits über zwanzig<br />

Kombinationsmöglichkeiten, die eine Funktionserfüllung des<br />

hydrostatischen Getriebes gewährleisten. Hierbei kann die<br />

Schaltung der Ventile zusätzlich noch variieren. Die Auswahl<br />

der optimalen Topologie ist nicht mehr intuitiv bestimmbar<br />

und der menschliche Experte wird überfordert sein, in<br />

endlicher Zeit eine globaloptimale Struktur zu finden. Die<br />

durch die algorithmische Systemsynthese mit TOR gefundene<br />

Optimal lösung für die Zielstellung „maximale ununterbrochene<br />

Betriebszeit“ ist zudem alles andere als vorhersehbar<br />

(Bild 07). Alle vier zur Verfügung stehenden Proportionalventile<br />

wurden gewählt, sowie drei der im Baukasten verfügbaren<br />

Schaltventile. Reflektiert man diese Auswahl, so erkennt man,<br />

dass TOR die Belastung möglichst gleichmäßig auf alle Ventile<br />

verteilt, sodass die Laufzeit bis zum ersten verschleißbedingten<br />

Ausfall maximal wird. Im Vergleich zu einer üblichen Schaltung<br />

mit einem 4/3-Proportionalventil wird die Systemlebensdauer<br />

mit der Schaltung aus Bild 07 um den Faktor 16 erhöht!<br />

Für Zielstellung (ii) (geringster Materialeinsatz) entsteht<br />

unter Berücksichtigung eines erweiterten Spielfelds mit Proportionalventilen<br />

