O+P Fluidtechnik 4/2017
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5445<br />

04 April <strong>2017</strong><br />

ORGAN DES FORSCHUNGSFONDS<br />

FLUIDTECHNIK IM VDMA<br />

FLUIDTECHNIK<br />

26 I PREDICTIVE MAINTENANCE<br />

Macht den Weg frei zu Industrie 4.0<br />

54 I EFFIZIENTE ENERGIENUTZUNG<br />

Systematisch mehr Wert<br />

60 I DICHTUNGEN<br />

Alternativen zu Chrom VI<br />

und die Auswirkungen<br />

08 I LOUNGE<br />

Digitalisierung – ein Kernthema<br />

für die <strong>Fluidtechnik</strong><br />

Christian H. Kienzle<br />

oup-fluidtechnik.de

CONTENT – MARKETING<br />

AT ITS BEST<br />

BE PART OF IT<br />

SUMMERof <strong>2017</strong><br />

ENGINEERING<br />

>> MACHEN SIE IHR UNTERNEHMEN ZUM STAR<br />

DER MULTIMEDIALEN LIVE-ROADSHOW <strong>2017</strong><br />

>> INDUSTRIE 4.0 –<br />

SOLUTIONS AND APPLICATIONS!<br />

SUMMERof <strong>2017</strong><br />

ENGINEERING<br />

Nehmen Sie schon heute<br />

Ihre Zielgruppe mit auf die Reise<br />

in die Technologische Zukunft<br />

der INDUSTRIE 4.0!<br />

Teilnehmer 2016:<br />

CREATING 4.0

EDITORIAL<br />

AUS 2 WIRD 1<br />

Liebe Leserinnen, liebe Leser,<br />

BESUCHEN<br />

SIE UNS<br />

HALLE 19<br />

STAND C52<br />

24.04.<strong>2017</strong><br />

BIS 28.04.<strong>2017</strong><br />

es kommt zusammen, was zusammen gehört! So kann man<br />

zusammenfassen, was die Veranstalter der Hannover Messe Ende<br />

März <strong>2017</strong> verkündeten: Die jährliche Leitmesse „Industrial<br />

Automation“ (IA) und die zweijährliche „Motion, Drive & Automation“<br />

(MDA) treten ab 2018 gemeinsam unter dem neuen Namen<br />

„Integrated Automation, Motion & Drives“ (IAMD) an. Sie bildet<br />

dann das gesamte Spektrum der industriellen Automation,<br />

Antriebs- und <strong>Fluidtechnik</strong> auf der Hannover Messe ab.<br />

Industrie 4.0 lässt Branchengrenzen verschwinden, Innovationszyklen<br />

werden kürzer. Darauf müssen nicht nur Industrieunternehmen<br />

reagieren, auch die Hannover Messe passt sich der Realität<br />

an. „Technologisch betrachtet sind IA und MDA in den vergangenen<br />

Jahren schon immer weiter zusammengerückt. Mit der Fusion<br />

folgen wir konsequent der Logik eines Marktes, der immer mehr<br />

branchen- und systemübergreifende Lösungen sowie vernetzte<br />

Produkte anbietet und nachfragt. Gleichzeitig stärken wir die<br />

Position der Hannover Messe als Weltleitmesse für Industrie 4.0“,<br />

begründet Dr. Jochen Köckler, Mitglied des Vorstands der<br />

Deutschen Messe AG, den Wandel für das nächste Jahr.<br />

Dass auch die aktuelle Hannover Messe mit der MDA <strong>2017</strong> viel<br />

Spannendes bietet, erfahren Sie auf den Seiten 20 bis 37 Ihrer <strong>O+P</strong><br />

<strong>Fluidtechnik</strong>. Einen Schwerpunkt bildet dabei zum Beispiel das<br />

Thema „Predictive Maintenance“ als ein wichtiger Baustein von<br />

Industrie 4.0.<br />

Viel Erfolg beim Mehren der Erkenntnisse, auf den folgenden Seiten<br />

oder Ende April in Hannover, wünscht Ihnen<br />

• SENKBREMSHALTEVENTILE<br />

• DRUCKVENTILE •STROMVENTILE<br />

• WEGEVENTILE •LOGIKELEMENTE<br />

• MAGNETVENTILE •BLOCKBAUTECHNIK<br />

• PROPORTIONALVENTILE<br />

• ZWISCHENPLATTEN 0,1 -1000 L/MIN<br />

• DRÜCKE BIS 420 BAR<br />

Ihr<br />

Michael Pfister<br />

m.pfister@vfmz.de<br />

Brüsseler Allee 2 | 41812 Erkelenz<br />

Tel.: +49 24 31/80 91 0 | Fax: +49 24 31/80 91 19<br />

sales@sunhydraulik.de | www.sunhydraulik.de

INHALT<br />

16<br />

46<br />

66<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

BIG PICTURE<br />

06 Mikrodosierventile für<br />

vielfältigen Einsatz<br />

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

08 Christian H. Kienzle:<br />

„Digitalisierung – ein Kern -<br />

thema für die <strong>Fluidtechnik</strong>“<br />

PERSONALIEN<br />

10 Vollversammlung CAN<br />

in Automation (CiA)<br />

SZENE<br />

12 Branchen- und Firmennews<br />

INTERVIEW<br />

16 „Führungskräfte müssen ihr<br />

Unternehmen in kreativer<br />

Unruhe halten“<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

MARKTPLATZ<br />

38 Produktinnovationen und mehr<br />

SCHUTZELEMENTE<br />

46 Im Sauberraum produzierte<br />

Elemente für sensibelste<br />

Anwendungen<br />

HYBRIDSYSTEM<br />

49 Energieeffizienz groß schreiben<br />

MESSERÜCKBLICK K<br />

50 Kunststoffmaschinen<br />

– Quo vadis Hydraulik?<br />

ANTRIEBE<br />

54 Systematisch mehr Wert<br />

BASICS<br />

58 Energieeffizienz von Anlagen<br />

– Hinschauen lohnt sich!<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

TITEL DICHTUNGEN<br />

60 Alternativen zu Chrom VI<br />

und die Auswirkungen auf<br />

Dichtsysteme<br />

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

66 Die Schallgeschwindigkeit von<br />

Fluiden in nachgiebigen<br />

Leitungen – Teil I<br />

ANZEIGE<br />

SERVICE<br />

03 Editorial<br />

44 Inserentenverzeichnis<br />

48 Impressum<br />

74 <strong>O+P</strong> Final<br />

TITELBILD<br />

Parker Hannifin, Praedifa Technology<br />

Division, Bietigheim-Bissingen<br />

4 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

20<br />

DIE WELT DER ANTRIEBS- UND<br />

FLUIDTECHNIK PRÄSENTIERT<br />

SICH IN HANNOVER<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

MESSTECHNIK<br />

22 Vorausschauende Instandhaltung<br />

VDMA<br />

26 Predictive Maintenance – ein Baustein von Industrie 4.0<br />

WEGMESSSYSTEM<br />

30 Zylinderweg genau gemessen? Absolut!<br />

DIE 5<br />

32 Was Sie auf der Hannover Messe nicht verpassen dürfen<br />

DICHTUNGEN<br />

34 Stangendichtung mit hohem Extrusionswiderstand

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

6 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

MIKRODOSIERVENTILE FÜR VIELFÄLTIGEN EINSATZ<br />

Wenn höchste Genauigkeit im Mikro- bzw. Nano-<br />

Liter-Bereich gefordert ist, sind die Mikrodosierventile<br />

des Typs VHS von Lee das geeignete Mittel, die Aufgabe<br />

zu meistern. Diese bis zu 1200 Hz schnellschaltenden<br />

Ventile gibt es für Gase und Flüssigkeiten.<br />

Verschiedenste Anschlussmöglichkeiten und<br />

Düsenvarianten erleichtern den vielfältigen Einsatz<br />

in Instrumenten der Mikro-Fluidik.<br />

MIKRO<br />

+NANO<br />

Lee<br />

Dosierventile<br />

für Mikro- oder<br />

Nanoliter<br />

www.lee.de<br />

Besuchen Sie uns:<br />

Hannover Messe<br />

24.- 28.4. <strong>2017</strong><br />

Halle 20, Stand C31<br />

Biotechnica<br />

Hannover16.-18.5.<br />

LEE Hydraulische<br />

Miniaturkomponenten GmbH<br />

Am Limespark 2 · 65843 Sulzbach<br />

Telefon 06196 / 773 69-0<br />

E-mail info@lee.de<br />

www.lee.de<br />

THE LEE COMPANY SINCE 1948

DIGITALISIERUNG<br />

– EIN KERNTHEMA FÜR DIE FLUIDTECHNIK<br />

Christian H. Kienzle ist CEO der<br />

international tätigen Argo-Hytos-Group.<br />

Seit 2005 repräsentiert er als<br />

Vorsitzender des Vorstands des<br />

Fachverbands <strong>Fluidtechnik</strong> im VDMA die<br />

Branche. 2016 wurde er vom Präsidium<br />

für die Fachmesse MDA (Motion, Drive &<br />

Automation) der Hannover Messe zum<br />

neuen Vorsitzenden gewählt.<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

Herr Kienzle, für die wenigen,<br />

die Sie nicht kennen: Bitte<br />

stellen Sie sich kurz vor. Wie<br />

sind zu Ihrer aktuellen Position<br />

gekommen?<br />

Was macht für Sie die Faszination<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> aus?<br />

Argo-Hytos ist ein vor 70 Jahren gegründetes Familienunternehmen, welches aus<br />

dem Kienzle-Konzern entstanden ist. Dieser wurde von meiner Familie 1982 an<br />

die Mannesmann AG verkauft. Die damalige, verhältnismäßig kleine Argo GmbH<br />

für Feinmechanik blieb in Familienbesitz und produzierte als Unterlieferant mechanische<br />

Subsysteme für Mannesmann-Kienzle und eigenentwickelte Magnetund<br />

Papierfilter für die Mobilhydraulik. Nach meinem Studium in Betriebswirtschaft<br />

und Recht und einer ersten Stelle als Assistent der Geschäftsleitung trat ich<br />

dann 1989 in die Geschäftsleitung der Firma Argo ein. Durch Fokussierung auf<br />

den Bedarf unserer Kunden in der Hydraulik weltweit, habe ich das Unternehmen<br />

organisch und durch Zukäufe kontinuierlich und zielgerichtet zu einem weltweit<br />

erfolgreich handelnden Unternehmen in der Hydraulik entwickelt.<br />

Technik hat mich immer begeistert, obwohl ich kein Ingenieur bin. Speziell<br />

die Hydraulik bewegt mich: Faszinierende mobile Maschinen in vielfältiger<br />

Anwendung ziehen seit jeher begeisterte Menschen in ihren Bann. Eine<br />

Branche, die nach wie vor Exportweltmeister ist, die die technologische Führerschaft<br />

in der Welt besetzt und die sehr vielen Menschen eine interessante<br />

und gut bezahlte Arbeit gibt. Gerade jetzt wird es spannend, wenn es um die<br />

Digitalisierung unserer hydraulischen und pneumatischen Komponenten und<br />

8 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

„Im Wettstreit mit anderen Technologien<br />

gibt es viele spannende<br />

Aktionsfelder zu besetzen!“<br />

Christian H. Kienzle<br />

Systeme geht. Im Wettstreit mit anderen Technologien gibt es viele spannende<br />

Aktionsfelder zu besetzen!<br />

Sie leiten ein mittelständisches<br />

Unternehmen. Wie könnte die<br />

Politik Ihnen Ihre Aufgaben<br />

vereinfachen?<br />

Was sind die größten zukünftigen<br />

Herausforderungen für<br />

die <strong>Fluidtechnik</strong>?<br />

Die internationale Politik soll uns den freien Warenverkehr garantieren. Europa muss<br />

wachsen und Verantwortung in der Welt übernehmen. Und nationale Politik muss<br />

bereit sein, Souveränität aufzugeben. Europa muss ein starkes Rückgrat beweisen,<br />

muss eine Stimme haben, die klar und unmissverständlich gehört werden kann und<br />

muss wirtschaftlich noch enger zusammenwachsen. National würde ich mir wünschen,<br />

dass Innovation steuerlich gefördert wird, bevor Gewinne wegbesteuert werden.<br />

Das Thema Digitalisierung ist ein Kernthema für die <strong>Fluidtechnik</strong>. Hier müssen alle<br />

Register gezogen werden, um die Konnektivität von Komponenten und Systemen sicher<br />

zu stellen. Nur dies bietet Endanwendern die Möglichkeit, mit ihren Anlagen und Geräten<br />

neue Geschäftsmodelle zu entwickeln und Kundennutzen zu schaffen. Nur durch<br />

Anwendung von bereits existierenden Lösungen unserer Branche lässt sich bezahlbarer<br />

Kundennutzen erreichen. Unsere OEM müssen mutiger sein und die Innovationen der<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> vermehrt einsetzen.<br />

www.argo-hytos.com<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 9

PERSONALIEN<br />

Mehr zur Vollversammlung und den<br />

Aktivitäten von CiA lesen Sie hier:<br />

bit.ly/can-cia<br />

VOLLVERSAMMLUNG CAN IN AUTOMATION (CIA)<br />

Auf der jährlichen Vollversammlung wählten die CiA-Mitglieder Christian Schlegel (HMS/Ixxat), links im Bild, zum Business-Direktor.<br />

Der Technische Direktor, Uwe Koppe (Microcontrol), rechts, und das geschäftsführende Vorstandsmitglied, Holger Zeltwanger, Mitte,<br />

wurden in ihren Ämtern bestätigt.<br />

www.can-cia.org<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

DR. MATTHIAS<br />

WANDFLUH<br />

hat zum 1. Januar <strong>2017</strong> die<br />

Funktion des Geschäftsführers<br />

der Wandfluh AG, Frutigen,<br />

übernommen. Er folgt auf<br />

Hansruedi Wandfluh, der dem<br />

Unternehmen weiterhin als<br />

Verwaltungsratspräsident<br />

verbunden bleiben wird.<br />

Zuletzt arbeitete Matthias<br />

Wandfluh bei der Firma<br />

Hydraquip in Houston, USA,<br />

bevor er ab 1. Mai 2016 als<br />

Direktionsassistent in die<br />

Wandfluh AG eintrat.<br />

HARALD<br />

SEIFFER<br />

hat zum Jahreswechsel seine<br />

Funktion als Geschäftsführer<br />

der Moog GmbH in Böblingen<br />

aus gesundheitlichen Gründen<br />

aufgegeben. Als Nachfolger in<br />

der Verantwortung als<br />

Geschäftsführer wurde Gunter<br />

Kilgus benannt. Seiffers<br />

zusätzliche Verantwortung für<br />

das Internationale Geschäft hat<br />

er an Pim van den Dijssel<br />

übergeben. Van den Dijssel<br />

wurde ebenfalls als Geschäftsführer<br />

der Moog GmbH<br />

eingetragen.<br />

BENJAMIN<br />

HÄGELE<br />

verstärkt seit Januar als<br />

zweiter Geschäftsführer neben<br />

seinem Vater Karl die Leitung<br />

der Hägele GmbH, Schorndorf.<br />

In der Zeit von 2009 bis 2011<br />

hatte Benjamin Hägele seinen<br />

Wohnsitz in Kanada, um dort<br />

die Niederlassung in Statford<br />

aufzubauen. Bereits seit 2009<br />

ist er als Geschäftsführer in<br />

Statford und seit 2012 in<br />

Ankara, Türkei, erfolgreich<br />

tätig.<br />

ANDREAS<br />

HACTERGAL<br />

übernimmt die Verantwortung<br />

für alle Verkaufs- und Marketingaktivitäten<br />

für Yanmar<br />

Europe, Bezannes, Frankreich,<br />

im europäischen Markt. Unter<br />

seiner Führung wird das<br />

gesamte Verkaufs- und<br />

Marketing-Team arbeiten und<br />

alle notwendigen Maßnahmen<br />

ergreifen, um das<br />

gesamte Händlernetz im<br />

europäischen Markt erfolgreich<br />

zu organisieren.<br />

10 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

From the world’s fastest motorbike to<br />

advancements in industrial, marine, air and<br />

rail technologies, our cross sector knowledge<br />

informs everything we engineer.<br />

100 years of expertise, built-in.<br />

100<br />

101<br />

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1<br />

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122<br />

K3VLS<br />

Axial Piston<br />

Pump<br />

Performance<br />

Value<br />

K8V<br />

Closed Circuit<br />

Piston Pump<br />

M7V<br />

High Speed<br />

Piston Motor<br />

Innovation<br />

Reliability<br />

KLSV<br />

Load Sensing<br />

Control Valve<br />

Contact us: sales@kpm-uk.co.uk<br />

www.kpm-eu.com

Proportional-<br />

Mengenregelventil<br />

für Pneumatik V PR M<br />

• 2 Wege, normal geschlossen (NC)<br />

• Proportionale Kennlinie Strom-Durchfluss<br />

• Druckbereich: 0-8 bar<br />

• Überlastdruck: 16 bar<br />

• Durchfluss: je nach Baugröße bis 200l/min<br />

• Für Sauerstoff und neutrale Gase<br />

• Hohe Schaltlebensdauer<br />

• Kurze Stellzeiten<br />

• FDA konform<br />

SENSOR+TEST <strong>2017</strong> – VERNETZTE, MOBILE<br />

MESSTECHNIK IM FOKUS<br />

Sensoren, Mess- und<br />

Prüfsysteme gewinnen<br />

in unserer<br />

modernen, vernetzten<br />

Welt stetig an<br />

Bedeutung. Auf der<br />

internationalen<br />

Messtechnik-Leitmesse<br />

Sensor+Test vom<br />

30. Mai bis 1. Juni<br />

<strong>2017</strong> in Nürnberg<br />

wird deshalb das Sonderthema „Vernetzte Messtechnik für<br />

mobile Anwendungen“ ganz oben auf der Agenda stehen.<br />

Viele Anwendungen zum Thema werden auf der Aktionsfläche live<br />

im Einsatz zu sehen sein – inklusive der dazugehörigen sicheren<br />

Datenübertragung an dem Messestand des jeweiligen Anbieters.<br />

Daneben wird eine Vielzahl von Ausstellern das Sonderthema auf<br />

ihren Messeständen speziell adressieren. Das Vortrags-Forum in<br />

Halle 5 steht am ersten Messetag (30. Mai) ebenfalls im Zeichen<br />

des Sonderthemas. Dort erwarten die Besucher interessante<br />

Beiträge zu den damit verbundenen Fragestellungen, wie Datensicherheit<br />

und weltweite Vernetzung, verteilte und lückenlose<br />

Datenerfassung, benutzerfreundliche Software für mobile<br />

Anwendungen, Vernetzung von Testaufgaben im Internet of<br />

Things oder auch Datenmanagement mit Sensorik.<br />

www.sensor-test.com<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

SPEZIALFABRIK FÜR ELEKTROMAGNETISCHE AKTORIK UND SENSORIK<br />

D-87700Memmingen●Tel.:+4983311040●Mail:info@Magnet-Schultz.com<br />

Hannover Messe <strong>2017</strong> in Halle H15 – Stand H05<br />

Magnet-Schultz.indd 1 20.03.<strong>2017</strong> 15:37:20<br />

Wir Wir laden Hannover Sie Sie ein: HMI Hannover <strong>2017</strong> vom Messe 24.-28.04.<strong>2017</strong>, • 04.-08.04.2011 08.-12.04.2013 Halle • Halle/Stand 13 13 F99 E101 27 F85<br />

WACHENDORFF ELEKTRONIK WIRD<br />

ZU TOPCON ELECTRONICS<br />

Zum 1. April<br />

änderte<br />

Wachendorff<br />

Elektronik<br />

seinen Namen<br />

in Topcon<br />

Electronics. Das 1985 gegründete Unternehmen ist seit November<br />

2014 Tochter der Topcon Positioning Group. Mit Umfirmierung<br />

ändere sich nichts an den Produkten, Märkten, Geschäftsform<br />

und der strategischen Ausrichtung, teilte das Unternehmen<br />

mit. Auch der Standort Geisenheim und die entsprechenden<br />

Kontaktdaten bleiben erhalten. Lediglich der Internetauftritt<br />

wurde in www.topcon-electronics.de und www.topcon-electronics.com<br />

umbenannt. Die Unternehmen Wachendorff Automation<br />

und Wachendorff Prozesstechnik wiederum sind von<br />

dieser Änderung nicht betroffen.<br />

www.wachendorff-elektronik.de; www.topcon-electronics.de;<br />

www.topcon-electronics.com<br />

QUALITÄTSMANAGEMENT ZERTIFIZIERT<br />

Das Qualitätsmanagement von Gefran ist von der British<br />

Standards Institution (BSI) nach ISO 9001:2015 zertifiziert<br />

worden. Das QM-System sei auf allen Ebenen verankert, von der<br />

Geschäftsführung über den QM-Manager bis zu Abteilungsleitern,<br />

so der Automationsspezialist. Jede Niederlassung habe<br />

einen eigenen QM-Beauftragten. „Die ISO-Zertifizierung wird<br />

vom Markt gefordert, ist aber für uns auch ein Türöffner für<br />

weitere produktbezogene Zertifizierungen wie ATEX, EAC, UL, CSA<br />

und FM“, so Qualitätsmanager Carlo Pintossi. Die Zertifizierungen<br />

trügen so indirekt auch zur Erhöhung des Umsatzes bei. Das<br />

Unternehmen lässt sich seit 1993 von der BSI auditieren.<br />

www.gefran.com<br />

12 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

SZENE<br />

EINFÜHRUNG IN DIE MODERNE ÖLHYDRAULIK<br />

Unter der Leitung von Prof.<br />

Dr.-Ing. Otto Böinghoff veranstaltet<br />

das VDI Wissensforum<br />

das zweitägige Seminar<br />

„Einführung in die moderne<br />

Ölhydraulik – Ölhydraulische<br />

Antriebe und Steuerungen“.<br />

Es bietet eine Einführung in<br />

die Grundlagen der hydraulischen<br />

Antriebe und<br />

informiert herstellerneutral<br />

über den aktuellen Entwicklungsstand<br />

der ölhydraulischen<br />

Antriebs- und<br />

Steuerungstechnik. Dazu werden die wichtigsten physikalischen Grundlagen<br />

der Ölhydraulik sowie Aufbau, Funktion und besondere Eigenschaften<br />

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

Einsatz- und Kostengesichtspunkten vermittelt. Dazu gehört auch das<br />

Zusammenwirken der Bauelemente in hydraulischen Grundschaltungen<br />

und Steuerungssystemen.<br />

Das Seminar richtet sich an Ingenieure, Techniker und Meister aus Entwicklung<br />

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

Fachgebiet der ölhydraulischen Antriebs- und Steuerungstechnik einarbeiten<br />

oder bereits vorhandene Grundkenntnisse erweitern wollen. Ferner<br />

werden Ingenieure, Meister und Fachkräfte aus Wartung und Instandhaltung<br />

angesprochen, die ihre Hydraulikkenntnisse für eine optimale Wartung<br />

und eine effektive Fehlersuche und Fehlerbeseitigung aktualisieren wollen.<br />

Das Seminar findet am 12. und 13. Juni <strong>2017</strong> in Stuttgart sowie 10. und<br />

