O+P Fluidtechnik 1-2/2016
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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 />
• Einpressen<br />
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 />
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<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 />
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sparen Ihnen viel Zeit:<br />
Sie wählen aus unserem<br />
umfassenden Baukasten die<br />
benötigten Varianten, Größen<br />
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Telefon. Und wir versenden<br />
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Das ist ganz schön smart.<br />
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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 />
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RKP-SERVICEZENTRUM<br />
ROBERT SCHÖNING<br />
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GEBRACHT. WELCHE GRÜNDE SPRACHEN FÜR DIESE<br />
GROSSE ZAHL – UND GEGEN EINE „MASTER-APP“?<br />
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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 />
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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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Wir liefern alles für Ihre Rohrleitung<br />
•SAE 3000 PSI,<br />
SAE 6000 PSI,<br />
ISO 6164<br />
•Hochdruck bis<br />
2,5“<br />
•Niederdruck bis<br />
10“<br />
•Stahl und<br />
Edelstahl<br />
GS-Hydro <strong>O+P</strong>-Anzeig 01<strong>2016</strong>_Hi.pdf 1 06.01.16 18:06<br />
•preisgünstige<br />
Maschinenvermietung<br />
37º Bördel-<br />
verbindungen<br />
Verrohrungs-<br />
Projekte<br />
•Engineering (3-D)<br />
•Vorfertigung<br />
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vorwiegend<br />
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SAE 6000PSI,<br />
ISO 6164<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 />
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Vereinigte Fachverlage GmbH, Lise-Meitner-Straße 2,<br />
55129 Mainz, Postfach 100465, 55135 Mainz<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 />
Tel.: 06131/992-265,<br />
E-Mail: b.thomas-meyer@vfmz.de<br />
Vertrieb: Lutz Rach, Tel.: 06131/992-148<br />
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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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 />
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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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02 Systemintegration<br />
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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6th International Fluid Power Symposium, Cambridge, UK, 1981<br />
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 />
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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 />
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