unterschiedlicher Größen eine Topologie,<br />

welche zwei Proportional- und zwei Schaltventile verwendet<br />

(Bild 08). Diese werden so eingesetzt, dass in jedem Lastfall<br />

tankseitig die Drosselung erfolgt. Die Proportionalventile<br />

werden über die Lebensdauer jeweils drei bzw. vier Mal ausgetauscht.<br />

Inklusive einmaligen Ankaufs von Proportionalund<br />

Schaltventilen zu Beginn werden also insgesamt nur 11<br />

Ventile benötigt. Zum Vergleich müsste ein 4/3-Proportionalventil<br />

34 Mal ausgetauscht werden. Die häufigen Ventilwechsel<br />

sind auf den Verschmutzungsgrad des Öls zurückzuführen. Die<br />

Reinheitsklasse des im Beispiel verwendeten Öls entspricht in<br />

etwa 14/12/8.<br />

AUSFAHREN<br />

EINFAHREN<br />

08 Topologie des durch den Algorithmus auf minimalen Materialeinsatz<br />

optimierten hydrostatischen Getriebes (Zielstellung (ii))<br />

FAZIT<br />

Technische Systeme entstehen im Spannungsfeld von Verfügbarkeit<br />

und Nachhaltigkeit. Bei Lebensdaueroptimierungen werden meist<br />

nur einzelne Komponenten vordefinierter Systeme untersucht. Dabei<br />

wird nicht berücksichtigt, dass eine Änderung der Systemtopologie die<br />

Verfügbarkeit des Systems erhöhen kann. Die Methoden des<br />

Technical Operations Research (TOR) erlauben den Vergleich einer<br />

Obermenge technischer Systeme und schließen somit die Bewertung<br />

verschiedener Topologien hinsichtlich der Zielfunktion ein. Sind die<br />

Funktion und das Ziel, in diesem Fall entweder eine maximale<br />

Lebensdauer oder minimaler Materialeinsatz während der Einsatzzeit,<br />

bekannt, ist TOR in der Lage aus einem gegebenen Spielfeld die beste<br />

Systemtopologie auszuwählen. Basierend auf einer analytischen<br />

Beschreibung von Betriebsverhalten und Verschleißprozessen<br />

können algorithmisch verschiedene Topologien hinsichtlich ihrer<br />

Lebensdauer bewertet und das geeignete System automatisiert<br />

strukturiert werden. Im Vergleich zu einem Getriebe mit einem<br />

4/3-Proportionalventil, hat ein mit TOR geplantes System eine<br />

16-fach höhere Lebensdauer. Sollen möglichst wenige Komponenten<br />

über die Laufzeit hinweg aufgrund von Verschleiß ausgetauscht<br />

werden, schafft TOR eine Systemstruktur, die mit 11 Ersatzventilen<br />

auskommt. Ein einzelnes 4/3-Proportionalventil müsste hingegen 34<br />

Mal ausgetauscht werden. Das vorgestellte Beispiel bietet die Grundlage<br />

um die TOR Methodik zur Auslegung von allgemeinen hydraulischen<br />

Systemen zu nutzen.<br />

DANKSAGUNG<br />

Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft<br />

DFG für die Finanzierung dieser Forschung im Sonderforschungsbereich<br />

(SFB) 805 “Beherrschung von Unsicherheit in<br />

lasttragenden Systemen des Maschinenbaus”.<br />

Literaturhinweise:<br />

[Doe14] B. Dörig, T. Ederer, P. Hedrich, U. Lorenz, P. Pelz, P. Pöttgen,<br />

“Technical Operations Research (TOR) exemplified by a Hydrostatic Power<br />

Transmission System”, IFK 2014, Aachen, Germany, 2014.<br />

[Hau77] P. Haupt, „Viskoelastizität und Plastizität“, Springer Verlag, 1977.<br />

[Min45] M. Miner, et. al., „Cumulativ Damage in Fatigue“, Journal of Applied<br />

Mechanics, vol. 12, S. 159-164, 1945.<br />

[Pal24] A. Palmgren, „Die Lebensdauer von Kugellagern,“ Zeitschrift des Vereins<br />

Deutscher Ingenieure, Ausgabe 68, S. 339-341, 1924.<br />

[Pel01] P. Pelz, „Rheologie der Kautschukmischungen“, In „Elastomer Werkstoffe“,<br />

2001.<br />

[Pel13] P. Pelz, U. Lorenz, „Besser geht’s nicht! TOR plant das energetisch optimale<br />

Fluidsystem“, delta p, Ausgabe 3, ErP Spezial, 2013.<br />

[Pfe14] T. Pfeifer, et al., „Masing Handbuch Qualitätsmanagement“, 6. Auflage,<br />

Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2014.<br />

[Pöt15] P. Pöttgen, T. Ederer, L.C. Altherr, U. Lorenz, P. F. Pelz, „Examination and<br />

Optimization of a Heating Circuit for Energy-Efficient Buildings”, Energy<br />

Technology , Wiley-VCH Verlag, 2015<br />

[Scu14] J. Schumacher, „Alterungs- und Verschleißverhalten von Druckübertragungsmedien<br />

und hydraulischen Ventilen“, Reihe <strong>Fluidtechnik</strong>, Band 74, Sharker<br />

Verlag, Aachen, 2014.<br />

[Scä15] C. Schänzle ; L. C. Altherr, T. Ederer, U. Lorenz, P.F. Pelz: “As Good As It<br />

Can Be – Ventilation System Design By A Combined Scaling And Discrete<br />

Optimization Method”, Proceedings of FAN 2015, Lyon (France), 2015.<br />

[Spu92] J. H. Spurk, „Dimensionsanalyse in der Strömungslehre“, Springer Verlag, 1992<br />

[Suh05] L. Suhl, „Optimierungssysteme: Modelle, Verfahren, Software,<br />

Anwendungen“, Springer Verlag, 2005.<br />

<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 121


SUCCESS<br />

USA<br />

Petrochemiewerk<br />

641 t<br />

Gewicht<br />

87,1 m<br />

Höhe<br />

Bis zu<br />

90 %<br />

mehr Tragfähigkeit<br />

1600 t<br />

max.<br />

Tragfähigkeit<br />

DER KRAN MIT<br />

DEM BOOST<br />

Kürzlich erhielt die im Bereich der Schwerlastprojekte und Sondertransporte<br />

zu den weltweit führenden Unternehmen zählende Sarens Group<br />

von einem Kunden aus der Golf küstenregion der USA den Auftrag, eine<br />

641 t schwere und 87,1 m hohe Destillationskolonne zu heben. Das<br />

Unternehmen entschied sich für die Nutzung eines Terex CC 8800-1 Gittermast-<br />

Raupenkran, der mit seiner Tragfähigkeit von 1600 t und der Konzeption für<br />

den weltweiten Transport perfekt ins Anforderungsprofil passte.<br />

Es gab jedoch einen „Haken“ an dieser Mobilkran-Lösung: Die Destillationskolonne<br />

sollte auf einem Arbeitsradius von 28 m abgesetzt werden und erforderte<br />

96 m Hauptauslegerlänge. In dieser typischen Anwendung mit geplantem<br />

Gegengewichtspaket hätte die Tragfähigkeit des CC 8800-1 knapp über 736 t<br />

gelegen – zu wenig, um den erforderlichen Hub angesichts der in der Anlage<br />

geltenden Höhenbegrenzungen und der geringen lichten Montagehöhe über<br />

dem Behälter durchzuführen. Dieser Umstand verschaffte Sarens die Gelegenheit,<br />

sein Boom Booster Kit einzusetzen, das erst kürzlich von Terex am Markt<br />

eingeführt wurde, und das die Tragfähigkeit des CC 8800-1 genau für solche<br />

Einsatzszenarios erhöht.<br />

Um die konstruktive Stabilität des Systems sowie die Tragfähigkeit zu steigern,<br />

sind die unteren und oberen Adaptersegmente des Boom Boosters auf<br />

eine Breite von 10 m ausgestellt und erreichen damit fast das Dreifache der<br />