11. Oktober <strong>2017</strong> in Düsseldorf statt.<br />

www.vdi-wissensforum.de<br />

SIKO ERHÄLT TOP JOB-SIEGEL<br />

SIKO wurde im Februar von Wirtschaftsminister a. D.<br />

Wolfgang Clement in Berlin mit dem Top Job-Siegel für<br />

herausragende Arbeitgeberqualitäten ausgezeichnet.<br />

Die vom Zentrum für Arbeitgeberattraktivität (zeag<br />

GmbH) vergebene Auszeichnung erhalten Unternehmen,<br />

die sich konsequent für eine gesunde und<br />

gleichzeitig leistungsstarke Arbeitsplatzkultur stark<br />

machen. SIKO ist ein international renommierter<br />

Spezialist für Messtechnik, der für Kunden aus<br />

Industrie und Maschinenbau wegweisende Messgeräte<br />

und Positioniersysteme entwickelt. Das<br />

Unternehmen beschäftigt in Deutschland 150 seiner<br />

weltweit 210 Mitarbeiter. Engagierte und ambitionierte<br />

Mitarbeiter werden bei der SIKO GmbH bei<br />

Weiter bildungen finanziell und durch die Möglichkeit<br />

zur Teilzeitarbeit unterstützt.<br />

www.siko-global.com<br />

25 . B26<br />

Öl-/Luftkühler OAC<br />

Kunden, die diesen Artikel gekauft haben, kauften auch:<br />

Pumpenträger-Fußflansch-<br />

Kombi, gedämpft<br />

Alubehälter<br />

BAK<br />

Stahlbehälter<br />

BSK<br />

Tankheizung<br />

EHP<br />

Plattenwärmetauscher<br />

PHE<br />

ktr.com

KRAL GRÜNDET TOCHTERGESELLSCHAFT IN POLEN<br />

Die KRAL AG in Österreich hat im Januar <strong>2017</strong> die Tochtergesellschaft<br />

KRAL Polska Sp. z o.o. in Katowice im Süden Polens gegründet.<br />

Mit diesem Schritt wird eine optimale Betreuung unserer<br />

bestehenden Kunden, des polnischen Markts sowie der Nachbarländer<br />

Tschechien und Slowakei garantiert. Szymon Harazin (Bild)<br />

ist Verkaufsleiter und hat bereits mehrjährige Erfahrung mit KRAL<br />

Produkten. Mit KRAL Polska wird die Betreuung der Bestandskunden<br />

intensiviert. Zudem wird sich Szymon Harazin mit großem<br />

Elan anspruchsvollen Projekten, unter anderem in den Branchen<br />

Kraftwerkbau, Industrie und Petrochemie, widmen.<br />

www.kral.at<br />

SIMULATION WIRD INTUITIVER<br />

Fluidon bringt eine neue Version der Simulationssoftware DSH Plus für die von fluidtechnisch-mechatronischen<br />

Systemen des Herstellers heraus. Die auffälligste Änderung bei<br />

DSH Plus 4 ist die Benutzeroberfläche, bei der es keine Unterscheidung mehr zwischen<br />

Modellierung, Parametrierung und Simulation gibt, wodurch ein intuitiveres Arbeiten<br />

möglich ist. Das bisherige Funktionsmenü samt Symbolleiste ist einem Menüband<br />

gewichen. Funktionen, die bisher das Öffnen eines Dialogfensters notwendig machten,<br />

wurden aufgabenbezogen zusammengefasst und sind mit einem Mausklick erreichbar.<br />

Die 64-bit-Architektur und der überarbeitete Rechenkern beschleunigen die Simulation.<br />

www.fluidon.com<br />

11. IFK – CALL FOR PAPERS<br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

Das 11. Internationale Fluidtechnische Kolloquium<br />

(IFK) findet vom 19. bis 21. März 2018 in Aachen statt.<br />

Die Tagung steht dieses Mal unter dem Motto „Fluid<br />

Power Networks“. Als eine der weltweit größten<br />

Fachtagungen der <strong>Fluidtechnik</strong> bietet das IFK Anwendern,<br />

Herstellern und Wissenschaftlern ein ideales<br />

Forum für den internationalen Austausch auf dem<br />

Gebiet der hydraulischen und pneumatischen<br />

Antriebs-, Steuerungs- und Regelungstechnik. Das<br />

anwendungs- und technologieorientierte Themenspektrum<br />

umfasst die Bereiche Systeme, Komponenten,<br />

Simulation und Validation, Digitalisierung und<br />

Kommunikation, Energie- und Leistungsmanagement, Tribologie und Druckmedien,<br />

Pneumatik, mobile und stationäre Anwendungen sowie neue Applikationen.<br />

Die Tagungsthemen dienen der Anregung und Ideenfindung. Unkonventionelle Beiträge<br />

sind ausdrücklich erwünscht! Interessenten, die sich mit einem Referat beteiligen<br />

möchten, werden gebeten, bis zum 15. Mai <strong>2017</strong> eine englische Kurzfassung des Beitrags<br />

über die Beitragseinreichung auf der IFK-Hompage (www.ifk2018.com) hochzuladen.<br />

Notwendig sind Angaben wie Vorläufiger Titel des Beitrags, wenn möglich mit Zuordnung<br />

zu einem Tagungsthema, Name, Anschrift, E-Mail-Adresse, Telefon- und Telefaxnummer<br />

sowie Arbeitgeber des bzw. der Referenten. Die Kurzfassung muss deutlich die<br />

technische Innovation aufzeigen und darf 800 Wörter nicht überschreiten. Die Beiträge<br />

müssen in englischer Sprache verfasst werden. Die Dauer eines Vortrages beträgt 15<br />

Minuten. Die Konferenzsprache des IFK ist Englisch. Die Folien zum Vortrag müssen in<br />

englischer Sprache verfasst werden.<br />

Das IFK bietet allen Autoren die Möglichkeit, den eingereichten Beitrag einem Review-<br />

Prozess zu unterziehen. Interessierte Autoren werden gebeten, dies in der Kurzfassung<br />

anzugeben.<br />

Termine:<br />

15. Mai <strong>2017</strong>: Einreichen der Kurzfassung<br />

17. Juli <strong>2017</strong>: Benachrichtigung der Referenten<br />

23. Oktober <strong>2017</strong>: Start des Review-Prozesses<br />

18. Dezember <strong>2017</strong>: Einreichen des vollständigen Beitrags<br />

Eine Fachausstellung begleitet die Tagung. Interessenten, die sich mit Exponaten oder<br />

Postern beteiligen möchten, können das entsprechende Informationsmaterial anfordern<br />

bei: IFAS der RWTH Aachen, Steinbachstraße 53B, 52074 Aachen, Jutta Zacharias,<br />

Telefon: 0241-80-20-202, E-Mail: exhibition@ifk2018.com.<br />

www.ifk2018.com<br />

14 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong><br />

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

SZENE<br />

HYDRAULIK FORUM<br />

<strong>2017</strong> AN DER<br />

HOCHSCHULE ULM<br />

Am 18. Mai <strong>2017</strong> findet an<br />

der Hochschule Ulm das<br />

1. Hydraulik Forum unter<br />

dem Motto „Energieeffizienz<br />

hydraulischer Systeme“<br />

statt. In einer inspirierenden<br />

Atmosphäre werden<br />

praxisnahe und wissenschaftliche<br />

Themen vorgetragen<br />

und diskutiert.<br />

Neben klassischen Vorträgen<br />

wird ein kleiner<br />

„Marktplatz“ mit Exponaten<br />

und Fahrzeugen den<br />

fachlichen Zugang zu den<br />

Beiträgen erleichtern.<br />

Unterstützt durch die IHK<br />

Ulm wird außerdem die<br />

Veranstaltungsreihe<br />

„Forschung Hautnah“ mit<br />

den Schwerpunkten<br />

Hydraulik und Strömungssimulation<br />

an der Hochschule<br />

Ulm vorgestellt.<br />

Neben kurzen Referaten<br />

erfolgt eine Führung durch<br />

das Hydrauliklabor.<br />

Das 1. Hydraulik Forum<br />

findet am 18. Mai <strong>2017</strong> von<br />

16:00 bis etwa 20:30 Uhr in<br />

der Aula und im Foyer der<br />

Hochschule Ulm statt. Die<br />

Teilnahme ist kostenlos.<br />

Folgende Beiträge der<br />

vortragenden Firmen Avia<br />

Bantleon (Ulm), Hansa Flex<br />

(Bremen), Trelleborg (Stuttgart),<br />

Tries (Ehingen)sind<br />

geplant: Energieeinsparung<br />

durch Hydraulikfluide,<br />

Energieeffizienz in der<br />

Leitungstechnik, Lubrication<br />

Management – Effizienz- und<br />

Leistungssteigerung durch<br />

Schmierfilmoptimierung im<br />

Dichtsystem, energieoptimierter<br />

Steuerblock mittels<br />

3D-Drucktechnik.<br />

Mit engagierter Unterstützung<br />

der Industrie wurde in<br />

den letzten Jahren das<br />

Kompetenzzentrum<br />

Hydraulik an der Hochschule<br />

Ulm (KHU) aufgebaut, um<br />

den regionalen Industriebedarf<br />

an ausgebildetem<br />

Hydraulikfachpersonal zu<br />

decken. Die Förderer des<br />

KHU repräsentieren die<br />

gesamte Wertschöpfungskette<br />

hydraulisch angetriebener<br />

Maschinen.<br />

www.hs-ulm.de/Hydraulik<br />

HYDRAULIKKOLBENSPEICHER ASME-ZERTIFIZIERT<br />

Wissen Sie, warum<br />

es auch in diesem Jahr<br />

wieder Neuheiten bei<br />

uns gibt?<br />

Eine Antwort ist:<br />

Michael.<br />

Michael, das Pöppelmann KAPSTO∏<br />

Team und die Neuheiten <strong>2017</strong> finden<br />

Sie auf der HMI in Hannover vom<br />

24. bis 28. April <strong>2017</strong> in Halle 6,<br />

Stand B18 sowie in Halle 21, Stand B13.<br />

Wir machen das.<br />

www.poeppelmann.com/kapsto<br />

Bosch Rexroth hat für seine Hydraulikkolbenspeicher<br />

die höchste Zertifizierungsstufe der<br />

American Society of Mechanical Engineers<br />

(ASME) mit den Prüfstempeln U, U2 und U3<br />

erhalten. Die Gerätezertifizierung U steht für<br />

Drücke bis 200 bar, U2 für bis 685 bar und U3 für<br />

unbegrenzten Druck, in der Regel für Spezialgasund<br />

Hochdruckanwendungen. Speicher und<br />

Kolbenspeicher können unter jede dieser<br />

Kategorien fallen. Der Hersteller hatte mit Hilfe<br />

von Consulting Inspection Services (CIS) einen<br />

neuen Prozess zur Zertifizierung implementiert,<br />

um die Herstellung, Planung und Werkstoffe der<br />

Speicher mit den ASME-Anforderungen in<br />

Einklang zu bringen.<br />

www.boschrexroth.com<br />

Pöppelmann.indd 1 03.03.<strong>2017</strong> 13:23:27<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 15

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

FÜHRUNGSKRÄFTE MÜSSEN<br />

IHR UNTERNEHMEN IN<br />

KREATIVER UNRUHE HALTEN<br />

16 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

INTERVIEW<br />

Bruno Hartmann ist seit über 25 Jahren imMaschinenbau verwurzelt.<br />

In seiner Karriere hat er diverse Organisationsänderungen<br />

und Firmenübernahmen miterlebt und -gestaltet. Wie man<br />

Unternehmenswandel seiner Meinung nach erfolgreich gestaltet,<br />

beschreibt er in seinem neuesten Buch. <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> sprach<br />

mit ihm über die Hürden erfolgreichen Unternehmenswandels<br />

sowie Sinn und Unsinn mancher Unternehmenspraxis.<br />

Herr Hartmann, Ihr Buch trägt den<br />

Titel „Drahtseilakt Unternehmenswandel.<br />

So wird Change Management<br />

im Unternehmen<br />

überflüssig“. Wer sollte Ihr Buch<br />

lesen?<br />

Auf welcher Basis beanspruchen<br />

Sie für sich, dass Sie anderen auf<br />

diesem Gebiet valide Lösungsansätze<br />

bieten können?<br />

Wieso haben Sie gerade diesen<br />

Titel gewählt? Ich empfand die<br />

Ratschläge als guter Leitfaden für<br />

eine allgemeine erfolgreiche<br />

Unternehmensführung, nicht nur<br />

für Unternehmenswandel.<br />

Gibt es eine besondere<br />

Empfehlung, die Sie<br />

Führungskräften mit auf<br />

dem Weg geben<br />

möchten, wenn eine<br />

Veränderung im<br />

Unternehmen ansteht?<br />

„Drahtseilakt Unternehmenswandel“ ist ein etwas anderes, sehr persönliches Management-Buch<br />

aus meiner erlebten Führungspraxis. Es richtet sich an neugierige Führungskräfte<br />

aller Ebenen, vom erfolgreichen CEO bis zur Nachwuchsführungskraft. Ich möchte<br />

das Buch aber auch allen interessierten Mitarbeitern und Arbeitnehmervertretern ans<br />

Herz legen, denen die erfolgreiche Weiterentwicklung „ihres“ Unternehmens ein Anliegen<br />

ist. Erfolgreicher Unternehmenswandel ist Verantwortung aller Mitarbeiter, nicht<br />

nur der Führungsteams. Er kann nur dann gelingen, wenn alle mitmachen. Ich möchte<br />

dafür sensibilisieren. Zuletzt finde ich, dass es gerade Berufseinsteigern bei der Orientierung<br />

im Industrie-Alltag eine Hilfe sein kann – denn mein roter Faden beim Verfassen<br />

war die Frage: Welche Botschaft möchte ich meinen Kindern in Sachen Berufsleben<br />

mitgeben?<br />

Ich blicke auf über 25 Jahre Berufsleben im stetigen Wandel zurück und konnte in<br />

dieser Zeit sehr viele Erfahrungen machen: Ich durfte hydrostatische Antriebe projektieren,<br />

in den USA arbeiten, Krisenteams leiten, eine weltweite Vertriebsorganisation<br />

steuern, Strategien entwickeln. Ich durfte die Auflösung des Mannesmann-Konzerns<br />

ebenso miterleben wie viele Organisationsänderungen und Firmenübernahmen. Viele<br />

meiner Erfahrungen, die ich auf diesem Weg gemacht habe, versuche ich in meinem<br />

Buch weiterzugeben. Dabei beanspruche ich nicht, dass meine Sicht der Welt die<br />

einzig richtige ist. Ich möchte vielmehr Denkanstöße anbieten und zum Perspektivwechsel<br />

anregen.<br />

Es geht in dem Buch nicht nur darum, wie ein Unternehmen seitens der Leitung methodisch<br />

geführt werden sollte. Es geht vielmehr darum, wie man durch konsequente<br />

Ausrichtung an Kundennutzen, den Dialog im Unternehmen und die passende Führung<br />

ein Unternehmen ständig und in kleinen Schritten weiterentwickeln kann. So<br />

lassen sich schmerzhafte Umstrukturierungen oft vermeiden. Davon bin ich überzeugt.<br />

Und wenn dann doch einmal der Meteorit aufs Dach fällt, die Krise da ist, tun sich die<br />

Mitarbeiter mit der nötigen großen Veränderung dann auch nicht so schwer. Sie wissen<br />

dann, dass Veränderung zur Unternehmensrealität gehört. Es geht mir darum,<br />

Mitarbeiter wie Führungskräfte dafür zu gewinnen, ihr Unternehmen in Bewegung, in<br />

kreativer Unruhe zu halten. Und dabei bewegt man sich ständig in Spannungsfeldern:<br />

Wir müssen schnell verändern, weil Wettbewerber uns sonst die Wurst vom Brot ziehen,<br />

ich muss aber als Chef langsam genug sein, damit meine Mitarbeiter mitkommen. Ich<br />

muss Profitabilität und Chancen abwägen gegenüber Mitarbeiterinteressen und<br />

Risiken. Ich muss heute in Wissensaufbau investieren, um morgen erfolgreich zu sein.<br />

Diese ständige Veränderung gleicht einem Balanceakt auf dem Drahtseil: Man muss die<br />

Richtung kennen, in die man will und dabei das Seil – nämlich die Realität des Unternehmens<br />

– unter seinen Füßen spüren, um nicht runterzufallen. Daher der Titel des<br />

Buches „Drahtseilakt Unternehmenswandel“.<br />

Drei Punkte sind mir besonders wichtig. Erstens: Machen Sie den Mitarbeitern immer<br />

und immer wieder klar, warum und wie die Veränderung dem Unternehmen hilft, wertvoller<br />

zu werden und was die Veränderung konkret für den Einzelnen an seinem Arbeitsplatz<br />

bedeutet. Zweitens: Seien Sie als Chef möglichst viel präsent, sprechen Sie persönlich<br />

mit möglichst vielen Mitarbeitern und versuchen Sie, die Angst vor der Veränderung<br />

zu nehmen. Angst lähmt Kreativität und Lernen und beides wird bei Veränderungen<br />

dringend benötigt. Kommunizieren Sie transparent und vor allem in der passenden<br />

Form mit den einzelnen Personen. Einem Mitarbeiter in der Produktion muss ich die<br />

Strategie des Unternehmens auf andere Weise und mit anderen Worten erklären als<br />

einem Vorstandsmitglied. Und drittens: Gaukeln Sie Ihren Mitarbeitern nichts vor, sondern<br />

seien Sie ehrlich. Erlauben Sie mir bitte auch einen Ratschlag für die Mitarbeiter:<br />

Haben Sie auch Vertrauen in die Fähigkeiten Ihrer Chefs.<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 17

INTERVIEW<br />

Sie können ganz allein den<br />

Unternehmenswandel einer<br />

fiktiven Firma gestalten. Nach<br />

welchen fünf Grundsätzen gehen<br />

Sie vor?<br />

In Ihrem Buch lassen Sie immer<br />

wieder Ihre eigene Meinung über<br />

Sinnhaftig- oder -losigkeit<br />

manch gängiger (deutscher)<br />

Unternehmenspraxis<br />

durchscheinen. Welche aktuell<br />

üblichen Instrumente würden Sie<br />

persönlich lieber heute als<br />

morgen abschaffen?<br />

Unternehmenswandel ist nicht<br />

gleich Unternehmenswandel. Ihre<br />

„Co-Autoren“ (Herr Kober, Herr<br />

Richenhagen, Herr Sommer) und<br />

Sie sind allesamt Teil der<br />

Führungsebene von Global<br />

Playern. Was können Führungskräfte<br />

kleinerer Unternehmen aus<br />

der Lektüre Ihres Buches lernen?<br />

Haben Sie bereits ein Folgeprojekt<br />

in Arbeit? Wie geht es mit<br />

dem Autor Bruno Hartmann<br />

weiter?<br />

1. Kraftvolle Strategie statt organisierter Planlosigkeit. 2. „Smarte“ Ziele reichen nicht<br />

mehr. Suchen Sie sinnhafte Ziele! 3. Digitale Zeiten fordern analoge Führungskräfte, d.h.<br />

Führungskräfte, welche die vertrauensbildende Dimension mit der strukturierten, zahlengebundenen<br />

Dimension verbinden 4. Verheizen Sie Ihre Leistungsträger nicht. 5. Verhindern<br />

Sie, dass Ihr Unternehmen seine Seele verliert. Damit meine ich: Wofür steht mein<br />

Unternehmen und worauf können die Mitarbeiter stolz sein?<br />

Bei der Beantwortung dieser Frage mache ich mir sicher viele Freunde bei Manager-Kollegen.<br />

Als erstes würde ich Boni für individuelle Zielerreichung dort abschaffen, wo es nicht tatsächlich<br />

und ausschließlich um individuelle Leistungen geht. Menschen machen für Geld<br />

auch Blödsinn, selbst Akademiker und Führungskräfte. Und genau das erschwert dann die<br />

abteilungsübergreifende Zusammenarbeit in unseren Unternehmen. Boni dagegen halte ich<br />

für eine gute Sache, wenn damit der Teamerfolg oder der des Unternehmens honoriert wird.<br />

Dann würde ich Organisationsänderungen nur dann durchführen, wenn klar ist, welche Verhaltensweisen<br />

dadurch tatsächlich zum Besseren geändert werden. Viele Führungsprobleme<br />

werden in der Praxis durch Organisationsänderungen kaschiert. Die richtigen Führungskräfte<br />

bringen jede Organisation zum Laufen. Das klingt provokant, ist aber meine Erfahrung.<br />

Und als drittes würde ich Führungskräfte-Entwicklungssysteme kritisch hinterfragen:<br />

Fördern sie Unterschiedlichkeit? Und ich meine damit gar nicht so sehr, ob unterschiedliche<br />

Nationalitäten, Ethnien oder Geschlechter vertreten sind. Auf dem Weg nach oben findet ein<br />

Filterprozess statt: Wie sieht die perfekte Führungskraft aus? Da ist es kein Wunder, dass wir<br />

auf Führungsebenen häufig ähnliche Charaktere finden, Menschen die alle ähnlich ticken,<br />

die die Welt ähnlich sehen. Meine Überzeugung ist, dass Unterschiedlichkeit in Führungsteams<br />

hilft, die Verbindung zwischen Mitarbeitern und Führungsteam zu halten und zu<br />

kreativen Lösungen zu kommen. Und genau diese Verbindung und Kreativität ist immens<br />

wichtig, um Unternehmen gemeinsam weiter zu entwickeln, auch wenn die Entscheidungsfindung<br />

in einem diverseren Team eventuell länger dauert.<br />

Ich denke dieses Buch beinhaltet sehr viele wertvolle Gedanken und Perspektiven, auch für<br />

Chefs und Mitarbeiter in kleinen Unternehmen. Das merke ich immer ganz intensiv an<br />

Feedback nach Vorträgen. Auch kleinen Unternehmen hilft eine kraftvolle Strategie. Auch<br />

kleinen Unternehmen hilft es, wenn ihre Mitarbeiter stolz sind, auf das, was sie als Team<br />

gemeinsam erreichen. Auch in kleinen Unternehmen helfen sinnhafte Ziele. Wenn ein<br />

Stefan Kober davon erzählt, wie frustriert er war, weil er nicht mal die Farbe eines Rasenmähers<br />

ändern durfte oder ein Martin Richenhagen davon spricht, dass es ein Riesenfehler<br />

ist, wenn man nicht wissen will, was die Menschen denken, wird offensichtlich, dass große<br />

und kleine Unternehmen viele Themen teilen.<br />

Als nächstes steht die englische Ausgabe meines Buches „Drahtseilakt Unternehmenswandel“<br />

an. Wenn alles gut läuft, wird es im dritten Quartal dieses Jahres auf den Markt<br />

kommen. Und für danach: Ich habe schon eine konkrete Idee. Darüber verrate ich aber<br />

jetzt noch nichts.<br />

www.bruno-hartmann.com<br />

Das Interview führte Peter Becker, Redaktion <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong><br />

MENSCHEN UND MÄRKTE<br />

ÜBER DEN AUTOR UND DAS BUCH<br />

Bruno Hartmann ist Vortrags-Redner über Veränderung in Unternehmen. Er hält<br />

darüber hinaus eine leitende Funktion im Vertrieb eines international führenden<br />

Technologie-Konzerns der Antriebstechnik, dessen Aufsichtsrat er ebenfalls<br />

angehört. Sich selbst bezeichnet er als leidenschaftlichen Ingenieur und querdenkenden<br />

Manager.<br />

„Drahtseilakt Unternehmenswandel. So wird Change Management im Unternehmen<br />

überflüssig“ will mit vielen Praxisbeispielen zeigen, wie Führungskräfte<br />

Mitarbeiter und Unternehmen souverän durch Veränderungsprozesse leiten.<br />

Ergänzt werden die Erfahrungen und Gedanken des Autors von Beiträgen der<br />

CEOs Stefan Kober (AL-KO Kober SE), Martin Richenhagen (AGCO Corporation)<br />

sowie Dr. Stefan Sommer (ZF Friedrichshafen AG). Das Buch ist im Springer Gabler<br />

Verlag erschienen.<br />

18 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

MIT SICHERHEIT<br />

EDELSTAHL<br />

24. - 28.04.<strong>2017</strong><br />

HALLE 21<br />

STAND-NR. B34<br />

VERBINDUNGS-<br />

TECHNIK<br />

VON PH.<br />

PH Industrie-Hydraulik GmbH & Co. KG<br />

Stefansbecke 35-37, 45549 Sprockhövel, Germany<br />

Tel. +49 (0) 2339 6021, Fax +49 (0) 2339 4501<br />

info@ph-hydraulik.de, www.ph-hydraulik.de

MESSE<br />

DIE WELT DER ANTRIEBS- UND<br />

FLUIDTECHNIK PRÄSENTIERT<br />

SICH IN HANNOVER<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

Die weltweit wichtigste Industriemesse wird vom<br />

24. bis 28. April <strong>2017</strong> in Hannover ausgerichtet.<br />

Unter dem Leitthema „Integrated Industry –<br />

Creating Value“ dreht sich auf der HANNOVER<br />

MESSE alles um die Digitalisierung der Produktion<br />

– so auch auf der im Rahmen der Messe stattfindenden<br />

Leitmesse der Antriebs- und <strong>Fluidtechnik</strong>,<br />

MDA: Predictive Maintenance wird einen<br />

zentralen Aspekt der Ausstellung bilden.<br />

Die Hersteller der Antriebs- und <strong>Fluidtechnik</strong> setzen auf<br />

Effizienz, Intelligenz und Qualität. Ihre Leistungsbausteine<br />

sind entscheidend, wenn es um die Qualität von<br />

Maschinen geht. Im Mittelpunkt der Ausstellerpräsentationen<br />

zur kommenden MDA stehen dabei mechatronische Bausteinen<br />

oder CPS-Module (Cyber-Physical System), die wichtige<br />

Enabler für effiziente und intelligente Produktionsprozesse sind.<br />

Damit ermöglichen die Hersteller die durchgängige Vernetzung<br />

mit der Steuerungs- und Fertigungsebene und leisten so einen<br />

wichtigen Beitrag für die Fabrik der Zukunft mit ihren intelligenten,<br />

selbstoptimierenden und autonomen Fertigungsabläufen.<br />

Die innovativsten Produkte und effizientesten Systemlösungen<br />

präsentieren die marktführenden Hersteller <strong>2017</strong> auf der MDA<br />

(Motion, Drive & Automation) in Hannover.<br />

BRANCHENTREFF DER ANTRIEBS-<br />

UND FLUIDTECHNIK<br />

Die Messe wird alle zwei Jahre im Rahmen der HANNOVER MESSE<br />

ausgerichtet und ist das wichtigste Branchenereignis weltweit. Mit<br />

rund 1200 Ausstellern und mehr als 80 000 Besuchern aus aller<br />

Welt zählt die MDA zu den stärksten Leitmessen innerhalb der<br />

HANNOVER MESSE. Rund zwei Drittel der Aussteller kommen<br />

aus dem Ausland. Die wichtigsten Branchenplayer sind vor Ort:<br />

z.B. Aventics, Bosch Rexroth, Camozzi, Hansa-Flex, Hydac, KTR,<br />

Metal Work, NTN-SNR, Parker Hanifin, Schaeffler, Trelleborg, ZF<br />

Friedrichshafen, Desch und Argo-Hytos. „Für die Antriebs- und<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> ist die MDA die weltweit wichtigste Messe, dabei<br />

profitiert die Branche insbesondere von den Synergien zu den<br />

anderen Leitmessen der HANNOVER MESSE sowie zum wirtschaftspolitischen<br />

Umfeld der weltweit wichtigsten Industriemesse.<br />

Mit Polen präsentiert sich in diesem Jahr ein Partnerland, das auf<br />

Innovation und Re-Industrialisierung setzt und damit für die<br />

Hersteller von großem Interesse ist“, sagt Dr. Jochen Köckler, Mitglied<br />

des Vorstandes bei der Deutschen Messe. Hartmut Rauen,<br />

stellvertretender Hauptgeschäftsführer im VDMA sowie verantwortlich<br />

für die VDMA-Fachverbände Antriebs- und <strong>Fluidtechnik</strong><br />

ergänzt: „Unsere Mitgliedsfirmen stehen für Innovationsführer-<br />

20 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

MESSE<br />

PARTNERLAND <strong>2017</strong>: POLEN<br />

Die Partnerländer der HANNOVER MESSE spiegeln die<br />

globale Bedeutung der Industriemesse. In den vergangenen<br />

drei Jahren ging es einmal um die Welt: Indien (2015), USA<br />

(2016), Polen (<strong>2017</strong>).<br />

STEIGENDE BESUCHERZAHLEN<br />

UND INTERNATIONALITÄT<br />

schaft, wenn es um die Kernmerkmale der Kundenprodukte geht:<br />

Leistungsdichte, Energieeffizienz, Total Cost of Ownership und<br />

passgenaue Lösungen. Mit Industrie 4.0 kommt hinzu, dass die<br />

Antriebs- und <strong>Fluidtechnik</strong> zur Datenquelle werden. Unsere<br />

Unternehmen verbinden Big Data mit Big Thinking, Korrelation<br />

mit dem Wissen um Kausalität. Ganz gezielt haben wir daher für<br />

unsere Mitgliedsunternehmen den Predictive Maintenance<br />

Kongress entwickelt und die Sonderschau auf der HANNOVER<br />

MESSE positioniert.“<br />

PREDICTIVE MAINTENANCE ALS<br />

ZENTRALES MESSETHEMA<br />

Die Vernetzung von Maschinen, Produkten und Komponenten<br />

sowie weiteren am Produktionsprozess beteiligten Systemen ist<br />

das zentrale Merkmal von Industrie 4.0. Durch den Einsatz von<br />

FÜR DIE ANTRIEBS- UND FLUID-<br />

TECHNIK IST DIE MDA DIE WELT-<br />

WEIT WICHTIGSTE MESSE, DABEI<br />

PROFITIERT DIE BRANCHE INSBE-<br />

SONDERE VON DEN SYNERGIEN<br />

ZU DEN ANDEREN LEITMESSEN<br />

DER HANNOVER MESSE<br />

– DR. JOCHEN KÖCKLER, MITGLIED DES<br />

VORSTANDES BEI DER DEUTSCHEN MESSE<br />

Sensoren können diese Verknüpfungen nun genutzt werden, um<br />

Zustandsdaten von Maschinenkomponenten zu erfassen, sie mit<br />

Informationen aus Drittsystemen (ERP-, CRM-Systeme) zu kombinieren<br />

und auszuwerten. Ziel ist es, auffällige, auf Störungen<br />

hindeutende Muster rechtzeitig zu erkennen und entsprechende<br />

2014<br />

Maßnahmen präventiv einzuleiten. Der VDMA greift mit Unterstützung<br />

der Deutschen Messe das Thema Predictive Maintenance<br />

in einer Sonderschau in Halle 19 auf. Auf der kommenden Hannover<br />

Messe werden exzellente technische Lösungen am Markt<br />

sichtbar. Mehr zu Predictive Maintenance lesen Sie im Artikel auf<br />

den Folgeseiten.<br />

VDMA, Roland Berger GmbH und die Deutsche Messe AG<br />

werden die detaillierten Ergebnisse einer Befragung zu Predictive-<br />

Maintenance-Strategien zur Hannover Messe auf dem MDA Forum<br />

am Dienstag, 25. April, in Halle 19 vorstellen.<br />

Fotos: Hannover Messe<br />

www.hannovermesse.de<br />

2016<br />

Von 2014 auf 2016 sind sowohl die Besucherzahlen als<br />

auch die Internationalität der Hannover Messe gestiegen.<br />

Vor drei Jahren besuchten 180 000 Personen die Messe,<br />

davon 25 % aus dem Ausland; 2016 waren es insgesamt ca.<br />

190 000 Besucher, 30 % davon internationale Gäste.<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 21

MESSTECHNIK<br />

VORAUSSCHAUENDE<br />

INSTANDHALTUNG<br />

Von der Diskussion um Industrie 4.0 ist<br />

auch die Vernetzung der Produktionsmittel<br />

betroffen. Als Teilinformation des<br />

Condition Monitorings erlaubt in diesem<br />

Zusammenhang die vorausschauende<br />

Instandhaltung die Durchführung von<br />

Maßnahmen zur Sicherstellung der<br />

Betriebsfähigkeit von Maschinen und<br />

Geräten, ohne den Produktionsablauf<br />

ungeplant unterbrechen zu müssen.<br />

Autor: Gerd R. Biller war bis 2010 Geschäftsführer der Bühler<br />

Technologies GmbH in 40880 Ratingen und ist seither weiterhin<br />

dort beratend tätig<br />

Dies setzt voraus, dass relevante Betriebsdaten<br />

kontinuierlich erfasst und gespeichert werden.<br />

Mit den heute zur Verfügung stehenden<br />

Sensoren mit bi-direktionaler digitaler Schnittstelle<br />

(z. B. IO-Link) ist eine Basis für modernes und<br />

zeitgemäßes Condition Monitoring gegeben. Voraussetzung<br />

für die vorausschauende Instandhaltung ist aber<br />

auch, dass die produzierten Informationen zeitnah ausgewertet<br />

und interpretiert werden. Am Beispiel eines<br />

Ölkreislaufes, wie er in Hydraulikanlagen oder in Ölversorgungssystemen<br />

von Getrieben zum Einsatz kommt,<br />

soll die Bedeutung der Informationserhebung und das<br />

Zusammenspiel weniger relevanter Daten zum Zwecke<br />

der vorbeugenden Instandhaltung verdeutlicht werden.<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

INFORMATION FÜLLSTAND<br />

Eine äußerst banale Information, aber für den Betrieb<br />

einer Öl- oder Hydraulikanlage unerlässlich, ist die Meldung,<br />

ob ausreichend Flüssigkeit im Behälter ist. Hier wird<br />

sehr deutlich, dass ein Schauglas diese Information einem<br />

vernetzten Überwachungssystem nicht liefern kann!<br />

Ebenso wäre die Meldung eines Maximal- oder eines<br />

Minimal-Füllstandes nicht hilfreich, könnte es doch<br />

sein, dass die Anlage inmitten eines Produktionszyklus<br />

abgeschaltet wurde und damit keines der beiden Signale<br />

anstünde. Es ist deshalb ein kontinuierlich anstehendes<br />

Signal erforderlich. Dabei ist es nicht nötig, den<br />

gesamten Füllstand vom Boden bis zum maximalen<br />

Wert zu überwachen. Es reicht völlig aus, das zu erwartende<br />

Pendelvolumen mit einer gewissen Sicherheitsreserve<br />

nach unten zu überwachen.<br />

Je nach Sicherheitsbedürfnis könnte eine vorgegebene<br />

Spanne vor der Auslösung einer vorbeugenden Meldung<br />

22 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

ei der Überwachung programmiert werden oder man folgt in einer<br />

engeren Form dem produktionsbedingten Pendelverlauf. In jedem<br />

Fall werden relevante Abweichungen zeitnah erkennbar und damit<br />

abschätzbar, zu welchem passenden Zeitpunkt vorbeugend eingegriffen<br />

werden kann. Über die Vorgabe eines systembedingten<br />

Füllungsverlustes ließe sich auch unverzüglich eine außergewöhnliche<br />

Entwicklung erkennen und bei Verknüpfung mit der Zeitachse<br />

wiederum der bestmögliche Reaktionspunkt bestimmen.<br />

Eine zukunftssichere Füllstandsüberwachung sollte auch die<br />

bidirektionale Kommunikation mit dem Zentralsystem berücksichtigen.<br />

Damit kann nicht nur im Reparaturfall der neue Sensor<br />

bedarfsgerecht parametriert werden, es ließen sich auch die Schwellwerte<br />

von eventuell vor Ort befindlichen Signaleinrichtungen<br />

zentral steuern.<br />

INFORMATION TEMPERATUR<br />

Infolge der temperaturabhängigen Viskositätsveränderung der Öle<br />

kommt der Temperaturüberwachung eine besondere Bedeutung<br />

zu. Die ermittelten Werte ermöglichen zunächst die Stabilisierung<br />

der Betriebstemperatur innerhalb einer gewünschten Spanne.<br />

Dafür dienen die Temperaturwerte der Steuerung von Kühlsystemen.<br />

Mit der Interpretation des Temperaturverlaufs kann unter<br />

Umständen bei entsprechender Korrelation mit im System hinterlegten<br />

Datenbanken eine Aussage zur verbleibenden Lebensdauer<br />

des Öls gemacht werden bzw. die Untersuchung seines aktuellen<br />

chemischen Zustands veranlasst werden. In diese vorbeugende<br />

Betrachtung kann es je nach Applikationsbedingungen zusätzlich<br />

ratsam sein, auch noch Lagerdrücke und -temperaturen sowie die<br />

Temperaturspitzen innerhalb des Gesamtsystems einzubeziehen.<br />

Des Weiteren benötigt man die Temperatur zur Freischaltung, zum<br />

Beispiel der Filterüberwachung, wie im entsprechenden Kapitel<br />

noch erläutert wird.<br />

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INFORMATION DRUCK<br />

Die Überwachung des Arbeitsdrucks erfolgt meist aus produktionstechnischen<br />

Gründen. In Hydrauliksystemen muss sichergestellt<br />

werden, dass für die anstehenden Arbeitsschritte ein ausreichender<br />

Systemdruck ansteht bzw. über einen geforderten<br />

Zeitraum konstant bleibt. Auch könnte es erforderlich sein, den<br />

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Mit einem frequenzgeregelten<br />

NSPi-Aggregat ist das alles möglich<br />

Kosteneffizient durch 64 % Stromersparnis<br />

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MESSTECHNIK<br />

03<br />

05<br />

02<br />

04<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

Arbeitsdruck werkstückbedingt zu justieren. Daher kann es von<br />

großem Nutzen sein, wenn neben dem üblichen Datenstrom mit<br />

den Drucksensoren bi-direktional kommuniziert werden kann.<br />

In Schmieranlagen kann es sinnvoll sein, insbesondere den<br />

Druckverlauf an bestimmten Lagerstellen kontinuierlich zu<br />

melden. Bei signifikanten Abweichungen kann dann anhand der<br />

gemeldeten Daten vorbeugend gehandelt werden.<br />

INFORMATION FILTER<br />

Die kontinuierliche Einbindung der Filterüberwachung in das Condition<br />

Monitoring erschließt der vorbeugenden Instandhaltung ein<br />

interessantes Feld. Dies ergibt sich durch die Möglichkeit, aus der Entwicklung<br />

der verbleibenden Schmutzaufnahmekapazität im Filterelement<br />

Rückschlüsse auf den Zustand des Systems ziehen zu können.<br />

Zunächst aber muss der Begriff Schmutzaufnahmekapazität<br />

beleuchtet werden: hierunter versteht man die Menge (Masse) an<br />

Schmutzpartikeln, die ein Filterelement innerhalb eines Betriebsfensters<br />

in sich aufnehmen kann. Das Betriebsfenster wird durch<br />

den maximal zulässigen Druckverlust über das Element definiert.<br />

Diese Definition ist abhängig vom Anwendungsbereich und der<br />

Konstruktion des Elementes. Die Druckstufen werden auch unter<br />

dem Gesichtspunkt gewählt, im Filter möglichst geringe Energieverluste<br />

zu erzeugen. Werden die Betriebsfenster erheblich überschritten,<br />

kommt es überwiegend zur Zerstörung der Filterelemente<br />

und damit meistens zu Folgeschäden im System. Die Schmutzaufnahmekapazität<br />

bestimmt den wirtschaftlichen Nutzen eines<br />

Filterelementes. Es muss deshalb das Ziel eines jeden Betreibers<br />

sein, diese Kapazität möglichst voll auszuschöpfen.<br />

Im allgemeinen Sprachgebrauch hat sich für die Filterüberwachung<br />

der Begriff „Verschmutzungsanzeiger“ verfestigt. Diese<br />

Bezeichnung ist aber doppeldeutig. Die Einrichtung am Filter zeigt<br />

ja nicht die Verschmutzung des Öls an, sondern meldet einen steigenden<br />

Druckverlust über das Filterelement. Dieser ansteigende<br />

Druckverlust entsteht, weil die Schmutzaufnahmekapazität des<br />

Elementes zur Neige geht und immer weniger Fläche zur Anlagerung<br />

zur Verfügung steht. Deshalb folgt der Verlauf des steigenden<br />

Druckverlustes auch einer Exponentialkurve.<br />

Nun ist es leider physikalisch bedingt, dass der Druckverlust<br />

nicht nur durch die Durchströmung und eine abnehmende Aufnahmekapazität<br />

entsteht, sondern auch durch Viskositätsänderungen<br />

infolge von Temperaturschwankungen. So kommt es häufig<br />

beim Anfahren von Systemen zur Fehlermeldung „Filter voll“,<br />

obwohl das Filterelement erst kürzlich neu eingebaut wurde.<br />

Besonders bei Tankaufbau-Rücklauffiltern wird die Auswirkung der<br />

Viskosität oft unterschätzt. Anlagenbedingt kann es zu erheblichen<br />

Temperaturverlusten in den Rücklaufleitungen kommen und so<br />

erschöpfte Filterelemente suggerieren, was aber gar nicht der Fall ist.<br />

NUTZEN DER FILTERÜBERWACHUNG<br />

Es versteht sich wohl von selbst, dass die Zeit der rein optischen Filteranzeigen<br />

vor Ort vorüber ist und man die Überwachung des oder<br />

der Filter den neuesten Möglichkeiten entsprechend zu gestalten hat.<br />

Je nach Filterbauart wird der Druckverlust unterschiedlich<br />

erfasst. Bei Tankaufbau-Rücklauffiltern (auch wenn sie als Nebenstromfilter<br />

geschaltet sind) ist die Abströmseite gegen Atmosphärendruck<br />

offen. Der Druckverlust über das Element kann als Staudruck<br />

vor demselben gemessen werden. Bei Leitungsfiltern –<br />

gleichgültig, ob sie in der Rücklaufleitung, als Nebenstromfilter<br />

oder als Druckfilter eingesetzt werden – kann man den Druckverlust<br />

über das Element nur als Differenzdruck erfassen. Dabei wirkt<br />

die Tatsache, dass der für das Filterelement zulässige Druckverlust<br />

vor dem Hintergrund des tatsächlichen Betriebsdruckes sehr klein<br />

sein kann, besonders erschwerend. Aus technisch-/wirtschaftlichen<br />

Gründen greift man deshalb fast ausschließlich auf hydraulische<br />

Messkolben zur Signalerzeugung zurück.<br />

Der Kern der zeitgemäßen Filterüberwachung liegt nun im elektronisch-/datentechnischen<br />

Bereich. Bedingt durch den exponentiellen<br />

Verlauf des Druckverlustes würden, abgesehen von viskositätsbedingten<br />

Schwankungen, über lange Zeit keinerlei Veränderungen<br />

sichtbar. Trotzdem sollte der Kurvenverlauf über den gesamten<br />

Betriebszeitraum gespeichert werden. Zur Kontrolle könnte man<br />

jeweils nach einem bestimmten Zeitabschnitt automatisch Marker<br />

auf die Kurve setzen, unabhängig von den zwei „Endmarkierungen“,<br />

von denen die Maximal-Markierung obligatorisch filterspezifisch<br />

gesetzt werden muss. Die davor liegende „Vorwarnstufe“ könnte im<br />

Laufe der Betriebserfahrung individuell gesetzt bzw. prozessabhängig<br />

angepasst werden. Die Aufzeichnung des Verlaufs kann aber nur bei<br />

Beachtung der tatsächlichen Öltemperatur erfolgen. Wird diese ebenfalls<br />

kontinuierlich gespeichert, kann man den Schnittpunkt bestimmen,<br />

ab dem die Signale der Filterüberwachung als relevant freigeschaltet<br />

werden. Der Schnittpunkt liegt auf der Zeitachse spätestens<br />

dort, wo die gewünschte Betriebstemperatur dauerhaft erreicht ist.<br />

Allein mit der Korrelation von Druckverlustverlauf und Betriebstemperatur<br />

wird schon eine erhebliche Verbesserung in der<br />

wirtschaftlichen Nutzung der Filterelemente erreicht.<br />

Der besondere Nutzen der Filterüberwachung für das Condition<br />

Monitoring entsteht aber nun durch die Möglichkeit, die nach<br />

einem quasi „teach-in-Prozess“ über einen längeren Betriebszeitraum<br />

gespeicherten Druckverlust-Verlaufskurven gegeneinander<br />

abzugleichen. Wird zum Beispiel an den gesetzten Markern auf der<br />

24 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

RUBRIZIERUNGSEBENE<br />

02 Programmierbare bi-direktionale Sensoren für Füllstand<br />

und Temperatur<br />

03 Programmierbare bi-direktionale Sensoren für Druck<br />

04 Programmierbare bi-direktionale Sensoren für die<br />

Filterüberwachung<br />

05 Programmierbare bi-direktionale Sensoren für Feuchte in Öl<br />

Kurve eine Verschiebung der Zwischenzeiten erkennbar, könnte<br />

dies auf ein temporäres Verschleißereignis oder einen<br />

Temperatureinbruch schließen lassen. Zeigt sich aber ein eindeutiger<br />

Trend in der Verkürzung, sollte man dringend auch nach<br />

den Verlaufskurven der Öltemperatur und eventuell auch der<br />

Körperschallmessung der Lagerstellen schauen. Eine sofortige Ölanalyse<br />

ist ebenfalls angezeigt. Auch in der Filterüberwachung ist<br />

die bi- direktionale Kommunikation mit dem Sensor und den daraus<br />

entstehenden Parametrierungsmöglichkeiten vorteilhaft.<br />

INFORMATION FEUCHTE<br />

Es gibt eine Reihe von Anwendungen in denen das Eindringen von<br />

Feuchte bzw. Wasser in das Öl nur schwer zu verhindern ist. Man<br />

kann dem in einigen Fällen durch eine besondere Additivierung<br />

des Öls begegnen, letztlich bleibt aber die Feuchte eine unerwünschte<br />

Verunreinigung des Öls mit mannigfaltigen Folgen für<br />

Verschleiß und Nutzungsdauer.<br />

Neben die schon seit Jahrzehnten mit großem Erfolg bei freiem<br />

Wasser eingesetzte Trennschichtmessung gibt es mittlerweile<br />

mehr und mehr Sensoren, welche die Feuchte schon vor Erreichen<br />

der Sättigungsgrenze melden. Auch diese Information dient dem<br />

Condition Monitoring, weil sie als eine Beurteilungsgröße zur Nutzungsdauer<br />

des Öls herangezogen werden kann. Diese wird nicht<br />

nur durch den chemischen Einfluss der Feuchte auf das Öl beeinflusst,<br />

sondern auch durch eine unter Umständen verminderte<br />

Tragfähigkeit und damit der Gefahr erhöhter Mischreibung oder<br />

anderer Verschleißformen wie Kavitation und/oder Korrosion.<br />

ZUSAMMENFASSUNG<br />

Wie die vorstehenden Beispiele zeigen, ist ein systematisches Condition<br />

Monitoring geradezu die Voraussetzung für die autonome<br />

Verknüpfung von Produktionseinrichtungen im Rahmen von<br />

Industrie 4.0. Neben einer geeigneten Sensorik zur Erfassung der<br />

relevanten Informationen wird es darauf ankommen, die generierten<br />

Daten sinnvoll zu verknüpfen und vor Allem zu interpretieren.<br />

Dazu wird in vielen Bereichen ein tieferes Verständnis vom Zusammenwirken<br />

der einzelnen Konstruktionselemente wie Öl, Pumpen,<br />

Ventile, Leitungen, Filter etc. erworben werden müssen. Vorbeugende<br />

Instandhaltung kann ja bei nachhaltigem Wirtschaften nicht<br />

heißen, Öl oder Bauteile prophylaktisch zyklisch zu wechseln,<br />

sondern „on condition“ – also dann, wenn Lebensdauer-Ende und<br />

Produktionszyklus möglichst optimal zueinander stehen.<br />

Vorbeugende Instandhaltung ist aber nicht nur eine Angelegenheit<br />

großindustrieller Anlagen. Smarte Sensoren bieten auch den<br />

Betreibern kleinerer Produktionseinheiten die Möglichkeit, durch<br />

vorausschauendes Handeln im Wettbewerb besser zu bestehen. Die<br />

bereits verfügbaren Sensoren gestatten schon heute in Hydraulik und<br />

Schmiertechnik die zukunftsfähige Gestaltung und Ausrüstung vieler<br />

Produktionsanlagen. Es liegt bei den Erstausrüstern und Betreibern,<br />

diese Möglichkeiten zu nutzen und die tatsächlich „nützlichen“<br />

Informationen zu verwerten. Letztlich liegt auch in der Zukunft der<br />

Schlüssel des Erfolgs für alle nur in der gewinnbringenden Produktion<br />

von Gütern und nicht in der Generierung einer Datenflut.<br />

NEU!<br />

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Gute Nachrichten<br />

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Lesegerät zu interagieren – ohne Batterie oder<br />