Standard-Auslegerbreite. „Mit unserem Boom Booster schlägt unser Kran der<br />

1 600-t-Klasse jedes Kranmodell der Klassen 1 000 bis 2 000 t und unter bestimmten<br />

Bedingungen sogar einige Modelle der 3 000-t-Tragfähigkeits klasse“,<br />

erklärt Guntram Jakobs, Product Marketing Manager bei Terex Cranes.<br />

Für den Hub der Destillationskolonne an der Golfküste setzte Sarens<br />

sowohl die oberen und unteren Anschlusssegmente als auch alle fünf<br />

Zwischensegmente ein. So erhöhte sich die Tragfähigkeit des Krans bei der<br />

benötigten Arbeitslänge und Ausladung von gut 736 t auf über 773 t. Wie<br />

Jakobs ergänzt, kann der Boom Booster die Tragfähigkeit je nach Konfiguration<br />

und Arbeitsradius sogar um mehr als 90 % steigern.<br />

Sämtliche Bemühungen mündeten schließlich in einen einzigen Hub, der<br />

ohne Probleme innerhalb der Morgenstunden absolviert wurde, nachdem der<br />

Kran einsatzbereit war. Das gesamte Projekt erstreckte sich über insgesamt vier<br />

Wochen. Cody Meeker von Sarens nennt die durchgängige Unterstützung<br />

durch das Terex Team als einen Grund dafür, warum die Hübe mit diesem Kran<br />

der 1 600-Tonnen-Klasse derart problemlos verlaufen. „Der Kunden service<br />

von Terex ist der Schlüssel für den Top-Zustand unseres CC 8800-1“, erklärt er.<br />

„Dank der technischen Unterstützung durch den Terex Cranes Servicetrainer<br />

Sönke Eichhorn sind wir in der Lage, jeden Auftrag zuverlässig durchzuführen.“<br />

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ZENTRALE:<br />

Hermann-Löns-Weg 32<br />

25462 Rellingen<br />

Tel. (04101) 39030<br />

Fax (04101) 390310<br />

NIEDERLASSUNG:<br />

Baustr. 42, 23966 Wismar<br />

Tel. (03841) 211154-55, Fax (03841) 211101<br />

Jagdschänkenstr. 17, 09117 Chemnitz<br />

Tel. (0371) 835237, Fax (0371) 835239<br />

109. <strong>O+P</strong> GESPRÄCHE, TEIL 2<br />

Im ersten Teil unserer 109. <strong>O+P</strong> Gespräche konnten Sie in diesem<br />

Heft, liebe Leserinnen und Leser, die Meinungen unserer Experten zu<br />

den Themen Vernetzung, Datensicherheit oder auch dezentrale<br />

Steuerungsarchitektur lesen.<br />

In unserer kommenden Ausgabe können Sie sich auf die Ergebnisse<br />

der Diskussion hinsichtlich zukünftiger Servicekonzepte und<br />

Geschäftsmodelle freuen. Auch konkrete Anwendungsfälle und<br />

das kontroverse Thema Standards werden intensiv beleuchet.<br />

Foto: fotolia<br />

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Bosch Rexroth AG, Lohr 35<br />

Bott, Mössingen 33<br />

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Oelhydraulik Hagenbuch AG,<br />

CH-Ebikon 31<br />

EKOMAT, Karben 33<br />

GS-HYDRO SYSTEM, Witten 73<br />

Heinrichs & Co. KG,<br />

Dommershausen 65<br />

Hunger GmbH & Co. KG, Lohr 29<br />

RKP-Servicezentrum, Uslar 33<br />

Sensor-Technik Wiedemann,<br />

Kaufbeuren 11<br />

TOX PRESSOTECHNIK, Weingarten 17<br />

Tries, Ehingen 13<br />

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Dr.-Ing. K. Roosen, Kaarst<br />

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<strong>O+P</strong> – Ölhydraulik und Pneumatik 1-2/<strong>2016</strong> 123


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