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Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Sicherheit für<br />

Mensch, Maschine und Umwelt.<br />

Dieses wartungsfreie System kann einfach in<br />

bestehende Anlagen integriert werden. Es vereinfacht<br />

nicht nur Service- und Instandhaltungsabläufe bis hin<br />

zur Dokumentation der Messergebnisse, sondern hilft<br />

auch, die Effizienz und Leistungsfähigkeit zu steigern.<br />

Erfahren Sie mehr unter www.stauff.com/de/pt-rf<br />

oder auf der Hannover Messe Halle 21 / Stand F27<br />

vom 24. – 28. April <strong>2017</strong> in Hannover<br />

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VDMA<br />

PREDICTIVE MAINTENANCE<br />

- EIN BAUSTEIN VON INDUSTRIE 4.0<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

Total unterschiedliche Produkte – beispielsweise<br />

Werkzeugmaschinen, Schiffe oder Windenergieanlagen<br />

– eint eines: Ohne stets gut funktionierende<br />

Antriebstechnik wären sie wertlos.<br />

Grund genug, mit Predictive Maintenance (PM)<br />

eventuelle Ausfälle rechtzeitig zu vermeiden.<br />

Positiver Nebeneffekt: PM-Systeme stellen einen<br />

wichtigen Baustein in der Industrie 4.0<br />

Umsetzung dar.<br />

Auf geniale Art und Weise widerlegt das Fraunhofer-Institut<br />

für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik<br />

(IPK) aus Berlin das Gerücht, Predictive Maintenance<br />

sei teuer und extrem aufwendig, denn es benötige sehr<br />

viele Aktoren und Sensoren: Das IPK hat für einen Maschinenhersteller<br />

eine Werkzeugüberwachung ohne zusätzliche Senso-<br />

Autor: Nikolaus Fecht, Gelsenkirchen, im Auftrag des VDMA<br />

ren oder andere Elektronik verwirklicht. Ein in die Steuerung<br />

integriertes Softwarepaket kontrolliert Werkzeugverschleiß und<br />

-bruch. „Auf dieser Basis entwickelten wir weitere Algorithmen,<br />

mit denen sich der Zustand und das Verhalten der Maschine<br />

checken lassen“, erklärt Eckhard Hohwieler, IPK-Abteilungsleiter<br />

Produktionsmaschinen und Anlagenmanagement im Bereich<br />

Produktionssysteme. „Damit kann ein Mitarbeiter anhand der<br />

Kennwerte der Antriebsachsen erstaunlich genau Schwachstellen<br />

ermitteln: Auf diese Weise wurden sogar Textilfehler in<br />

Riemenantrieben entdeckt.“<br />

Dieses Beispiel zeigt, dass Antriebstechnik in einem hochkomplexen<br />

mechatronischen Gesamtsystem nicht nur für Mobilität<br />

sorgt, sondern dass sich die Kennwerte auch zum Aufspüren von<br />

Schwachstellen nutzen lassen. Erkannt haben den Nutzen von Predictive<br />

Maintenance auch die Betreiber von Windenergieanlagen.<br />

Dazu Produktmanager Christian Meindl von der Hydac International<br />

GmbH aus Sulzbach: „Condition-Monitoring-Sensoren und<br />

-Systeme bilden auf der Instandhaltungsseite die Basis, Veränderungen<br />

im Anlagenverhalten frühzeitig zu erkennen und geeignete<br />

Handlungsempfehlungen daraus abzuleiten. Je nach Ausprägung<br />

kann es bis zu einer automatisierten Bestellung im Warenwirtschaftssystem<br />

des Unternehmens führen.“ Grundvoraussetzung ist<br />

ein Industrie-4.0-Ansatz mit einem hohen Vernetzungsgrad aller<br />

Anlagen- und Systemkomponenten sowie normierten Schnittstellen<br />

und Prozessen.<br />

26 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

01<br />

01 Predictive Maintenance hilft, Instandhaltungsmaßnahmen zu<br />

planen und die voraussichtliche Entwicklung des Maschinenzustandes<br />

vorherzusagen<br />

Wie es geht, demonstriert Hydac während der Hannover Messe<br />

auf der Sonderschau Predictive Maintenance 4.0 anhand einer<br />

hydraulischen Verstelleinrichtung für Rotorblätter (Pitch Control)<br />

von Windenergieanlagen. Außer den sensorisch überwachten<br />

Systemkomponenten verfügt das zentrale Hydraulikaggregat über<br />

eine Fluidzustandsüberwachung (Fluid Condition Monitoring).<br />

Sowohl Zustandsüberwachungskomponente als auch bauteilbezogene<br />

Sensorik lassen sich einzeln oder gruppiert mit übergeordneten<br />

Anlagen- und Prozesssteuerungssystemen vernetzen<br />

und in die Instandhaltungsplanung integrieren.<br />

Zu den Pionieren derartiger Systeme zählt ein prominenter<br />

Hersteller von Windkraftgetrieben, deren Anwender zusammen<br />

mit anderen bei Predictive Maintenance bereits weiter denken.<br />

Wilhelm Rehm, Mitglied im Vorstand der ZF Friedrichshafen<br />

AG und Vorsitzender des Fachverbands Antriebstechnik im<br />

VDMA: „Unsere Kunden aus den Bereichen Windkraft- und<br />

Industriegetriebe betrachten Predictive Maintenance nicht isoliert,<br />

sondern häufig im Rahmen von Digitalisierung, „IoT“ oder<br />

Industrie 4.0.“ Das Unternehmen zeigt im April, wie sich industrielle<br />

Anwendungen dazu befähigen lassen, zu sehen, zu denken<br />

und zu handeln – nach dem ZF-Motto „see, think, act". Auf<br />

der Sonderschau demonstriert ZF, wie sich Getriebe mit Hilfe<br />

von Sensoren fernüberwachen lassen. Rehm weiter: „Aus den<br />

so erzeugten Daten lassen sich Handlungsempfehlungen für<br />

Anwender ableiten und der optimale Wartungszeitpunkt<br />

bestimmen. In Verbindung mit der modernen ZF-Getriebetechnologie<br />

tragen diese Funktionen zur Effizienz- und Zuverlässigkeitssteigerung<br />

bei und senken gleichzeitig die Instandhaltungskosten.“<br />

Als ein Mittel zum PM-Zweck haben sich auch Wälzlager<br />

bewährt, die an den Stellen zum Einsatz kommen, an denen<br />

mechanische Kräfte wirken. Sie dienen als Einsatzort für die<br />

kun denindividuell konfigurierbaren, integrierten Sensorlager<br />

der Schaeffler AG aus Herzogenaurach, die gleichzeitig mehrere<br />

Messgrößen erfassen können. Mit ihnen lassen sich mehrere<br />

Wartungsintervalle besser planen, denn Predictive Maintenance<br />

erlaubt es, die tatsächlichen Restlaufzeiten einzelner Maschinenelemente<br />

im Voraus zu berechnen. So kann die Instandhaltung<br />

bestmöglich in den Betriebsablauf eingepasst werden:<br />

Produktionsanlagen oder Antriebssysteme werden genau dann<br />

gewartet, wenn die Kundennachfrage gerade niedrig ist.<br />

Dietzel.indd 1 21.03.<strong>2017</strong> 07:34:06<br />

Drehzahlen sicher erfassen, anzeigen und kontrollieren<br />

Ob hydraulische oder elektrische Antriebe<br />

Drehzahlsensoren = RHEINTACHO<br />

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PREDICTIVE MAINTENANCE AUF DER<br />

HANNOVER MESSE <strong>2017</strong><br />

Der VDMA zeigt gemeinsam mit der Industrie und der<br />

Deutschen Messe AG auf der Hannover Messe vom 24. bis<br />

28. April <strong>2017</strong> in Halle 19 Predictive Maintenance in der<br />

Praxis: In der zweiten Sonderausstellung Predictive<br />

Maintenance 4.0 präsentieren Unternehmen der Antriebsund<br />

<strong>Fluidtechnik</strong> wie beispielsweise Aventics, Bosch<br />

Rexroth, Festo, Schaeffler, Schmalz, Argo-Hytos, Hydac und<br />

ZF konkrete Lösungen und Strategien. Das Thema runden<br />

Fachrundgänge zu Firmen und Fachvorträge im MDA Forum,<br />

ebenfalls in Halle 19, ab.<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

02<br />

03<br />

04<br />

Schaeffler präsentiert ein smartes Industrie-4.0-System, das<br />

es dem Anwender ermöglicht, das Domain-Know-how von Schaeffler<br />

als digitalen Cloud-Service in der Cloud zu nutzen.<br />

Dr. Stefan Spindler, Mitglied des Vorstands und CEO Sparte Industrie<br />

bei Schaeffler: „Wir zeigen für Werkzeugmaschine, Bahn, Windkraft<br />

und Antriebstechnik unsere Konzepte zur Digitalisierung<br />

sowie die erforderlichen Enabler in Form von neuen, sensorisierten<br />

Komponenten.“<br />

Das Thema Big Data und Cloud hat ebenfalls die Bosch Rexroth<br />

AG aus Lohr am Main im Visier, die eine Cloud-basierte Big-<br />

Data-Lösung für die vorausschauende Wartung von Großanlagen<br />

anbietet. Das Sammeln der Daten übernehmen in die Hydraulikaggregate<br />

integrierte Sensoren, die kontinuierlich unter anderem<br />

Temperaturen, Vibrationen, Drücke und die Ölqualität messen,<br />

die dann über eine verschlüsselte Verbindung kontinuierlich an<br />

Server der Robert Bosch GmbH übertragen werden. Dr. Steffen<br />

Haack, Vorstandsmitglied für Business Unit Industrial Applications<br />

bei Bosch Rexroth: „Das System nutzt sogenannte Machine-<br />

Learning-Methoden in der Cloud, um kritische Fehler oder signifikante<br />

Veränderungen zum normalen Betriebszustand im<br />

Vorfeld zu erkennen. Es senkt nachweislich das Risiko von<br />

Anlagenstillstand.“<br />

Im Kommen sind generell zusätzliche Dienste, die im Predictive<br />

Maintenance Big Data in Smart Data wandeln, also in nutzbares<br />

Wissen für den Kunden. „Die Nutzung von externen Smart Services<br />

durch PM-Daten wird für die Kunden zunehmend interessant“,<br />

beobachtet zum Beispiel Walter Dunkmann, Leiter Geschäftsfeld<br />

Vakuum-Automation bei der J. Schmalz GmbH aus Glatten. Auf der<br />

Sonderschau präsentiert Schmalz unter anderem intelligente<br />

Vakuum-Komponenten mit umfassenden Funktionen zur Energieund<br />

Prozesskontrolle. Dunkmann weiter: „Wir zeigen, wie sich<br />

Daten in Echtzeit zur Steuerung kommuniziert lassen und gleichzeitig<br />

nutzbare Mehrwertdaten entstehen – beispielsweise zur Anzeige<br />

in der Cloud. Greifsysteme werden also immer mehr zur<br />

wichtigen Komponente für die Industrie 4.0.“<br />

Doch wie sieht es bei den Kunden der Antriebshersteller aus,<br />

sind sie auch schon in Sachen Predictive Maintenance aktiv? Zu<br />

02 Effizientes Predictive Maintenance senkt die Anzahl an Wartungsarbeiten<br />

und erhöht die Verfügbarkeit der Maschinen<br />

03 Pitch Control: Eine hydraulische Verstelleinrichtung für<br />

Rotorblätter von Windenergieanlagen demonstriert auf der<br />

VDMA-Sonderschau Predictive Maintenance die Möglichkeiten der<br />

Vernetzung und Systemintegration<br />

04 Industrie 4.0 im Visier: Auch Vakuum- und Druckschalter lassen<br />

sich für effektive Predictive Maintenance über Kommunikationskanäle<br />

vernetzen<br />

28 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

VDMA<br />

den Vorzeigebranchen zählt hier sicherlich der Werkzeugmaschinenbau,<br />

der bei seinen Kunden – auch wegen Industrie<br />

4.0 – ein zunehmendes Interesse an Predictive Maintenance<br />

feststellt. „Predictive Maintenance ist dabei auch Teil von Industrie<br />

4.0, wenngleich unsere Kunden die beiden Themen sehr<br />

wohl sehr differenziert betrachten“, sagt Dr. Holger Rudzio,<br />

Geschäftsführer DMG Mori Software Solutions GmbH aus<br />

Kempten. „So kann Predictive Maintenance auch ohne einen<br />

Industrie-4.0-Ansatz realisiert werden.“ DMG Mori setzt auf die<br />

Entwicklung leistungsfähiger Auswertungslogiken, um gemeinsam<br />

mit den Kunden aus den erfassten Massendaten effektiv die<br />

nötigen Informationen herauszufiltern und daraus zuverlässige<br />

Vorhersagen für die Maschinen und die Prozesse der Kunden zu<br />

berechnen. Die Vision von Dr. Holger Rudzio: „Zukünftig werden<br />

Cloud-basierte Lösungen auf Basis künstlicher Intelligenz<br />

an Bedeutung gewinnen.“<br />

Fotos: Aufmacher ZF, 01+02 IPK, 03 Fecht, 04 Schmalz<br />

www.fluid.vdma.org<br />

„Wir entwickelten<br />

weitere Algorithmen,<br />

mit denen sich der<br />

Zustand und das<br />

Verhalten der<br />

Maschine checken<br />

lassen.“<br />

Eckhard Hohwieler, IPK-Abteilungsleiter<br />

Produktionsmaschinen und<br />

Anlagenmanagement im<br />

Bereich Produktionssysteme<br />

Foto: IPK<br />

„Wir zeigen, wie sich<br />

Daten in Echtzeit zur<br />

Steuerung kommunizieren<br />

lassen und gleichzeitig<br />

nutzbare Mehrwertdaten<br />

entstehen – beispielsweise<br />

zur Anzeige in der Cloud.“<br />

Walter Dunkmann,<br />

Leiter Geschäftsfeld<br />

Vakuum-Automation<br />

bei der J. Schmalz GmbH<br />

„Predictive Maintenance<br />

kann auch ohne<br />

Industrie-4.0-Ansatz<br />

realisiert werden.“<br />

Dr. Holger Rudzio,<br />

Geschäftsführer DMG Mori<br />

Software Solutions GmbH<br />

Foto: DMG Mori<br />

Foto: Schmalz<br />

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Bis 70% Energie einsparen<br />

mit smarter Systemarchitektur<br />

Bucher Hydraulics,<br />

Halle 21, Stand G23<br />

Besuchen Sie uns auf der Messe<br />

Kurz-Referat (Mo &Di, ab 16 Uhr):<br />

Smarte Systemarchitektur am Beispiel<br />

„Prüfstand für Drehgestelle“<br />

Premiere Imagefilm (Mo, Di&Mi)<br />

dazu sevieren wir Snacks und Getränke<br />

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Bucher Hydraulics GmbH<br />

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SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

?<br />

ZYLINDERWEG<br />

GEMESSEN?<br />

WEGMESSSYSTEM<br />

GENAU<br />

Liebherr wird das neue intelligente<br />

Zylinderwegmesssystem LiView auf der<br />

Hannover Messe <strong>2017</strong> präsentieren. Das robuste<br />

System bestimmt die exakte Position sowie die<br />

Geschwindigkeit des Kolbens mittels<br />

hochauflösender Absolutmessung. LiView eignet<br />

sich insbesondere für die Automatisierung<br />

mobiler Arbeitsmaschinen.<br />

!<br />

ABSOLUT!<br />

Der Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen stellt besondere<br />

Herausforderungen an moderne Wegmesssysteme. Dazu<br />

zählen heftige Vibrationen oder extreme Temperaturen.<br />

Basierend auf langjähriger Erfahrung mit sehr anspruchsvollen<br />

Einsatzbedingungen hat Liebherr das neue Wegmesssystem<br />

LiView entwickelt. Das Messkonzept ist einfach integrierbar,<br />

universell einsetzbar und hoch robust.<br />

ÖLKONTAMINATION AUSGESCHLOSSEN<br />

LiView nutzt den Zylinder selbst als sehr robuste Messstrecke. Das<br />

Wegmesssystem besteht aus der Auswerteelektronik und zwei<br />

Sonden. Es misst die Streuparameter des Hydraulikzylinders über<br />

den Frequenzbereich. Daraus berechnet das System die Position<br />

und die Geschwindigkeit des Kolbens in Echtzeit. Das ermöglicht<br />

30 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

WEGMESSSYSTEM<br />

eine dynamische Automatisierung von Maschinen, für mehr Effizienz<br />

und eine höhere Produktivität.<br />

Funktionsweise im Detail (siehe Bild unten):<br />

1) Die Elektronik erzeugt ein Signal.<br />

2) Über eine Sonde (Port 1) wird das Signal eingekoppelt.<br />

3) Das Signal läuft in Richtung des Kolbens, wo es reflektiert wird.<br />

4) Über die zweite Sonde (Port 2) kehrt das Signal<br />

zur Elektronik zurück.<br />

5) Die Elektronik berechnet die Kolbenposition und<br />

-geschwindigkeit in Echtzeit.<br />

Dieses neue Messkonzept lässt eine feste Verbauung aller<br />

Bestandteile zu. Es sind keine beweglichen Teile im Öl notwendig.<br />

Dadurch ist auch eine Ölkontamination im Falle eines Defekts des<br />

Wegmesssystems, die zu einem Maschinenausfall führen kann,<br />

ausgeschlossen.<br />

INTEGRATION UND SERVICE:<br />

ANWENDERFREUNDLICH<br />

LiView überzeugt durch eine schnelle und einfache mechanische<br />

Integration. Die Auswerteelektronik kann entweder direkt außen<br />

am Zylinder oder an einem beliebigen Ort in der Nähe des Zylinders<br />

verbaut werden. Nur die beiden kleinen Sonden benötigen<br />

eine Verbindung ins Kolbenstangenlager. Die Sonden schwimmen<br />

dabei auf einem Ölfilm und sind verschleißfrei. Bei der Integration<br />

sind keine weiteren Modifikationen am Zylinder oder ein Bohren<br />

der Kolbenstange notwendig.<br />

Das Integrationskonzept des Systems gewährleistet, dass alle<br />

Teile leicht erreichbar sind. Das ermöglicht im Falle einer äußeren<br />

Beschädigung einen zügigen und einfachen Service – ohne Ablassen<br />

des Öls, Ausbau oder Zerlegen des Zylinders. Der Raum im<br />

Zylinder bleibt dank des minimalen Integrationsaufwandes vollständig<br />

für den Hub nutzbar. Dadurch kann auch mit installiertem<br />

Wegmesssystem die komplette Zylinderlänge genutzt werden<br />

– ohne Anpassung der Maschinenkonstruktion.<br />

EINE MASSGESCHNEIDERTE LÖSUNG<br />

FÜR ALLE ZYLINDER<br />

Das Konzept von LiView ermöglicht die Installation sowohl in<br />

Kleinstzylindern als auch in sehr langen Zylindern. Das System ist<br />

daher grundsätzlich für alle Zylinderlängen und Kolbendurchmesser<br />

geeignet. Der Funktionsumfang kann entsprechend der<br />

Anwendung gewählt werden. Das gewährleistet eine hohe Effizienz<br />

in der Nutzung des Systems. Für sicherheitsrelevante Anwendungen<br />

ist das System optional nach EN ISO 13849 PL d oder EN IEC 61508<br />

SIL2 zertifiziert.<br />

LiView ist ein intelligentes Wegmesssystem, das mit einem<br />

schnellen Messzyklus von

DINGE<br />

DIE SIE AUF DER HANNOVER<br />

MESSE NICHT VERPASSEN DÜRFEN<br />

PARTNERLAND PO<br />

INDUSTRIE 4.0?<br />

ANGEKOMMEN!<br />

WOMENPOWER<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

LEITMESSE MDA<br />

32 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> – Ölhydraulik 4/<strong>2017</strong> und Pneumatik 4/<strong>2017</strong>

INDUSTRIE 4.0? ANGEKOMMEN!<br />

Seit 2013 begleitet die HANNOVER MESSE<br />

mit ihrem zentralem Leitthema „Integrated<br />

Industry“ die Entwicklung von Industrie 4.0. In<br />

diesem Jahr lautet der Motto-Zusatz „Creating<br />

Value“. Dies zeigt: Industrie-4.0-Technologien<br />

sind in den Unternehmen angekommen. Nun<br />

geht es um die Wertschöpfung. In Hannover<br />

wird es eine Vielzahl konkreter Anwendungsbeispiele<br />

zu sehen geben, die den Nutzen von<br />

Industrie 4.0 aufzeigen.<br />

LEN<br />

LEITMESSE MDA<br />

Alle zwei Jahre gastiert die internationale<br />

Leitmesse für Antriebs- und <strong>Fluidtechnik</strong>, MDA<br />

– Motion, Drives & Automation, in Hannover:<br />

<strong>2017</strong> ist es nun wieder soweit. Fast 1200<br />

Aussteller werden den Besuchern Innovationen<br />

aus den Bereichen Wälzlager, Getriebe,<br />

Pumpen, Zylinder und Ventile oder Lineartechnik<br />

präsentieren. Die MDA zeigt, was die<br />

Werkshallen von morgen antreiben wird.<br />

PARTNERLAND POLEN<br />

Deutschland ist der wichtigste Handelspartner<br />

Polens. Da ist es nur folgerichtig, dass unser<br />

Nachbarland in diesem Jahr die HANNOVER<br />

MESSE als Partnerland begleitet. Polens<br />

Industrie beeindruckt auf vielen Feldern mit<br />

Innovationen und Wachstum. Der Entwicklungsplan<br />

des Landes setzt u. a. auf Reindustrialisierung,<br />

Förderung innovativer Unternehmen<br />

und die Erschließung ausländischer<br />

Märkte. In Hannover breitet Polen seine<br />

gesamte technologische Palette aus.<br />

YOUNG TECH<br />

ENTERPRISES<br />

WOMENPOWER<br />

Am 28. April <strong>2017</strong> findet der Karrierekongress<br />

WoMenPower zum 14. Mal im Rahmen der<br />

HANNOVER MESSE statt. WoMenPower ist<br />

eine der größten Netzwerk- und Diskussionsplattformen<br />

für Frauen zu Karrierefragen,<br />

Erfolgsstrategien und innovativen Arbeitsformen.<br />

In diesem Jahr steht der Karrierekongress<br />

im Convention Center des Messegeländes<br />

unter dem Motto „Arbeitswelt 4.0 – Grenzenlos<br />

kommunizieren“.<br />

YOUNG TECH ENTERPRISES<br />

Start-Ups und Jungunternehmern bietet die<br />

HANNOVER MESSE im Ausstellungsbereich<br />

Young Tech Enterprises eine Plattform, um ihre<br />

außergewöhnlichen und pfiffigen Ideen zu<br />

präsentieren. In Halle 3 erwarten die Besucher<br />

aber auch Stände von Instituten sowie das die<br />

Ausstellung begleitende Forum.<br />

www.hannovermesse.de

STANGENDICHTUNG MIT HOHEM<br />

EXTRUSIONS WIDERSTAND<br />

Die Stangendichtung XT200, das<br />

Ergebnis einer zweijährigen<br />

Forschung und Entwicklung, ist<br />

eine Stangendichtung mit hohem<br />

Extrusionswiderstand, die für<br />

anspruchsvolle Anwendungen<br />

entworfen und entwickelt wurde.<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

POINTIERT<br />

HOHER EXTRUSIONSWIDERSTAND<br />

HERVORRAGENDE DICHTWIRKUNG<br />

LANGE LEBENSDAUER

DICHTUNGEN<br />

01<br />

02<br />

Die Stangendichtung XT200 wurde entworfen,<br />

um einen idealen Kontakt mit der Gegenlauffläche<br />

für ein fortschrittliches Reibungs-,<br />

Extrusions- und Dichtfunktionsverhalten<br />

aufzuweisen (Bild01). Sie verfügt über ein<br />

Profil mit innovativem Hinterschnitt, das mit dem<br />

Ziel entwickelt wurde, eine ideale dynamische<br />

Dichtkante zu haben, die unter hohem Druck zu einer<br />

niedrigen Reibung führt und dabei keine Extrusion<br />

zeigt (Bild02 und Bild03). Die XT200 besitzt eine<br />

innovative Profilierung der Nut und eine besondere<br />

Lippengeometrie, die mit dem Ziel entworfen<br />

und getestet wurden, eine Vorspannung und eine<br />

hohe Dichtwirkung zu erzielen (Bild04).<br />

EIGENSCHAFTEN DES DESIGNS (Bild05):<br />

n Besondere Lippengeometrie<br />

n Optimierte Dichtkante<br />

n Innovative Profilierung der Nut<br />

n Reduzierte Kontaktfläche<br />

n Profil mit innovativem Hinterschnitt<br />

n Hoher Extrusionswiderstand<br />

n Außerordentliche statische und<br />

dynamische Dichtwirkung<br />

EIGENSCHAFTEN DES MATERIALS:<br />

n Verbesserte mechanische Eigenschaften<br />

n Breiter Temperatureinsatzbereich<br />

n Niedriger Druckverformungsrest<br />

n Abrieb- und Extrusionsfestigkeit<br />

01 Kontakt mit der Gegenlauffläche ermöglicht gutes<br />

Extrusions- und Dichtfunktionsverhalten<br />

03<br />

02 Extrusion bei 200 bar<br />

03 Extrusion bei 400 bar<br />

04 Profilierung und Lippengeometrie erzielen<br />

optimale Vorspannung und Dichtwirkung<br />

05 Das Netzdiagramm verdeutlicht die Vorteile der<br />

Stangendichtung aus dem Hause Kastas<br />

05<br />

04<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 35

DICHTUNGEN<br />

In zahlreichen Anwendungen auf dem<br />

Gebiet der Hydromechanik unterliegen<br />

Stangendichtungen aufgrund der betrieblichen<br />

Bedingungen hohen Drücken<br />

von mehr als 250 bar. Die Anforderungen<br />

an die Stangendichtung nehmen<br />

zu. Man verfolgt das Ziel der Herstellung<br />

einer immer größeren Anzahl<br />

von Zylindern, die bei höheren Drücken<br />

gleichzeitig eine hohe Dichtwirkung<br />

aufweisen, ohne wiederum Kompromisse<br />

im dem Bereich des Abriebs und<br />

der Lebensdauer machen zu müssen.<br />

Von Baggern bis zu Kränen und von Arbeitsbühnen<br />

bis zu Spritzgussmaschinen<br />

werden Stangendichtungen verlangt,<br />

die gleichzeitig einen höheren Extrusionswiderstand,<br />

eine längere Lebensdauer<br />

und eine hohe Dichtwirkung<br />

leisten können.<br />

06<br />

Extrusion at 400 bar<br />

07<br />

SPECIAL / HANNOVER MESSE<br />

06 + 07 Bei einem<br />

Druck von 400 bar zeigt<br />

die XT200 (linkes Profil)<br />

eine um 60% niedrigere<br />

Extrusion im Vergleich zu<br />

Wettbewerbs produkten<br />

XT200<br />

WETTBEWERBER<br />

36 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

DICHTUNGEN<br />

Total Leakage (ml/100m) 08<br />

0,035<br />

0,03<br />

0,0302<br />

0,025<br />

0,02<br />

0,0192<br />

0,015<br />

0,01<br />

0,0094<br />

0,005<br />

0<br />

1<br />

XT200 Competitor Rod Seal with Inner Lip<br />

ENTWICKLUNGSPROZESS IM DETAIL<br />

Ein Team erfahrener Ingenieure aus den Bereichen R&D, Werkstoffentwicklung<br />

und Prüffeld begann vor zwei Jahren die Entwicklung<br />

der XT200 Stangendichtung von Grund auf. Eine solche Stangendichtung<br />

sollte ein perfektes Design aufweisen, um ein fortschrittliches<br />

Verhalten hinsichtlich der Dichtfunktion, des Extrusions- und<br />

Abriebverhaltens zu bieten. Gleichzeitig sollte die Stangendichtung<br />

aus einem Material sein, welches das besondere Design mit seinen<br />

Druckverformungsrestwerten, dem Temperatureinsatzbereich und<br />

dem Extrusionsverhalten verbindet. Die ursprünglichen Projektziele<br />

bestanden in der Entwicklung einer Stangendichtung mit einer<br />

zwischen 15% und 25% besseren Dichtwirkung und Extrusionsfestigkeit<br />

im Vergleich zu traditionellen Stangendichtungen im selben<br />

Segment.<br />

In der Entwicklungsphase schlug das XT200 Entwicklungs-Team<br />

verschiedene alternative Designs vor. Durch den Einsatz einer fortschrittlichen<br />

Version der Finite Element Analysis Software konnten<br />

alle alternativen Designs unter verschiedenen Betriebsbedingungen<br />

verglichen werden. Das Design, das die beste Leistung in den<br />

drei Hauptbereichen Extrusion, Dichtwirkung und Abriebfestigkeit<br />

erbracht hat, wurde ausgewählt. Darauf folgten intensive Detailentwicklungsarbeiten<br />

in den Bereichen Verschleiß sowie an der dynamischen-<br />

und an der statischen Dichtkante (Bild06).<br />

INTENSIV GETESTET<br />

Parallel zu dieser Initiative arbeiteten die Entwicklungsabteilung<br />

und der Werkzeugbau am effizientesten und zuverlässigsten Design<br />

von Werkzeugen, um eine reibungslose Produktion und eine<br />

langfristige Produktionseffizienz zu gewährleisten. Nach verschiedenen<br />

Prototypen wurde 11 Monate nach dem Beginn der Arbeiten<br />

die erste XT200 Stangendichtung hergestellt. Dann durchlief<br />

das Modell über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr intensive<br />

dynamische und statische Tests auf unseren Prüfständen. Die<br />

Tests verfolgten das Ziel, die realen Anwendungen zu simulieren<br />

und gleichzeitig auch die Grenzen der Dichtung zu bestimmen.<br />

Nach insgesamt 1800 absolvierten Testkilometern in unserem<br />

Prüfzentrum für Forschung und Entwicklung (R&D Test Center)<br />

und verschiedenen Designanpassungen war die XT200 Stangendichtung<br />

bereit für Praxistests. In den darauffolgenden vier Monaten<br />

wurde die Dichtung erneut im Vergleich zu zwei Stangendichtungen<br />

des Wettbewerbs getestet. Die Tests erfolgten sowohl intern<br />

als auch extern in Feldversuchen zur Beobachtung des Funktions-<br />

und Eigenschaftverhaltens.<br />

Obwohl das Design einer der zwei wichtigsten Faktoren ist, die<br />

die Leistung einer Dichtung bestimmen, gilt das Material als der<br />

andere kritische Faktor sowohl für die Leistung als auch für die Lebensdauer.<br />

Die Eigenschaften des Materials, wie der Temperatureinsatzbereich,<br />

der Druckverformungsrest und verschiedene andere<br />

mechanische Eigenschaften, die Hydrolysefestigkeit, die chemische<br />

Struktur und die Medienkompatibilität sollten sowohl mit den<br />

Leistungszielen der Dichtung in den wesentlichen Anwendungen<br />

übereinstimmen als auch die vergleichbaren Produkte im Rahmen<br />

der Prüfstand- und Feldtests übertreffen.<br />

Für die Serienproduktion der XT200 wird das thermoplastische<br />

Polyurethan PU9401 der neuesten Generation ausgewählt. Dieser<br />

Werkstoff unterscheidet sich durch seine besseren mechanischen<br />

Eigenschaften hinsichtlich des Extrusions- und Abriebverhaltens<br />

sowie der Druckverformungsrestwerte, die besser als der Industriestandard<br />

ausfallen. Außerdem weist PU9401 einen erweiterten<br />

Temperatureinsatzbereich auf, der alle Zielanwendungen abdeckt.<br />

EXTRUSIONSWIDERSTAND<br />

Einerseits gelten vor allem bei Baumaschinen die Höchst- und Spitzendrücke<br />

als Faktoren, die zum höchsten Risiko für Stangendichtungen<br />

führen. Das Modell XT200 ist genau für diese Fälle entwickelt.<br />

Die besondere Geometrie und das hervorragende TPU-Material,<br />

das in der Stangendichtung zum Einsatz kommt, gewährleisten<br />

bei weitem den besten Extrusionswiderstand im Verhältnis zu den<br />

bereits am Markt befindlichen Produkten. Bei einem Druck von 400<br />

bar zeigt die XT200 eine im Vergleich um 60% niedrigere Extrusion<br />

(Bild07).<br />

DICHTWIRKUNG<br />

Die Stangendichtung XT200 wurde für 300 km auf demselben Prüfstand<br />

parallel mit zwei Wettbewerbsdichtungen getestet. Die Stangendichtung<br />

XT200 erzielte im Vergleich eine um 50% verbesserte<br />

Dichtwirkung (Bild08).<br />

XT200 wird Ende April <strong>2017</strong> auf dem Markt eingeführt werden. Für<br />

die ersten 85 Abmessungen zwischen 20 und 250 mm sind die<br />

Werkzeuge bereits verfügbar. Der aktuelle Abmessungsbereich basiert<br />

derzeitig auf den in den europäischen und asiatischen Märkten<br />

am meisten nachgefragten Größen und Querschnitten. In diesem<br />

Jahr plant das Unternehmen Kastas die Erweiterung des Angebots<br />

an Abmessungen mit zusätzlichen Werkzeugen bis zu Ø300<br />

mm sowie durch die Einführung von Zollabmessungen. Die aktualisierte<br />

Liste der Werkzeuge der Stangendichtung XT200 ist auf der<br />

Webseite des Herstellers verfügbar.<br />

Kastas auf der Hannover Messe: Halle 20, Stand C38<br />

www.kastas.com<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 37

MARKTPLATZ<br />

DETEKTIERBARE DICHTUNGEN<br />

Mit der anwendungsbasierten<br />

Entwicklung<br />

von ManoyDetect hat<br />

die IDG-Dichtungstechnik<br />

ihr Produktprogramm<br />

Food Tech durch<br />

diese optionale<br />

Werkstoffausrüstung<br />

erweitert. Da auch in<br />

den Herstellungs- und<br />

Abfüllanlagen der<br />

Lebensmittelindustrie<br />

Materialbrüche und<br />

Kollisionen nie ganz<br />

auszuschließen sind, besteht immer die Gefahr einer Produktverunreinigung.<br />

Um künftig auch Stücke von Dichtungselemente<br />

mittels Metalldetektoren sichten zur können, wurde die Werkstoffausrüstung<br />

ManoyDetect entwickelt. Damit lassen sich auch<br />

sehr kleine Bruchstücke detektieren. Diese Werkstoffe eignen sich<br />

für Elastomer O-Ringe, Formteile und für Dichtelemente aus PTFE-<br />

Compound und Hochleistungswerkstoffen, letztere auch aus<br />

Verbundwerkstoffen.<br />

www.idg-gmbh.com<br />

DRUCKMITTLER FÜR AGGRESSIVE MEDIEN<br />

Der Membrandruckmittler<br />

MD 11 aus<br />

Kunststoff von Afriso<br />

kann zusammen mit<br />

einem Rohrfeder-<br />

Manometer für Druckmessaufgaben<br />

oder mit<br />

einem Druckschalter<br />

für Schaltaufgaben<br />

in Anlagen mit Abwässern,<br />

Düngemitteln,<br />

aggressiven<br />

Medien und verschiedenen<br />

Chemikalien<br />

eingesetzt werden. Er<br />

verhindert, dass Messstoffe direkt mit dem Messgerät in Verbindung<br />

kommen. Zum Anschluss an den Prozess sind PVC-, PP- oder<br />

PVDF-Prozessanschlüsse möglich. Die TFM-beschichteten,<br />

innenliegenden EPDM-Membranen des Druckmittlers weisen<br />

sehr hohe thermische und chemische Beständigkeiten und Elastizitäten<br />

auf. Als Druckübertragungsflüssigkeit wird Glyzerin<br />

eingesetzt.<br />

www.afriso.de<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

DRUCKSCHALTER FÜR DIE INDUSTRIE 4.0<br />

Der Drucksensor<br />

Typ 934<br />

von Layher<br />

erfüllt mit<br />

einer IO-Link-<br />

Schnittstelle<br />

die Anforderungen<br />

der<br />

Industrie 4.0.<br />

Mit ihm wird<br />

die Inbetriebnahme<br />

vereinfacht,<br />

z. B. durch<br />

Offline-Parametrierung<br />

der Sensoren<br />

vor dem Einbau oder automatischen Sensorerkennung online bei<br />

Einsatz der IO-Link-App auf dem AS-i/Feldbus-Gateway. Fehlbedienungen<br />

im laufenden Betrieb durch Abschaltung der Bedientasten<br />

am Sensor werden mit ihm vermieden. Die Messwerteübertragung<br />

erfolgt ohne Wandlungsverluste, die Werte auf dem<br />

Sensordisplay entsprechen den Werten auf dem Maschinen­<br />

Display. Die Maschinendiagnose bis zum Sensor-Level funktioniert<br />

ohne Betriebsunterbrechung.<br />

www.layher-ag.de<br />

SICHERHEITSKUPPLUNGEN FÜR DEN<br />

ANTRIEBSSTRANG<br />

Enemac bietet<br />

mechanische<br />

Drehmomentbegrenzer<br />

an. Die<br />

Trennung von<br />

Antrieb und<br />

Abtrieb erfolgt<br />

mechanisch und<br />

ist unabhängig<br />

von Stromausfällen<br />

und<br />

anderen Störungen.<br />

Eine für<br />

engen Einbauraum<br />

konzipierte<br />

Variante ist die axial kurz gebaute Sicherheitskupplung ECU. Sie<br />

trennt durch den Einsatz von Tellerfedern den großen Einstellbereich.<br />

Ein Rastpunkt pro Umdrehung im Kugelrastprinzip sorgt für<br />

eine Trennung des Antriebsstrangs binnen weniger Winkelgrade.<br />

Der Hub der Kugeln lässt sich durch einen Näherungsschalter<br />

abfragen und das Signal an die Steuerung geben. 18 Baugrößen<br />

zwischen 1,8 Nm und 9 000 Nm Ausrückmoment stehen für<br />

Wellen mit Durchmessern bis 110 mm zur Verfügung.<br />

www.enemac.de<br />

Die Nr. 1 in Auswahl und Kompetenz – SF.<br />

30‘000 Filtertypen ab Lager. Für den Mobil- und Industriebereich.<br />

24h<br />

2Lie eferung<br />

SF Filter GmbH<br />

DE-78056 VS-Schwenningen<br />

Phone +49 7720 80 91-0<br />

sf-filter.com<br />

heller • laufer<br />

SF-Filter.indd 1 03.03.<strong>2017</strong> 13:27:10<br />

38 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

MARKTPLATZ<br />

AUCH FÜR GESCHLOSSENE REGELKREISE<br />

Parker<br />

Hannifin<br />

bietet mit der<br />

D1FC/<br />

D3FC-Serie<br />

direktgesteuerte<br />

Proportional-Wegeventile<br />

mit<br />

Nullschnittkolben<br />

an. Diese<br />

Ventile mit<br />

hoher Dynamik und hohen Volumenströmen lassen sich auch für<br />

geschlossene Regelkreise einsetzen. Bei ihnen ist das Wegmesssystem<br />

komplett ins Gehäuse integriert. Die direkte Ankopplung<br />

des Sensors an den Kolben ermöglicht eine genaue Regelung der<br />

Kolbenposition. In Verbindung mit den Nullschnittkolben eignen<br />

die Ventile sich z. B. für die präzise Regelung in Rohrbiegemaschinen,<br />

Pressen, für Wasserturbinenregler, Abkantpressen oder<br />

Blechbearbeitungs- und Kunststoffspritzgießmaschinen.<br />

www.parker.com<br />

IN WENIGER SCHRITTEN ZUM<br />

MEMBRANSPEICHER<br />

Freudenberg stellt Membranspeicher<br />

in einem elektromagnetischen<br />

Pulsfügeverfahren her, um für sie<br />

neue Einsatzmöglichkeiten zu<br />

schaffen, z. B. in hydropneumatischen<br />

Fahrwerksanwendungen.<br />

Diese neue Fertigungsmethode<br />

benötigt weniger Prozessschritte.<br />

Das Fügen der Gehäusehälften aus<br />

Aluminium und die Stickstoffbefüllung<br />

der Gasseite erfolgen dabei im<br />

gleichen Arbeitsschritt. Das Verfahren<br />

nutzt starke magnetische Felder,<br />

um elektrisch leitfähige Werkstoffe<br />

berührungslos zu formen. Es kann auch zum Fügen von zwei<br />

Werkstoffen eingesetzt werden. Der Hersteller nutzt dies zur<br />

stoffschlüssigen Verbindung von Ober- und Unterschale des<br />

Membranspeichers.<br />

www.fst.com<br />

INDIVIDUELLE VERSCHLEISSTEILE AUS<br />

GEDRUCKTEM WERKZEUG<br />

Schmiermittel- und wartungsfreie Verschleißteile sowie Kleinserien kann Igus mit<br />

im 3D-Druck hergestellten Spritzgusswerkzeugen in zwei bis fünf Tagen günstig<br />

herstellen. Dafür stehen 50 Hochleistungskunststoffe zur Verfügung, z. B. für<br />

Hochlast, Lebensmittelkontakt, Unterwassereinsatz oder Hitze. Die Sonderteile<br />

können abhängig vom Werkstoff gespritzt, gedruckt oder aus Halbzeugen gefräst<br />

werden. Das Verfahren kann dann vorteilhaft sein, wenn das gewünschte Material<br />

nicht im 3D-Drucker verarbeitet werden kann, oder wenn die Teile für einen Test<br />

eingesetzt werden, der möglichst nahe die Bedingungen der Serienproduktion<br />

simulieren soll.<br />

www.igus.de<br />

M51 MH1 (216 x 108)_Layout 1 22.03.17 10:59 Seite 1<br />

MANOY ® Gleit-<br />

Dichtring 114 nach<br />

DIN ISO 7425-1<br />

Betriebsdruck bis 120 MPa<br />

MANOY ®<br />

Führungsring<br />

Bauart FUB<br />

Halle 20, Stand A36<br />

M51 MH1<br />

IDG-Dichtungstechnik<br />

GmbH<br />

73230 Kirchheim u. Teck<br />

Tel. +49 (0)7021 9833-0<br />

info@idg-gmbh.com<br />

www.idg-gmbh.com

VENTILSYSTEM IN DER VIRTUELLEN REALITÄT<br />

Ihr Systemlieferant<br />

für Hydraulikkomponenten:<br />

Steuer- und Regelungstechnik,<br />

Ventile, Pumpen, Zylinder,<br />

Hydrauliksysteme ...<br />

Das Ventilsystem ES05 von Aventics können Besucher der<br />

diesjährigen Hannover Messe virtuell erleben. Außerdem<br />

lässt der Hersteller auch wieder am Stand zum Montage-<br />

Wettbewerb antreten. An diesem kann man einerseits<br />

ausgerüstet mit VR-Brillen in der virtuellen Realität teilnehmen,<br />

oder man kann sich, wie im vergangenen Jahr, ganz<br />

konventionell mit dem Drehmomentschlüssel betätigen. Es<br />

gilt dabei, die Bestzeit des vergangenen Jahres von 90 Sekunden<br />

zu unterbieten. Das Ventilsystem aus einem modularen<br />

Baugruppensystem eignet sich vor allem für Anwendungen<br />

mit Standardanforderungen in der Industrieautomation.<br />

www.aventics.de<br />

GESCHMIERT, OHNE ZU<br />

SCHMIEREN<br />

SICHERER UMGANG MIT<br />

KRITISCHEN MEDIEN<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Halle 20, Stand E26<br />

24. – 28. April <strong>2017</strong><br />

Drehwellenhydraulik<br />

Made in Germany<br />

www.drehwellenhydraulik.de<br />

Lupold.indd 1 29.03.<strong>2017</strong> 09:46:14<br />

Ekomat.indd 1 07.11.2012 07:49:19<br />

2<br />

Die Tray-Packer-Rollenkette von Tsubaki für<br />

Einheiten zur Zuführung von Faltschachteln in der<br />

Lebensmittelindustrie verzichtet auf ein Schmiersystem.<br />

Mit ölgetränkten Sinterbuchsen schmiert<br />

sie sich selbst von innen heraus. So schließt sie<br />

Verun reinigungen der Produkte durch Schmiermittel<br />

und das Ansetzen von Staub an schmierstoffbehafteten<br />

Elementen aus. Sie basiert auf der<br />

Lambda-Kette, die schmaler ausgeführt sind, weil<br />

sich beim Transport der Faltschachteln spezielle<br />

Mitnehmer während des Umlaufs um die<br />

Kettenräder auf- und wieder zuklappen. Die Kette<br />

gibt es als 1“-Kette nach BS/DIN-Standard.<br />

tsubaki.de<br />

Wir machen Details<br />

zu starken Lösungen<br />

Bei Schlüsselfunktionen kommt es auf zuverlässige<br />

und belastbare Lösungen an. Weltweit sorgen<br />

KOENIG-EXPANDER ® und KOENIG-RESTRICTOR ®<br />

von KVT-Fastening in der <strong>Fluidtechnik</strong> für prozesssicheres<br />

Verschließen von Bohrungen oder steuern<br />

und regeln Durchflüsse.<br />

KOENIG-EXPANDER ®<br />

KOENIG-RESTRICTOR ®<br />

Telefon +49 7306 782 - 0 | info-DE@kvt-fastening.com | www.kvt-fastening.de<br />

Ein kompakter<br />

Druckmittler<br />

für<br />

den Umgang<br />

mit kritischen<br />

Medien ist<br />

der DD8050<br />

von Labom.<br />

Er besteht<br />

wahlweise<br />

aus Hastelloy<br />

oder aus<br />

Edelstahl,<br />

das der<br />

Sauergasrichtlinie entspricht. Eingesetzt<br />

zwischen Gerät und Prozess verhindert er, dass<br />

das Messgerät mit Sauergas in Berührung<br />

kommt. Auch der obere Teil des Druckmittlers,<br />

an dem das nachgeschaltete Druckmessgerät<br />

befestigt wird, ist fest verschweißt. Die robusten<br />

Schweißnähte sichern das Druckmesssystem<br />

bis zu einem Nenndruck von PN 600 und<br />

einem Berstdruck bis 900 bar ab. Der Druckmittler<br />

ist geeignet für den Anbau an Druckmessgeräten<br />

mit Rohrfedermesssystem und<br />

Druckmess umformer.<br />

www.labom.com<br />

Proven<br />

Productivity<br />

KVT.indd 1 03.03.<strong>2017</strong> 13:13:37<br />

40 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

MARKTPLATZ<br />

RESISTENT GEGEN EXTERNE MAGNETFELDER<br />

Der Drehimpulsgeber HOI von TWK verbindet hohe Auflösung und Genauigkeit optischer Drehgeber<br />

mit der robusten Bauweise magnetischer Drehgeber. Mit einem magnetischen Stahlgehäuse<br />

ist er resistent gegen externe Magnetfelder und geeignet für Umgebungen mit starken<br />

externen Magnetfeldern, z. B. in der Nähe von Elektromotoren oder Generatoren. Ebenfalls<br />

einsetzbar ist er in Baumaschinen, Schleifringkörpern, Windkraftanlagen, Aufzügen oder Öl- und<br />

Gasanlagen. Die Sensorwelle ist für axiale und radiale Wellenbelastungen von 250 N ausgelegt.<br />

Der Drehimpulsgeber ist in Schutzart IP65 und IP69k verfügbar. Er kann auch als Safety-Version<br />

aufgebaut werden.<br />

www.twk.de<br />

WELLENDICHTUNGEN SPEZIELL<br />

FÜR E-ANTRIEBE<br />

SKF hat seine Low Friction<br />

Seals weiterentwickelt und<br />

auf die Anforderungen in<br />

E-Fahrzeugen ausgelegt:<br />

Dazu gehören eine sichere<br />

Abdichtung und geringe<br />

Reibungsverluste, selbst bei<br />

hohen Drehzahlen bis<br />

20 000 min -1 und kritischen<br />

Schmierverhältnissen. Die<br />

sichere Dichtfunktion ist<br />

auch im kurzzeitigen<br />

Rückwärts- und Trockenlauf<br />

gegeben. Die Dichtungen<br />

sind außerdem schmutzabweisend,<br />

ölverträglich und zeigen nur minimalen Wellenverschleiß.<br />

Die gasdichte Ausführung lässt auch eine einfache<br />

Montage-Endprüfung durch Druckluft zu. Weitere Spezialausführungen<br />

sind z. B. eine Kunststoff-Bajonettfassung oder das<br />

Rotostat-Dichtungsmodul.<br />

www.skf.com<br />

Skarke Ventilsysteme<br />

Ihr starker Partner für Öl-Service und Entlüftung.<br />

Auf der Rut 4<br />

64668 Rimbach-Mitlechtern<br />

Tel. 06253 - 80 62-0<br />

Fax 06253 - 80 62-22<br />

E-Mail info@skarke.de<br />

Web www.skarke.de<br />

Skarke.indd 1 03.03.<strong>2017</strong> 13:31:04<br />

DUALER 4G-LTE-ROUTER MIT<br />

WASSERDICHTEN BUCHSEN<br />

Die 4G-LTE-Router der<br />

Transporter-Serie von O-Ring<br />

sind für raue Umgebungen,<br />

Schienen- und andere<br />

Fahrzeuge konzipiert. Die<br />

Geräte erfüllen die Anforderungen<br />

der EN 50155 für<br />

Elektronik in Schienenfahrzeugen<br />

und sind robust<br />

gegenüber extremen<br />

Umgebungstemperaturen,<br />

Feuchtigkeit, Verschmutzung,<br />

Vibration und Spannungsschwankungen.<br />

Der<br />

TGAR-2062+-4GS-M12 hat<br />

zwei Lan-Schnittstellen, die als wasserdichte M12-Anschlüsse<br />

ausgeführt sind. Der Zugriffs- und Datenschutz im Netzwerk<br />

wird durch Authentifizierung nach IEEE 802.1X erreicht,<br />

zusammen mit weiteren Verschlüsselungsverfahren. Die Router<br />

sind über den Distributor Acceed erhältlich.<br />

www.acceed.net

MARKTPLATZ<br />

KOMPAKTE SCHWENKVERSCHRAUBUNGEN FÜR<br />

MITTELDRUCK<br />

Winkel-Schwenkverschraubungen<br />

von<br />

Stauff für die<br />

Hydraulik aus eigener<br />

Fertigung gibt es nun<br />

auch in der Mitteldruck-Ausführung<br />

RSWND bis 250 bar.<br />

Ebenso wie die Serie<br />

RSW für Hochdruck-<br />

Anwendungen<br />

ermöglichen sie die<br />

winkeleinstellbare<br />

und schwenkbare<br />

Verbindung einer metrischen Rohrleitung in einem Winkel von<br />

90°. Da der zulässige Druckbereich niedriger ist, ist die neue<br />

Baureihe deutlich kompakter und um bis zu 25 % leichter<br />

ausgeführt. Damit eignen sie sich besonders für mobilhydraulische<br />

Anwendungen. Mit ihnen können in der Konstruktion<br />

mehrere Schwenkverschraubungen für eine kompakte Bauweise<br />

näher nebeneinander platziert werden.<br />

www.stauff.com<br />

REGELBARER SPAR-ZERSTÄUBER<br />

POTENZIALE AUFDECKEN UND KOSTEN<br />

EINSPAREN<br />

Mit dem K-TECH Check bietet Pöppelmann seinen Kunden eine<br />

Arbeitsweise, die Potenziale z.B. bzgl. Gewichtsreduzierung<br />

aufdeckt und zu Kosteneinsparungen führt. Jede Kundenanfrage<br />

wird dabei auf die Parameter Material, Konstruktion, Werkzeug<br />

und Prozess überprüft. Am Beispiel einer Batteriebox für Start-<br />

Stop-Technik im Automobil wird deutlich, was diese Bauteilbewertung<br />

in der Praxis so effektiv macht. Bei diesem Beispielprojekt<br />

benötigte der Kunde ein neues Konzept für die sichere<br />

Befestigung und Umhausung der Start-Stop-Batterie eines<br />

Fahrzeuges. Bei der Bewertung des Bauteillastenheftes und der<br />

nachfolgenden FEM-Berechnungen<br />

zeigte sich, dass das<br />

bestehende Material, ein<br />

Polyamid, durch modifizierte<br />

Polypropylen-Materialien<br />

substituiert werden kann.<br />

Vorteile von Polypropylen sind<br />

vor allem die geringere<br />

Materialdichte sowie ein<br />

geringer Materialpreis.<br />

www.poeppelmann.com<br />

DRUCKSENSOR FÜR NIEDRIGE<br />

DRUCKBEREICHE<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Der kompakt aufgebaute Spar-Zerstäuber ZMIN-MS von Sommer-<br />

Technik lässt sich durch den biegsamen Metallschlauch beliebig<br />

drehen, sodass der Sprühfilm auch unwegsame Stellen wie<br />

Kanäle und Sacklöcher erreicht. Das Öl wird von oben zugeführt.<br />

Hierdurch kann mit sehr geringem Luftverbrauch gearbeitet<br />

werden. Der Minimalzerstäuber hat ein eingebautes Fluid­<br />

Absperrventil. Es schaltet erst bei anstehender Druckluft auf<br />

Durchfluss und sperrt bei Unterbrechung der Druckluft die<br />

Fluidzufuhr. Das vereinfacht die Ansteuerung, da diese nur über<br />

die Druckluft erfolgt. Das Sprühbild lässt sich über die Streuluftund<br />

Flüssigkeitsdrossel präzise bis hin zu einem unsichtbaren<br />

Feinnebel einstellen.<br />

www.sommer-technik.com<br />

Aufgrund der zunehmenden<br />

Nachfrage nach<br />

kompakten Messgeräten<br />

hat Wika das Einsatzspektrum<br />

seines Drucksensors<br />

M-10 erweitert. Das<br />

schlanke Gerät ist jetzt<br />

auch mit niedrigen<br />

Druckbereichen von 0 bis<br />

6 bar und 0 bis 10 bar<br />

verfügbar. Mit einer<br />

Schlüsselweite von 19 mm<br />

lässt sich das Gerät in<br />

nahezu jede Anwendung einpassen. Der robuste Dünnfilmsensor<br />

ist für Drücke bis zu 1 000 bar ausgelegt und arbeitet mit einer<br />

Genauigkeit von ≤ ±0,5 % der Spanne. Als Typ M-11 gibt es den<br />

Drucksensor auch mit frontbündiger Membran und Druckbereichen<br />

≥ 0 bis 25 bar. Dieser eignet sich für Applikationen mit<br />

hochviskosen, verunreinigten oder auskristallisierenden Medien.<br />

www.wika.com<br />

ruhfus.com<br />

Aus Neuss. Für Hannover und den Rest der Welt.<br />

Als Spezialist für kundenspezifische Hydraulikzylinder sowie Steuerungs-Systeme sind unsere Präzisionsprodukte<br />

schon seit langer Zeit im Einsatz – weltweit. Man schätzt unsere Zuverlässigkeit. Seit 1907.<br />

sales@ruhfus.com +49 (0) 2131 9146

MARKTPLATZ<br />

HOCHAUFLÖSEND UND ROBUST<br />

Die Neigungssensoren KAS200 von A.B. Jödden basieren auf einem genauen und robusten Pendelsystem<br />

aus hochreinem Silizium. Die Reproduzierbarkeit beträgt 0,01 % und die Langzeitstabilität erreicht<br />

0,07 % in rund zehn Jahren. Die Sensor elemente sind<br />

schockfest bis 20 000 g. Dabei wird das Messverhalten<br />

nicht beeinflusst. Durch eine Beschleunigung, Neigung<br />

oder Vibration in Messrichtung bewegt sich das Pendel<br />

mit der Prüfmasse. Die Bewegung der Prüfmasse wird<br />

als Kapazitätsänderung gemessen. Das Ausgangssignal<br />

ist proportional zur Beschleunigung. Die Messelemente<br />

sind als Doppelkondensator ausgebildet, extrem<br />

rauscharm und geben ein großes Nutzsignal ab. Der<br />

Sensor ist im robusten wasserdichten Gehäuse<br />

(IP67/68) eingebaut und kann über 3 Befestigungsbohrungen<br />

einfach montiert werden.<br />

www.abjoedden.de<br />

HOLZVERARBEITUNG WIRD INTELLIGENTER<br />

Wie vernetzte Technologien der Industrie<br />

zunehmend auch in der Holzverarbeitung<br />

ankommen, zeigt die Messe Ligna vom 22. bis<br />

26. Mai in Hannover. Hohe Leistung bei<br />

geringerem Platz und vereinfachter Bedienung<br />

ist die Tendenz in der CNC-Technik, auch für<br />

kleinere Betriebe. Die Messe zeigt, dass die<br />

Zeit der Stand-alone-Maschinen weitgehend<br />

vorbei ist – stattdessen etablieren sich<br />

Automatisierung und Vernetzung. Das<br />

bedeutet auch durchgängige Fließfertigung ab<br />

Losgröße 1. Für die Kommunikation zwischen<br />

Komponenten sorgen Werkstattkonzepte mit einheitlicher Bedienung und abgestimmter Software.<br />

Auch die Oberflächendetektion durch Scanner hält Einzug in die Branche.<br />

Maßgeschneiderte<br />

Hydraulik-Lösungen<br />

Planung | Konstruktion<br />

Mit Ziel und Verstand planen<br />

www.messe.de; www.ligna.de<br />

KUGELGELENK MIT HOHER HALTEKRAFT<br />

Ganter hat die<br />

Kugelgelenke GN 784<br />

im Sortiment. Diese<br />

garantieren präzise<br />

Justierungen mit<br />

hohen Haltedrehmomenten<br />

bei kleinen<br />

Anzugskräften. Das<br />

Kugelgelenk hat einen<br />

Schwenkbereich von<br />

360° um die Hochachse<br />

und damit ±90°<br />

in der von der Kugelnut<br />

vorgegebenen<br />

Position. Damit eignet<br />

es sich für die justierbare<br />

Montage von<br />

Kameras, Beleuchtungskörpern, Blasdüsen, Monitoren oder<br />

Scanner. Eine Schraube mit Kegelspitze, die per verstellbarem<br />

Klemmhebel oder mit Innensechskant angetrieben<br />

wird, bewegt das Gehäuse nach unten und presst die Kugel<br />

in das pfannenförmige Bodenelement. Die Befestigung des<br />

Kugelgelenkes erfolgt entweder von unten per Innengewinde<br />

oder durch den Zubehör-Flansch GN 784.1.<br />

www.ganter-griff.de<br />

NICHTS SEHEN, NICHTS<br />

HÖREN, NICHTS RIECHEN<br />

Zentrale Entsorgungsstationen<br />

von Pöttinger-Entsorgungstechnik,<br />

in denen der Müll vor Ort<br />

verdichtet wird, werden als Alternative<br />

zu herkömmlichen<br />

Mülltonnen und Containern in<br />

Wohngebieten eingesetzt. Die<br />

integrierten Müllpressen werden<br />

mit der Außenzahnradpumpe<br />

Silence Plus von Bosch Rexroth<br />

ausgestattet, denn sie erzeugt<br />

den Druck für die Arbeitshydraulik<br />

extrem leise: Mit rund 60 dB<br />

erfolgt der Pressvorgang gerade<br />

einmal in Gesprächslautstärke.<br />

Durch die Verdichtung sinkt die<br />

Verkehrsbelastung durch große<br />

Müllfahrzeuge vor Ort. Dazu<br />

wird das Geruchsaufkommen<br />

reduziert, und durch ihr Design<br />

können die Stationen der<br />

Umgebung angepasst werden.<br />

www.boschrexroth.com<br />

Fertigung<br />

Qualität bis in die kleinste<br />

Schweißnaht<br />

Montage<br />

Umfassendes Verständnis<br />

für das Produkt<br />

Qualitätssicherung<br />

Exakte Prüfung ist die Basis<br />

für mehr Qualität<br />

GKS-HYDRAULIK<br />

GmbH & Co. KG<br />

Im Heidach 3<br />

88079 Kressbronn<br />

Telefon +49 7543 6055-0<br />

www.gks-hydraulik.com

MARKTPLATZ<br />

HOCHLEISTUNGS-SIMMERRINGE STEIGERN<br />

ZUVERLÄSSIGKEIT VON INDUSTRIEGETRIEBEN<br />

SLX-SENSOREN FÜR DEN EINSATZ<br />

IN AGGRESSIVEN UMFELD<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Die Hochleistungs­ Simmerringe von Freudenberg Sealing Technologies<br />

tragen maßgeblich zur Zuverlässigkeit von Industriegetrieben<br />

bei. Die Dichtungen werden aus einem verschleißfesten<br />

Elastomer gefertigt und kommen an der Antriebs- und Abtriebsseite<br />

von High-End-Planeten- und Winkelgetrieben zum Einsatz.<br />

Dort sorgen sie dafür, dass kein Schmierstoff aus dem Getriebe<br />

austritt und dass keine Verschmutzungen oder Produktrückstände<br />

in das Getriebe eindringen können. Der Anteil der Ausfälle wegen<br />

Leckage liegt bei nur 0,025 %, wobei ein Großteil davon auf<br />

Frühausfälle und damit nicht auf den Verschleiß zurückzuführen<br />

ist. Die Simmerringe werden aus dem Elastomerwerkstoff<br />

75 FKM 170055 hergestellt.<br />

www.fst.com<br />

DER DIREKTE WEG<br />

<strong>O+P</strong> IM INTERNET: www.oup-fluidtechnik.de<br />

<strong>O+P</strong> ALS E-PAPER: www.engineering-news.net<br />

<strong>O+P</strong>-REDAKTION: m.pfister@vfmz.de<br />

WERBUNG IN <strong>O+P</strong>: a.zepig@vfmz.de<br />

MDA TECHNOLOGIES – FLUIDTECHNIK INTERNATIONAL:<br />

www.en.engineering-news.net<br />

TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT<br />

Dr.-Ing. C. Boes, Böblingen<br />

Dipl.-Ing. M. Dieter, Sulzbach/Saar<br />

Prof. Dr.-Ing. A. Feuser, Lohr a. M.<br />

Dr.-Ing. M. Fischer, Kraichtal<br />

Dr.-Ing. G. R. Geerling, Elchingen<br />

Prof. Dr.-Ing. M. Geimer, Karlsruhe<br />

Prof. Dr.-Ing. habil. W. Haas, Stuttgart<br />

Dr.-Ing. W. Hahmann, Kempen<br />

Prof. Dr.-Ing. S. Helduser, Krefeld<br />

Frau Prof. Dr.-Ing. M. Ivantysynova,<br />

Purdue University<br />

Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. Jacobs, Aachen<br />

Dipl.-Ing. M. Knobloch, München<br />

Dr. L. Lindemann, Mannheim<br />

INSERENTENVERZEICHNIS HEFT 04/<strong>2017</strong><br />

Breit, Heiligenhaus14<br />

Bucher Hydraulics, Frutigen (Schweiz)29<br />

Dietzel, Beerwalde27<br />

EKOMAT, Karben40<br />

GKS-HYDRAULIK, Kressbronn43<br />

Helios, Neuenrade12<br />

HYDRAFORCE, Lincolnshire (USA)51<br />

IDG-Dichtungstechnik, Kirchheim39<br />

INTERHYDRAULIK, Selm49<br />

KASTAS SEALING TECHNOLOGIES,<br />

Quickborn53<br />

Kawasaki Precision Machinery,<br />

Plymouth (Großbritannien)11<br />

KTR Systems, Rheine13<br />

KVT-Fastening, Illerrieden40<br />

LEE, Sulzbach7, 55<br />

Liebherr-Werk, Biberach45<br />

Lupold, Vöhringen40<br />

Prof. Dr.-Ing. P. U. Post, Esslingen<br />

Dr.-Ing. K. Roosen, Kaarst<br />

Dr.-Ing. P. Saffe, Hannover<br />

Dr.-Ing. MBA IMD A. W. Schultz,<br />

Memmingen<br />

Dipl.-Ing. E. Skirde, Neumünster<br />

Prof. Dr.-Ing. C. Stammen, Krefeld<br />

Dipl.-Ing. P.-M. Synek, Frankfurt<br />

Prof. Dr.-Ing. J. Weber, Dresden<br />

Der Vorsitzende und stellvertretende<br />

Vorsitzende des Forschungsfonds<br />

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

Prof. Dr.-Ing. P. U. Post, Esslingen<br />

Dr.-Ing. R. Rahmfeld, Neumünster<br />

MAGNET-SCHULTZ, Memmingen12<br />

Montanhydraulik, Holzwickede47<br />

MTS Sensor Technologie, Lüdenscheid57<br />

Nachi, Krefeld23<br />

PH Industrie-Hydraulik, Sprockhövel19<br />

Pirtek, Köln41<br />

Pöppelmann, Lohne15<br />

Rheintacho, Freiburg27<br />

Ruhfus, Neuss42<br />

SF Filter, Villingen-Schwenningen38<br />

Skarke, Rimbach41<br />

Stauffenberg, Werdohl25<br />

SUN Hydraulik, Erkelenz3<br />

TRIES, Ehingen5<br />

Beilage: MEORGA, Nalbach (Teilbeilage)<br />

Die Sensoren der SLX­<br />

Serie aus dem Hause<br />

Eddylab verfügen über ein<br />

komplettes Edelstahlgehäuse<br />

und über Komponenten<br />

aus speziell<br />

angepassten Werkstoffen.<br />

Zudem zeichnen sie sich<br />

durch eine intelligente<br />

Abdichtung aus, die die<br />

Schutzklasse IP68/IP69K<br />

und eine Druckbeständigkeit von 20 bar erfüllen. Damit eignen<br />

sie sich für Maschineninnenräume, die hochtemperierten sowie<br />

chemisch aggressiven Reinigungs- und Sterilisationsvorgängen<br />

ausgesetzt sind. Die SLX-Serie besteht aus analogen Sensoren zur<br />

Wegmessung und gehört zur Gruppe der Linear Variable Differential<br />

Transformer. In ihrem Inneren arbeitet ein Spulensystem,<br />

bestehend aus einer Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen.<br />

Es wandelt die lineare Bewegung in ein elektrisches Signal.<br />

Um robuste Sensoren herzustellen vermeidet Eddylab den Einsatz<br />

empfindlicher Bauteile, wie Elektronik.<br />

www.eddylab.de<br />

SCHALTSCHRANKINSTALLATIONEN<br />

FÜR DEN HYGIENE-BEREICH<br />

Für die Automation<br />

fluidischer Prozesse in<br />

der Nahrungsmittelindustrie<br />

hat Bürkert<br />

hygienegerechte<br />

Schaltschranklösungen<br />

mit einheitlichen<br />

Adaptionsschnittstellen<br />

entwickelt. Als<br />

Systemlösungen für<br />

die Pneumatik werden<br />

Ventilinseln der Typen 8640 und 8644 Airline Quick in Hygienic<br />

Design-Gehäusen verbaut. Die Schaltschrankgehäuse werden in<br />

drei Baubreiten angeboten. Mit einem darauf abgestimmten<br />

modularen Konzept können individuelle Lösungen angeboten<br />

werden. Diese werden anschlussfertig, geprüft und mit allen<br />

erforderlichen Zertifikaten und Zulassungen geliefert.<br />

www.buerkert.de<br />

SCHUTZKAPPE SCHMIEGT SICH AN<br />

Vielseitig einsetzbare Verschlüsse für Öffnungen, Bolzen,<br />

Leitungen und Gewinde bietet die Schutzkappe GPN 351 von<br />

Pöppelmann Kapsto. Sie ist eine Weiterentwicklung der Normreihe<br />

GPN 350. Durch den Einsatz von thermoplastischen<br />

Elastomeren (TPE) sind die runden Schutzelemente hitzebeständig<br />

bis 150 °C und so flexibel, dass sie sich an die zu schützende<br />

Kontur anschmiegen. Auch komplexe Geometrien, z. B. Sechskantkonturen,<br />

lassen sich mit ihnen überbrücken. Da der Hersteller<br />

keine Standardverpackungen verwendet, ist die Liefermenge<br />

dabei frei wählbar.<br />

www.poeppelmann.com<br />

44 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

Components for Your Equipment.<br />

Besuchen Sie uns auf der:<br />

Hannover Messe<br />

24. – 28.04.<strong>2017</strong><br />

Hannover<br />

Halle 21, Stand Nr. A08<br />

Ein starker Partner<br />

für die Bau- und Miningindustrie<br />

Komponenten von Liebherr lösen unterschiedlichste Aufgaben in einer Vielzahl von<br />

Baumaschinen, Mininggeräten und anderen Off-Highway-Fahrzeugen. Beispiele sind<br />

unter anderem Hydraulikzylinder in Raupenfahrzeugen, Fahr- und Schwenkantriebe<br />

in Baggern und Axialkolbeneinheiten in Miningtrucks.<br />

Liebherr-Components AG<br />

Postfach 222<br />

5415 Nussbaumen AG, Schweiz<br />

Tel.: +41 56 296 43 00<br />

E-Mail: info.cos@liebherr.com<br />

www.liebherr.com

WEITERE SYSTEMKOMPONENTEN<br />

LUPENREIN SAUBER<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Höchste technische Sauberkeit in der Produktion<br />

ist heute in vielen Branchen unerlässlich, um<br />

einwandfreie Qualität sicherzustellen. Darum<br />

wird in vielen Branchen in sogenannten Reinund<br />

Sauberräumen produziert. Die<br />

Anforderungen an diese Räume sind hoch.<br />

Die Konzentration luftgetragener Verunreinigungen muss in<br />

Sauberräumen möglichst gering gehalten werden. Dafür<br />

gibt es genaue Vorgaben: Je nach Reinraumklasse darf<br />

eine vorgeschriebene Anzahl an Teilchen einer definierten<br />

Größe pro Kubikmeter Raumluft nicht überschritten werden. Weitere<br />

Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck werden<br />

in der Regel ebenfalls konstant gehalten, um jederzeit vergleichbare<br />

Bedingungen zu schaffen.<br />

DEN HOHEN ANFORDERUNGEN DER INDUSTRIE<br />

GERECHT WERDEN<br />

Die Pöppelmann GmbH & Co. KG aus Lohne hat sich auf die<br />

Anforderungen der Industrie eingestellt. Mit der Produktlinie Kapsto<br />

fertigt das Unternehmen Kunststoff-Schutzelemente für verschiedene<br />

Anwendungen. Zur Produktfamilie gehören u.a. anderem<br />

Schutzstopfen und -kappen, Griff- und Schraubkappen sowie speziell<br />

auf besondere Anwendungen abgestimmte Schutzelemente, die<br />

Außengewinden, Leitungen und vielem mehr einen optimalen<br />

Schutz während der Fertigung, der Lagerung und dem Transport<br />

bieten. Sie schützen z. B. Innen- und Außenkonturen vor mechanischer<br />

Beschädigung und verhindern das Eindringen von<br />

Verschmutzung in sensible, sicherheitsrelevante und funktionsentscheidende<br />

Bauteile. Diese werden in unterschiedlichen<br />

Branchen eingesetzt, wie der Hydraulik und dem Maschinenbau.<br />

Neben der herkömmlichen Produktion dieser Schutzelemente<br />

bietet Pöppelmann die Fertigung in einem speziell eingerichteten<br />

Sauberraum an. Die unter diesen Bedingungen produzierten<br />

46 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

WEITERE SYSTEMKOMPONENTEN<br />

POINTIERT<br />

EINDRINGEN VON VERUNREINIGUNGEN IN<br />

SENSIBLE BAUTEILE WIRD VERHINDERT<br />

01<br />

PRODUKTION DER SCHUTZELEMENTE IN<br />

AUTARKEM SAUBERRAUM<br />

TECHNISCHE SAUBERKEIT NACH ISO 16232<br />

UND VDA 19<br />

Schutzelemente finden ihre Anwendung in hochsensiblen Bereichen<br />

wie Hochdruckpumpen und Leitungssystemen, bei denen<br />

bereits geringste Verunreinigungen zu Ausfällen führen können.<br />

AUTARKER SAUBERRAUM FÜR EXTREM REINE<br />

PRODUKTIONSBEDINGUNGEN<br />

Die Produktion der Schutzelemente findet im Dreischichtbetrieb in<br />

einer akribisch rein gehaltenen Fertigungsumgebung statt. Der<br />

klimatisierte Sauberraum, in dem kontinuierlich Überdruck<br />

herrscht, ist strikt von der übrigen Produktion getrennt. Eine Vielzahl<br />

weiterer Maßnahmen sorgt für höchste technische Sauberkeit<br />

bei der Herstellung.<br />

01 Kapsto-Schutzelemente schützen vor dem<br />

Eindringen von Partikeln in sensible, sicherheitsrelevante<br />

und funktionsentscheidende Bauteile<br />

Die größte Quelle für Verunreinigungen aller Art und andere<br />

Verschmutzungen ist der Mensch. Darum erfolgt der Zugang zum<br />

Sauberraum nur in spezieller Arbeitskleidung. Alle Materialien, die<br />

für den Sauberraum eingesetzt werden, müssen abriebfeste Oberflächen<br />

aufweisen. Die Spritzgießmaschinen werden mit dem<br />

typenreinen Rohmaterial über eine zentrale Unterdruck-Materialansaugung<br />

versorgt, die eine Entstaubungsfunktion besitzt, damit<br />

von Anfang an keine Verunreinigungen mit dem Material in Berührung<br />

kommen. Die fertig produzierten Schutzelemente gelangen<br />

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Hydraulic cylinders equipped with position<br />

sensing for more precision and profitability<br />

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Construction as well as mining machines and all components used in are often subjected to<br />

extreme demands and environmental conditions. Function specific design based on year-long<br />

experience is therefore essential. Thus, is realized at Montanhydraulik with “engineering-to-order”<br />

and optimized production processes which results in competitive prices.<br />

Tell us your requirements – we take care of everything else.<br />

Montanhydraulik<br />

Montanhydraulik Group

WEITERE SYSTEMKOMPONENTEN<br />

02<br />

02 Neben der herkömmlichen Produktion seiner<br />

Schutzelemente ermöglicht Pöppelmann die Fertigung<br />

in einem speziell eingerichteten Sauberraum an<br />

gar nicht erst in Menschenhand: Spezielle Entnahmevorrichtungen<br />

sorgen für einen sauberen Transport der Teile direkt aus dem<br />

Spritzgusswerkzeug in die entsprechenden Auffangbehälter. Diese<br />

sind mit Folienbeuteln ausgekleidet und – zur Verringerung elektrostatischer<br />

Aufladung – zusätzlich mit Ionisierstäben ausgestattet.<br />

Während des gesamten Herstellungsvorgang ist im Sauberraum<br />

für ein reines Umfeld gesorgt: So wird die Raumluft über spezielle<br />

Filter angesaugt und anschließend befeuchtet. Regelmäßige Probeentnahmen<br />

und dokumentierte Analysen nach VDA 19 und<br />

ISO 16232 bestätigen die Einhaltung höchster technischer Sauberkeit:<br />

Die Belastung der Fertigteile beträgt weniger als 1 mg Teilchen<br />

pro 1000 cm 2 Bauteilfläche.<br />

Schließlich werden die Schutzelemente in gewünschter Anzahl<br />

in Folienbeuteln mit Zip-Verschluss verpackt. Diese werden dann<br />

zu größeren Gebinden in Folienhüllen zusammengefasst und ausgeliefert.<br />

Die sichere Verpackung verhindert während Transport<br />

und Lagerung jede weitere Kontamination, bis Schutz-, Griff- oder<br />

Schraubkappen an ihrem Einsatzort zum Gebrauch wieder entnommen<br />

werden.<br />

www.poeppelmann.com<br />

IMPRESSUM<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

FLUIDTECHNIK<br />

erscheint <strong>2017</strong> im 61. 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: Melanie Lerch,<br />

Tel.: 06131/992-261, E-Mail: m.lerch@vfmz.de,<br />

Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371, E-Mail: p.weidt@vfmz.de<br />

Angelina Haas, Gisela Kettenbach, Ulla Winter<br />

(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<br />

Chef vom Dienst<br />

Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer<br />

Anzeigen<br />

Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,<br />

E-Mail: o.jennen@vfmz.de<br />

Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,<br />

E-Mail: a.zepig@vfmz.de<br />

Annemarie Benthin, Anzeigenverwaltung<br />

Tel.: 06131/992-250, E-Mail: a.benthin@vfmz.de<br />

Anzeigenpreisliste Nr. 57: gültig ab 1. Oktober 2016<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 />

Preise und Lieferbedingungen:<br />

Einzelheftpreis: € 14,50 (zzgl. Versandkosten),<br />

Jahresabonnement: Inland: € 159,- (inkl. Versandkosten),<br />

Ausland: € 179,- (inkl. Versandkosten)<br />

Abonnements verlängern sich automatisch um ein<br />

weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor<br />

Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden.<br />

Verlag<br />

Vereinigte Fachverlage GmbH, Lise-Meitner-Straße 2,<br />

55129 Mainz, Postfach 100465, 55135 Mainz<br />

Tel.: 06131/992-0, Fax: 06131/992-100<br />

E-Mail: info@engineering-news.net,<br />

www.engineering-news.net<br />

Handelsregister-Nr.: HRB 2270, Amtsgericht Mainz<br />

Umsatzsteuer-ID: DE149063659<br />

Ein Unternehmen der Cahensly Medien<br />

Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen<br />

Verlagsleiter: Dr. Michael Werner, Tel.: 06131/992-401<br />

Gesamtanzeigenleiterin: Beatrice Thomas-Meyer<br />

Tel.: 06131/992-265, E-Mail: b.thomas-meyer@vfmz.de<br />

(verantwortlich für den Anzeigenteil)<br />

Vertrieb: Lutz Rach, Tel.: 06131/992-200,<br />

E-Mail: l.rach@vfmz.de<br />

Druck und Verarbeitung<br />

Limburger Vereinsdruckerei GmbH<br />

Senefelderstraße 2, 65549 Limburg<br />

Datenspeicherung<br />

Ihre Daten werden von der Vereinigten Fachverlage GmbH<br />

gespeichert, um Ihnen berufsbezogene, hochwertige Informationen<br />

zukommen zu lassen. Sowie möglicherweise von<br />

ausgewählten Unternehmen genutzt, um Sie über berufsbezogene<br />

Produkte und Dienst-leistungen zu informieren.<br />

Dieser Speicherung und Nutzung kann jederzeit schriftlich<br />

beim Verlag widersprochen werden (vertrieb@vfmz.de).<br />

Die Zeitschrift sowie alle in ihr enthaltenen Beiträge<br />

und Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Mit<br />

der Annahme des redaktionellen Contents (Texte, Fotos,<br />

Grafiken etc.) und seiner Veröffentlichung in dieser Zeitschrift<br />

geht das umfassende, ausschließliche, räumlich,<br />

zeitlich und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht<br />

auf den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das<br />

Recht zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie<br />

entsprechender Vervielfältigung und Verbreitung,<br />

das Recht zur Bearbeitung, Umgestaltung und Übersetzung,<br />

das Recht zur Nutzung für eigene Werbezwecke,<br />

das Recht zur elektronischen/digitalen Verwertung, z. B.<br />

Einspeicherung und Bearbeitung in elektronischen Systemen,<br />

zur Veröffentlichung in Datennetzen sowie Datenträger<br />

jedweder Art, wie z. B. die Darstellung im Rahmen<br />

von Internet- und Online-Dienstleistungen, CD-<br />

ROM, CD und DVD und der Datenbanknutzung und das<br />

Recht, die vorgenannten Nutzungsrechte auf Dritte zu<br />

übertragen, d. h. Nachdruckrechte einzuräumen. Eine<br />

Haftung für die Richtigkeit des redaktionellen Contents<br />

kann trotz sorgfältiger Prüfung durch die Redaktion<br />

nicht übernommen werden. Signierte Beiträge stellen<br />

nicht unbedingt die Ansicht der Redaktion dar. Für unverlangt<br />

eingesandte Manuskripte kann keine Gewähr<br />

übernommen werden. Grundsätzlich dürfen nur Werke<br />

eingesandt werden, über deren Nutzungsrechte der<br />

Einsender verfügt, und die nicht gleichzeitig an anderer<br />

Stelle zur Veröffentlichung eingereicht oder bereits veröffentlicht<br />

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 />

48 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

ENERGIEEFFIZIENZ<br />

GROSS SCHREIBEN<br />

HYBRIDSYSTEM<br />

Energieeffizienz und die Senkung der<br />

Umweltbelastung werden für die Industrie<br />

zunehmend wichtiger. Auf der diesjährigen<br />

Hannover Messe wird das Thema Energieeffizienz<br />

ganz groß geschrieben, und Kawasaki wird auf<br />

einem gemeinsamen Stand die besten Produkte<br />

von drei Geschäftsbereichen vorstellen.<br />

Ein Produkt, das das Engagement von Kawasaki zugunsten der<br />

Senkung des Energieverbrauchs im Kundenbereich unterstreicht,<br />

ist das Eco Servo-System. Bei diesem elektrohydraulischen<br />

Hybridsystem lässt sich die Geschwindigkeit der<br />

Hydraulikpumpe je nach der erforderlichen Leistung mit einem<br />

Elektromotor steuern. Eine variable Verdrängungspumpe mit zwei<br />

Verdrängungseinstellungen hat den Vorteil, dass das erforderliche<br />

Antriebsdrehmoment und die erforderliche Antriebsleistung<br />

niedriger sein können. Folglich lässt sich der Energieverbrauch im<br />

Bereitschafts- und Nachdruckmodus minimieren.<br />

Drastische Energieeinsparungen werden bei einem Betrieb mit<br />

minimal erforderlicher Leistung, der zu einem reduzierten Energieverbrauch<br />

beiträgt, sowie bei Senkung von Druckverlust im<br />

Hydraulikkreis erzielt. In Kombination mit einem leistungsstarken<br />

regenerativen System ermöglicht das Eco Servo-System auch die<br />

Wiederverwendung von Bremsenergie von einer Lastseite.<br />

PRÄZISE STEUERUNG, NIEDRIGER GERÄUSCHPEGEL<br />

Zudem bietet das System auch ein Höchstmaß an Steuerbarkeit.<br />

Mit der Steuerung der Geschwindigkeit eines Elektromotors lässt<br />

sich das Hydrauliksystem präzise steuern und als elektrisches<br />

Antriebssystem einsetzen. Eine verbesserte Wiederholbarkeit ist<br />

ebenfalls möglich, da die Wirkung der Temperaturänderungen<br />

bei der Hydraulikflüssigkeit minimiert ist. Das Eco Servo-System<br />

senkt ferner mit der Verwendung eines belastbaren Trägers und<br />

einer hochfesten Pumpenhalterung den Geräuschpegel. So werden<br />

die Übertragung von Vibrationen von der Pumpe wie auch<br />

die systemeigenen Geräusche abgeschwächt. Mit der Steuerung<br />

der Geschwindigkeit des Elektromotors wird das Laufgeräusch<br />

der mit niedrigerer Antriebsdrehzahl laufenden Hydraulikpumpe<br />

reduziert.<br />

VERBESSERTE WARTUNGSFREUNDLICHKEIT<br />

Da der Hydraulikkreis auf einer einfachen Konstruktion beruht,<br />

lässt sich die Anzahl der Bauteile, die mit großem Zeitaufwand<br />

nachgestellt werden müssen, reduzieren. Zudem verbessert sich<br />

dadurch die Wartungsfreundlichkeit und die Stillstandszeit der<br />

Maschine sinkt. Das Eco Servo wurde bei verschiedenen Industrieanwendungen,<br />

darunter Werkzeugmaschinen, Spritzguss maschinen<br />

und hydraulischen Pressen, bereits erfolgreich angewandt.<br />

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<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 49

MESSERÜCKBLICK K<br />

KUNSTSTOFFMASCHINEN<br />

– QUO VADIS HYDRAULIK?<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Vom 19. bis 26. Oktober 2016 wurde in den<br />

ausgebuchten Düsseldorfer Messehallen die<br />

gesamte Bandbreite der Kunststoffherstellung,<br />

Be- und Verarbeitung sowie zugehörige<br />

Peripherie in Form von Automatisierungsund<br />

Dienstleistungslösungen präsentiert.<br />

Die Kunststoffmesse „K“ ist neben ihrer Rolle<br />

als Weltleitmesse für den Kunststoff- und<br />

Gummimaschinenbau auch ein Barometer für<br />

die Umsatzentwicklung der hydraulischen<br />

Antriebstechnik in diesem Segment, die sich mit<br />

der Etablierung drehzahlvariabler, modularer<br />

Lösungen gut am Markt behauptet.<br />

Die im dreijährigen Turnus stattfindende „K“ ist ein Magnet<br />

für Besucher und Aussteller von allen Kontinenten,<br />

was sie zur internationalsten Messe der Welt werden<br />

lässt: Die 3285 ausstellenden Unternehmen kommen aus<br />

61, die über 230 000 Besucher aus 160 Nationen der Welt. Deutschland<br />

und Europa spielen für die stetig wachsende Branche eine<br />

Autor: Dipl.-Ing. Tobias Radermacher ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am<br />

Institut für <strong>Fluidtechnik</strong> der TU Dresden. Leiter: Prof. Dr.-Ing. J. Weber<br />

wichtige Rolle: Deutschland liegt als Herstellerland auf Platz zwei<br />

und ist größter Exporteur von Kunststoff- und Kautschukmaschinen:<br />

Etwa jede 4. Maschine kommt aus Deutschland; die<br />

europäischen Kunststoff- und Gummimaschinenhersteller erwirtschafteten<br />

2015 zusammen 40 % des weltweiten Umsatzes in<br />

diesem Segment. Bezogen auf die deutsche Wirtschaft hat die<br />

Industrie mit 470 000 Beschäftigten einen Anteil von 6 % an der<br />

heimischen Industrieproduktion. Traditionell werden zur „K“<br />

viele Neuheiten vorgestellt: „Die ‚K‘ bestimmt den Innovationszyklus“<br />

so Werner M. Dornscheidt, Vorsitzender der<br />

Geschäftsführung der Messe Düsseldorf, die die Messe in den seit<br />

Jahren ausgebuchten Hallen am Rhein ausrichtet.<br />

Auch die Antriebstechnik als „Herz“ der Maschinen unterliegt<br />

dabei immer weiter steigenden Ansprüchen. In den letzten Jahren<br />

standen hier die gestiegenen Anforderungen an Geräusch, Energieeffizienz,<br />

Reproduzierbarkeit und Lebensdauer im Vordergrund –<br />

Faktoren, die die Lebenszykluskosten der Maschinen wesentlich<br />

beeinflussen. Auch für die Hydraulik-Entwickler sind diese Themen<br />

im Fokus, so dass sich ein Besuch der Messe immer wieder lohnt,<br />

um sich über die neusten Entwicklungen der hydraulischen<br />

Antriebstechnik zu informieren.<br />

Nachdem sich die starke Diskussion um die Konkurrenz von elektromechanischen<br />

und hydraulischen Linearantrieben in den letzten<br />

Jahren versachlicht hat, haben sich nun auch die Argumente verschoben:<br />

Kugelgewindetriebe sind günstiger geworden und weisen<br />

längere Standzeiten auf, hydraulische Antriebe sind leiser geworden<br />

und haben in Puncto Energieeffizienz aufgeschlossen – alle<br />

Antriebskonzepte für Kunststoffmaschinen sind energetisch besser<br />

geworden. Was bleibt ist die Qual der Wahl der wirtschaftlichsten<br />

Antriebstechnik. Sie lässt sich nur in Abhängigkeit der spezifischen<br />

Anwendung beantworten. Einige Entwicklungen im Bereich der<br />

Antriebstechnik sollen in diesem Artikel vorgestellt werden.<br />

50 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

ANTRIEBSTECHNIK<br />

Bei kleineren Maschinen (Schließkräfte bis 1000 kN) sind häufig<br />

hydraulische Antriebskonzepte zu finden. Gründe hierfür sind neben<br />

dem geringen Platzbedarf für die Schließeinheit – die hydraulisch<br />

angetrieben meist ohne zusätzliche mechanische Übersetzung<br />

(Kniehebel o.ä.) auskommt – die Modularität und die geringeren<br />

Investitionskosten. Nach Aussage von Gerd Liebig, CEO der<br />

Sumitomo Demag SHI, liegt der break even für die Investition einer<br />

vollelektrischen Maschine in diesem Bereich bei 15 % Mehrkosten,<br />

die der Kunde bereit ist zu bezahlen – was zugleich Entwicklungsziel<br />

für die vollelektrischen Maschinen in diesem Bereich<br />

sei. Andere Hersteller nennen eine Zeit von zwei bis fünf<br />

Jahren, in denen sich die Mehrkosten einer elektromechanischen<br />

Maschine durch Energieeinsparungen amortisiert haben müssen.<br />

Drehzahlvariable hydraulische Antriebssysteme mit Konstantoder<br />

Verstellpumpe sind bei den großen europäischen Herstellern<br />

Standard. Sie haben durch eine erheblich verbesserte Effizienz und<br />

geringere Geräuschemission diese Art von Antriebssystem konkurrenzfähig<br />

gemacht. Im Bereich hydraulischer Maschinen unter<br />

150 t berichtet der österreichische Hersteller Wittmann Battenfeld<br />

von steigenden Absatzzahlen. Einen Beitrag zur verringerten Geräuschemission<br />

leisten dabei Motor-Pumpe-Kombinationen bei<br />

denen die Verdrängereinheit ohne Kupplungsgehäuse direkt mit<br />

dem Motor verbunden ist. Dies reduziert die Abstrahlfläche für<br />

Körperschall signifikant. Die Konfigurationen – bereits zur K 2013<br />

vorgestellt – sind im asiatischen Markt heute schon verbreitet und<br />

finden nun auch Einzug in Maschinen in Europa. Der verminderte<br />

Körperschall führt bei Antriebseinheiten bis 200 l/min zur Reduzierung<br />

der Geräuschemission auf weniger als 65db(A) bei Volllast.<br />

„Mit diesen Einheiten, die von der Geräuschemission vergleichbar<br />

mit elektromechanischen Einheiten sind, entkräftet der hydraulische<br />

Servoantrieb das Argument der lauten Betriebsgeräusche“<br />

konstatiert Andreas Lechner, Entwicklungsleiter der österreichischen<br />

Firma Wittmann-Battenfeld.<br />

Die größte Diversität der Antriebstechnik ist im Bereich der<br />

Maschinen mittlerer Schließkräfte bis ca. 6500 kN zu finden. Hier<br />

sind schnelllaufende Verpackungsmaschinen zu nennen, bei<br />

denen das Einspritzen durch die hohen Geschwindigkeiten in<br />

Verbindung mit großer Präzision vorwiegend ventilgesteuert aus<br />

dem Druckspeicher erfolgt, der bei einigen Herstellern – je nach<br />

Anwendung – heute nur noch auf das erforderliche Druckniveau<br />

aufgeladen wird, was die Druckverluste reduziert. Des Weiteren<br />

sind in diesem Schließkraftbereich Maschinen für technische Teile<br />

oder Standardmaschinen für Güter mit geringeren Anforderungen<br />

an Präzision und Dynamik zu finden. Neben Hydraulik und<br />

Kugelgewindetrieben setzten immer mehr Hersteller auf Zahnstangenantriebe,<br />

die in der Konkurrenz mit letzteren vergleichsweise<br />

geringere Trägheitsmomente aufweisen, je größer die<br />

aufzubringenden Kräfte werden. Ein Beispiel für diese im Spritzgießmaschinenbereich<br />

relativ junge Antriebstechnik sind Getriebe<br />

der Firma Knödler, bei denen Synchronmotoren mit Drehzahlen<br />

von über 4000 U/min die geforderte Dynamik bereitstellen.<br />

Systeme dieser Art werden aktuell in Maschinen der Firmen<br />

Battenfeld, Millacron, Storck und Romi in Schließ-, Spritz- und<br />

Plastifiziereinheiten sowie den Auswerfern verbaut. Als Vorteile<br />

werden hier die geringeren Trägheitsmomente sowie der gute<br />

Wirkungsgrad von 95 % genannt, mit denen die Antriebe Kräfte<br />

von über 1000 kN bei Geschwindigkeiten von bis zu 600 mm/s<br />

aufbringen können. Die großen Kräfte werden dabei über einen<br />

achtfachen Eingriff der Getriebezähne in die Zahnstange übertragen.<br />

In naher Zukunft werden Kniehebel-Schließeinheiten mit<br />

10 000 kN Schließkraft mit Zahnstangenantrieben dieser Bauart<br />

ausgestattet werden. Während große Gewindetriebe durch die<br />

prinzipbedingt geringe Wärmeabfuhr unter Öl laufen, ist die<br />

Wärmeentwicklung bei Zahnstangenantrieben geringer.<br />

Bei den Großmaschinen über 6500 kN Schließkraft setzt die<br />

überwiegende Mehrzahl der Hersteller auf hydraulische Antriebs-<br />

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© <strong>2017</strong> HydraForce, Inc.

MESSERÜCKBLICK K<br />

01 Geräuscharme,<br />

kupplungslose<br />

Hydraulikantriebe<br />

02 Statusmonitor<br />

zur Abnutzung der<br />

Förderschnecke am<br />

Stand der Firma Engel<br />

01<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

konzepte. Während Maschinen mit Druckspeicher durch den<br />

gleichmäßigen Volumenstrombedarf überwiegend mit Asynchronmotor<br />

und Verstellpumpe angetrieben werden, sind vermehrt<br />

drehzahlvariable Systeme mit einer oder mehreren Verstellpumpen<br />

zu finden, die den zusätzlichen Freiheitsgrad zur Optimierung von<br />

Dynamik und-/oder Wirkungsgrad des Antriebs nutzen. Eine interessante<br />

Entwicklung wurde von der Firma Netstal aus dem schweizerischen<br />

Näfels präsentiert: Die Kniehebel-Schließeinheit mit<br />

einer Schließkraft von 7500 kN wird über einen Kugelgewindetrieb<br />

mit parallel laufenden Hydraulikzylindern angetrieben. Bei dieser<br />

Aufgabenteilung übernimmt der Gewindetrieb die Verfahrbewegung<br />

während die Hydrozylinder kurzgeschlossen mitfahren.<br />

Während des Schließkraftaufbaus übernehmen die zwei Gleichgangzylinder<br />

die Bereitstellung der notwendigen Kraft. Diese<br />

Arbeitsteilung reduziert die Größe der Spindel und den Energiebedarf<br />

des ansonsten ventilgesteuert angetriebenen Zylinders. Im<br />

Ergebnis benötigt der Antrieb nach Herstellerangaben die gleiche<br />

Energie wie eine vergleichbare rein elektromechanische Lösung bei<br />

geringeren Kosten und höherer Standzeit.<br />

Auch die italienische Firma Negri Bossi stellt im großen Schließkraftbereich<br />

ein neuartiges Konzept vor. Bedingt durch die Größe der<br />

Kniehebelmechanik besteht die Anforderung, den Aufstellplatz der<br />

Maschine ohne Verlust der Dynamik zu reduzieren. Der Kniehebel<br />

der vorgestellten Einheit wird über zwei parallele Kugelgewindetriebe<br />

angetrieben, die symmetrisch über und unter den Platten<br />

angebracht sind. Hierdurch erreicht der Hersteller nach eigenen<br />

Angaben eine deutliche Reduzierung des Maschinenbauraums.<br />

MODULARITÄT<br />

02<br />

Auch wenn die Anschaffungskosten von Maschinen nach wie vor<br />

das wichtigste Verkaufsargument darstellen – die Bemühungen zur<br />

Steigerung der Produktionseffizienz führen zur immer stringenteren<br />

Betrachtung der Gesamtmaschinenkosten (TCO). In der Folge<br />

verlangen Kunden immer besser auf ihre Bedürfnisse zugeschnittene<br />

Maschinentechnik. So führen viele Hersteller die Modularisie-<br />

rung der Antriebssysteme konsequent fort. Die Münchner Firma<br />

KraussMaffei stellt zur „K“ nach drei Jahren Entwicklungszeit die<br />

neue Serie PX vor, die durch ihre Modularität zwei der bisherigen<br />

elektrischen Maschinenbaureihen EX und AX ersetzt und eine freie<br />

Kombination verschiedener Antriebssysteme und -funktionen bietet.<br />

Bei Düsenanlage und Kernzügen setzt die Firma wieder auf<br />

hydraulische Antriebstechnik. Die integrierte Servohydraulik kann<br />

nach Bedarf auch weitere Funktionen wie die Aktuierung des<br />

Auswerfers übernehmen.<br />

SCHRITTE GEN INDUSTRIE 4.0<br />

Das Thema Automatisierung und softwaregestützte Optimierung ist<br />

bei der Antriebstechnik im Kunststoffmaschinenbereich nicht erst<br />

seit der Proklamation der „4. Industriellen Revolution“ im Jahr 2011<br />

ein Thema. So werden Themen wie Prozessvisualisierung, Displays<br />

mit an Mobiltelefone angelehnter „Wisch-Technik“ oder der Abruf<br />

der Produktionsdaten über das Mobiltelefon unter dem Schlagwort<br />

neu gelabelt. Der Grat zwischen Neuheiten im Sinne von Industrie<br />

4.0 (Individualisierung von Produkten unter Großserienbedingungen,<br />

vernetzte Maschinen, die eigenständig Informationen austauschen<br />

sowie die automatisierte Nutzung von Daten zur Optimierung<br />

von Prozessen entlang der Wertschöpfungskette) und der medialen<br />

Aufbereitung bewährter Funktionalitäten ist entsprechend schmal.<br />

Das Thema Individualisierung wird von den Herstellern auf den<br />

Ebenen Bedienung und Produktion angegangen. Es werden<br />

Maschinensteuerungen entwickelt, deren Oberflächen sich je nach<br />

Nutzer ähnlich wie bei Smartphones anpassen lassen. Durch das<br />

Vorliegen entsprechend standardisierter und normierter Schnittstellen<br />

(OPC-UA / EUROMAP77) sind die Voraussetzungen für eine<br />

K 2004 K 2007 K 2010 K 2013 K 2016<br />

Fläche in m² 160475 168993 163251 171000 174000<br />

Aussteller 2904 3114 3094 3218 3285<br />

- Davon Maschinen 1780 1897 1911 1900 1900<br />

und Anlagenbau<br />

Besucher 231000 242000 222486 218000 230000<br />

Anteil ausl.<br />

Besucher<br />

50% 57% 57% 59% 70%<br />

52 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

MESSERÜCKBLICK K<br />

einfache Steuerung von Maschinen, Peripherie und zentralen<br />

Computersystemen gegeben. Wie eine solche Individualisierung<br />

im Massenfertigungsprozess aussehen kann, zeigt der Hersteller<br />

von Kleinmaschinen Dr. Boy. Ein im 3D-Druck hergestellter Werkzeugeinsatz<br />

ermöglicht die Anpassung einer Grundform zur<br />

Produktion kleiner Losgrößen.<br />

Durchaus verschiedene Strategien verfolgen die Maschinenhersteller<br />

beim Thema Datennutzung und -analyse. Während eine<br />

Fernwartung im Auftrag des Kunden bei allen europäischen Herstellern<br />

möglich ist, ist der ständige Zugriff auf Maschinendaten der<br />

in Produktion befindlichen Kundenmaschine eher die Ausnahme.<br />

Die Frage nach der Kundenakzeptanz dieser Art des Zugriffs wird<br />

von den verschiedenen Herstellern sehr unterschiedlich beantwortet.<br />

In der Zukunft wird der Zielkonflikt zwischen der Preisgabe von<br />

Produktionsdaten und dem Serviceangebot der Hersteller –ähnlich<br />

wie bei der Nutzung sozialer Netzwerke im Internet – von den Kunden<br />

individuell in Abhängigkeit vom Nutzen dieser Art der Verbindung<br />

beantwortet werden.<br />

Beim Thema der Nutzung von<br />

Maschinendaten ist das Thema<br />

„Predictive Maintenance“ vielgenannt.<br />

Es bezeichnet die Wartung<br />

von Maschinen nach Bedarf, also<br />

möglichst kurz vor dem Überschreiten<br />

kritischer Zustände. So<br />

können Ersatzteile rechtzeitig beschafft<br />

und der Wechsel geplant<br />

werden. Dass die Nutzung von gespeicherten<br />

Maschinendaten für<br />

den Kunden bei diesem Thema<br />

großen Nutzen bringen könnte, illustriert<br />

die Firma Engel. Plakativ<br />

erscheint auf der Videowall das<br />

Display eines Mobiltelefons mit<br />

der Aufschrift: „Achtung: Restlebensdauer<br />

Schnecke 4 Wochen“.<br />

Auch wenn diese Funktionalität<br />

noch in der Zukunft liegt: An Konzepten<br />

zur Online-Auswertung<br />

der ohnehin verfügbaren Sensoren<br />

arbeiten die Hersteller bereits.<br />

Dass mit wenigen zusätzlichen<br />

Sensoren Lösungen des Wartungsthemas<br />

in greifbare Nähe rücken,<br />

zeigt die Firma Engel an einem<br />

Beispiel: Ein Ultraschallsensor<br />

überwacht die Abnutzung der<br />

Förderschnecke und gibt den aktuellen<br />

Durchmesser als Indikator<br />

für die Abnutzung der Schnecke<br />

aus. Auch für Kugelgewinde triebe<br />

sind solche Features in Planung:<br />

In Zukunft soll aus den Werten<br />

von Distanz, Temperatur und Beschleunigungssensor<br />

auf den aktuellen<br />

Zustand und die Restlebensdauer<br />

von Kugelrollspindeln<br />

geschlossen werden können.<br />

Die „K“ spiegelt den State of the<br />

Art der Antriebstechnik im Kunststoff-<br />

und Gummimaschinenbau<br />

wider. In den Entwicklungsabteilungen<br />

der Hersteller wurde der<br />

„K-Innovationszyklus“ von 3 Jahren<br />

genutzt, um zahlreiche Neuerungen<br />

in die Maschinen zu integrieren. Mit Rollengewindetrieben<br />

und Zahnstangenantrieben mit Mehrfacheingriff stehen<br />

weitere konkurrenzfähige lineare Antriebssysteme zur Verfügung,<br />

die den Wettstreit der Hersteller anfachen. Diese modularisieren<br />

ihre Antriebslösungen zunehmend, um den Bedürfnissen der<br />

Kundinnen und Kunden gerecht zu werden. Hydraulische<br />

Servoantriebs lösungen punkten hier mit guter Effizienz, geringem<br />

Geräusch und langen Standzeiten. Die bestmögliche Anpassung<br />

der Maschine an die Bedürfnisse des Kunden ist insbesondere<br />

vor dem Hintergrund der zunehmenden Betrachtungen des<br />

ganzen Maschinenlebens zyklus‘ der wichtigste Schritt zu<br />

maximaler Produktionseffizienz. Dass diese Konzepte ankommen,<br />

beweist das gute Feedback und die vollen Auftragsbücher<br />

der Firmen am Ende der Messe.<br />

Fotos: Aufmacher Messe Duesseldorf / ctillmann, 01 Wittmann Battenfeld<br />

ZUSAMMENFASSUNG

ANTRIEBE<br />

SYSTEMATISCH<br />

MEHR WERT<br />

Autor: Andreas Schnurrenberger, Bucher<br />

Hydraulics AG, CH-6345 Neuheim<br />

KUNDENSEITIGER<br />

INDUSTRIERECHNER<br />

GESCHLOSSENE, SERVOHYDRAULISCHE ACHSE<br />

LEISTUNG<br />

STELL-SIGNALE<br />

FELDBUS<br />

MESSGRÖSSEN: DRUCK, WEG, KRAFT<br />

SERVOREGLER<br />

STEUERUNG MIT<br />

ANWENDUNGS-<br />

OPTIMIERTER<br />

SOFTWARE<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Effizientere Energienutzung sowie die<br />

Reduzierung der Gesamtbetriebskosten sind<br />

hohe Ziele, die oftmals nicht durch den<br />

schlichten Austausch von Komponenten<br />

erreichbar sind. Die erfolgreiche Positionierung<br />

in sich stetig ändernden Märkten erfordert<br />

deshalb neue Denkansätze. Allerdings bedingen<br />

innovative Systeme, in denen Hydraulik,<br />

Software, Steuerung sowie auch Vernetzung im<br />

Hinblick auf Industrie 4.0, gefragt sind,<br />

gebündeltes Know-how.<br />

Basierend auf umfangreicher Erfahrung bietet Bucher Hydraulics<br />

hierfür technologieübergreifende Systemlösungen<br />

aus einer Hand und erstellt damit intelligente Architekturen<br />

mit neuen, evidenten Nutzen für den Anwender. Mit smarter<br />

Systemarchitektur definiert Bucher Hydraulics den Begriff „Einsparpotenzial“<br />

neu.<br />

Konventionelle Hydraulik ist in zahlreichen Anwendungen weiterhin<br />

Standard. Vor allem Drosselsteuerungen werden trotz ihrer<br />

recht hohen Verluste noch häufig eingesetzt und bieten aufgrund<br />

ihres Funktionsprinzips, Regelung der Energiezufuhr durch Drosseln,<br />

ein enormes Potenzial zur Verbesserung der Energieeffizienz.<br />

Oftmals heißt die bessere Lösung „Verdrängersteuerung – Power on<br />

Demand“, dabei wird nur so viel Druck und Volumenstrom erzeugt,<br />

wie der Antrieb gerade benötigt. Statt zentraler Positionierung des<br />

Aggregats in Verbindung mit langen Leitungen sind die Antriebe<br />

jetzt dezentral direkt am Verbraucher angeordnet. Dadurch werden<br />

Leitungsverluste und Bauraum genauso wie auch Installationsaufwand<br />

und -kosten deutlich reduziert. Hierdurch ergibt sich eine<br />

lohnende Investition in puncto Total Cost of Ownership (TCO).<br />

Die Realisierung solcher leisen, kompakt geschlossenen Achsen<br />

erfordert jedoch umfangreiche Kenntnisse in verschiedensten Disziplinen.<br />

Bucher Hydraulics hat dieses technologieüberspannende<br />

Know-how durch langjährige Produkt- und Anwendungserfahrungen<br />

permanent ausgebaut. So wird die innovative hydraulische Antriebs-<br />

und Steuerungstechnik für mobile und stationäre Anwendungen<br />

konsequent weiterentwickelt und das Produktspektrum zur<br />

Erfüllung von Kundenwünschen erweitert.<br />

GEBÜNDELTES KNOW-HOW FÜR NEUPROJEKTE<br />

UND WEITERENTWICKLUNG<br />

Mit dieser Kompetenz als Basis ist das Unternehmen weit mehr als<br />

nur ein Komponentenhersteller, sondern projektiert, plant und baut<br />

komplette, einsatzfertige Systeme. Zusammen mit der Firma Jetter,<br />

welche ebenfalls zum Schweizer Technologiekonzern Bucher Industries<br />

gehört, bietet Bucher Hydraulics seinen Kunden den Zugang zu<br />

umfassendem Automatisierungs-Know-how im eigenen Haus, so<br />

54 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

POINTIERT<br />

SMARTE SYSTEMARCHITEKTUR DEFINIERT<br />

DEN BEGRIFF „EINSPARPOTENTIAL“ NEU<br />

SITZT<br />

VERDRÄNGERSTEUERUNG<br />

– POWER ON DEMAND<br />

UNTERSTÜTZUNG VON DER PLANUNG BIS<br />

ZUR PRODUKTION AUS EINER HAND<br />

dass Anwender wertvolle Unterstützung von der Planung bis zur Produktion<br />

ihrer Maschinen und Anlagen aus einer Hand erhalten.<br />

Dieses gebündelte Know-how ist sowohl bei neuen Projekten als<br />

auch bei der Weiterentwicklung von Maschinen die beste Voraussetzung,<br />

um Einsparpotenziale der vorhandenen Anwendung zu<br />

identifizieren und neue Lösungen mit zukunftsweisender Technologie<br />

umzusetzen. Hinsichtlich der Hydraulik gelingt Anwendern<br />

damit zum Beispiel die Umstellung von der verlustbehafteten<br />

Drosselsteuerung hin zur servohydraulischen Verdrängersteuerung.<br />

Bucher Hydraulics bindet diese in eine gesamtheitlich smarte<br />

Systemarchitektur ein. Dadurch kann eine deutliche Energieeinsparung<br />

von bis zu 70 % erzielt werden. Gleichzeitig kann eine<br />

solche Lösung Industrie-4.0-tauglich aufgebaut werden.<br />

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NENCKI: ERFOLGREICHE UMSTELLUNG AUF<br />

POWER ON DEMAND<br />

Eine solche Innovation ist beispielsweise ein direkter, servohydraulischer<br />

Antrieb von zwei Gleichgangzylindern, wie ihn Spezialisten<br />

von Bucher Hydraulics in einem Prüfstand des Geschäftsbereichs<br />

Bahntechnik der Nencki AG eingebaut haben. Das Schweizer Unternehmen<br />

ist weltweit auf den wichtigsten Eisenbahnmärkten tätig.<br />

01 01: Der frühere Prüfstand bot ein hohes Einsparpotential in<br />

puncto Energie, Kosten und Platzbedarf für das Aggregat<br />

01<br />

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THE LEE COMPANY SINCE 1948

ANTRIEBE<br />

02 Beim neuen Prüfstand kann die frühere Aufstellfläche für das<br />

große Aggregat heute anders genutzt werden<br />

03 Vergleich des Energiebedarfs für die Antriebslösung eines<br />

Flugsimulators<br />

04 Mit einer intelligenten servohydaulischen Achse kann auch die<br />

Energieeffizienz von Abkantpressen deutlich gesteigert werden<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

Hans Borer, Technischer Leiter, nennt die ausschlaggebenden Gründe<br />

für die Zusammenarbeit mit Bucher Hydraulics: „Wir brauchten einen<br />

verlässlichen Partner mit Erfahrung in der Hybridtechnologie, der zur<br />

Umsetzung der Energie hocheffiziente Servoantriebe mit Hydraulik<br />

zu kombinieren weiß. Bucher Hydraulics hat unsere Bedürfnisse im<br />

Zuge der Komponentenlieferungen erkannt, Möglichkeiten aufgezeigt<br />

und in enger Zusammenarbeit mit uns eine professionelle<br />

Lösung nach neuestem Stand der Technik erarbeitet. Zudem legen wir<br />

Wert darauf, dass dieses neue System für zukünftige Anforderungen<br />

an Effizienz und Kosten weiterentwickelt und optimiert wird.“<br />

Der Drehgestell-Prüfstand ist eine typische Anwendung für lineare<br />

Antriebstechnik mit Regelungen von Kraft, Weg und Geschwindigkeit.<br />

Dabei muss die Antriebstechnik durch hohe Leistungsdichte<br />

und Robustheit überzeugen. Die bisher genutzte Technik entspricht<br />

der konventionellen Hydraulik, bestehend aus einem Antriebsaggregat<br />

mit Pumpen-/Motoreneinheit, Zylindern und Proportionalventilen.<br />

Kurz um: Eine Drosselsteuerung, wie sie<br />

vielfach noch zur Umsetzung translatorischer<br />

Bewegungen eingesetzt wird (Bild 01).<br />

70 % ENERGIEEINSPARUNG<br />

Hans Borer, Technischer Leiter im Geschäftsbereich Bahntechnik<br />

der Schweizer Nencki AG: „Wir verzeichnen eine bessere<br />

Energieeffizienz und optimierte Life-Cycle-Cost. Auch akustisch<br />

ist das neue System kein Vergleich mit dem unangenehmen<br />

Geräusch der alten Hydraulik oder Kugelgewindetriebe.“<br />

02<br />

03<br />

Anwender können mit der Umstellung auf<br />

servohydraulische Achsen bis zu 70 %<br />

Energie einsparen. In der konventionellen<br />

Drosselsteuerung ergeben sich zwei<br />

erhebliche Nachteile, da sowohl die systemeigenen<br />

Drosselverluste negativ zu<br />

Buche schlagen als auch das Abführen<br />

der daraus entstehenden Wärme zu<br />

Problemen führen kann. Aus diesem Grund erreichen solche Aggregate<br />

mit Kühlung eine beachtliche Größe. Hans Borer berichtet von 250<br />

Litern Volumen, die das bisherige Aggregat hatte. „Dank der neuen<br />

Achse sind für den Hydraulikanteil heute nur noch 30 Liter Ölvolumen<br />

erforderlich. Zudem entfällt die Aufstellfläche des Aggregats, das von<br />

allen Seiten frei zugänglich sein musste.“ Aufgrund der smarten<br />

System architektur, die Bucher Hydraulics für den Drehgestell-Prüfstand<br />

von Nencki (Bild 02) projektierte und erstellte, kann die frühere<br />

Aufstellfläche für das große Aggregat heute anders genutzt werden.<br />

Bei größeren Anlagen, wie zum Beispiel Hexapoden gleichen,<br />

sechsachsigen Flugsimulatoren, kann das Aggregat der herkömmlichen<br />

Hydraulik leicht eine separate Halle füllen. In einer solchen<br />

Anwendung gelang es Bucher Hydraulics, den Energiebedarf um<br />

rund 70 % und den Ölbedarf um ca. 90 % zu senken, da lediglich das<br />

tatsächliche Pendelvolumen abgedeckt werden musste (Bild 03).<br />

Reduzierung des Ölvolumens und geringerer Platzbedarf sind<br />

bei Weitem nicht die einzigen Kriterien, die für eine Modernisierung<br />

im Falle einer herkömmlichen Hydraulik sprechen. Vielmehr<br />

ist es die Gesamtbetrachtung des Systems, zu der auch Geräuschniveau,<br />

Installations- und Inbetriebnahme-Aufwand, Betriebskosten,<br />

erforderliches Anwender-Know-how sowie Betriebs- und<br />

Zukunftssicherheit zählen.<br />

HOHER NUTZEN IN ZAHLREICHEN ANWENDUNGEN<br />

Hans Borer bringt die Vorteile der von Bucher Hydraulics implementierten<br />

smarten Systemarchitektur auf den Punkt: „Wir<br />

verzeichnen eine bessere Energieeffizienz und optimierte Life-<br />

Cycle-Cost. Auch akustisch ist das neue System kein Vergleich mit<br />

dem unangenehmen Geräusch der alten Hydraulik oder Kugelgewindetriebe.“<br />

Auf der Plusseite kommen weitere technische<br />

Features hinzu, wie er ergänzt: „Wir können gezielter die vorgegebenen<br />

Lasten anfahren und diese im Bereich der Auflösung der<br />

Kraftmesszellen halten. Die Qualität der Regelung ist vergleichbar<br />

mit der Positions- oder Kraftregelung eines elektromechanischen<br />

Servoantriebs, aber ohne die Reibungsverluste.“<br />

Gleichzeitig ist das System überlastsicher, präzise und robust<br />

auch bei extern einwirkenden Kräften. Aufgrund dieser Merkmale<br />

eignen sich servohydraulische Achsen neben Prüfständen auch für<br />

Pressen (Bild 04), die besonderen Wert auf lange Lebensdauer<br />

legen, oder Spritzgießmaschinen, bei denen ein Großteil der<br />

Produktherstellkosten im Bereich der Energiekosten liegen, so dass<br />

Total Cost of Ownership eine herausragende Rolle spielt. Das<br />

Spektrum möglicher Applikationen reicht bis hin zu Hubsystemen,<br />

04<br />

56 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

die unter großen Lasten präzise und möglichst ruck- und schwingungsfrei<br />

bewegt werden sollen.<br />

VERSCHMELZUNG VON TECHNOLOGIEWELTEN<br />

Durch die Verschmelzung der Technologiewelten Hydraulik und<br />

Automatisierung entstehen intelligente Systeme, die dem Anwender<br />

aufgrund des Systemaufbaus und der vereinfachten Integration<br />

in das Anlagenkonzept neue, deutliche Vorteile bieten. Im<br />

Gegensatz zu elektromechanischen Servoantrieben bieten servohydraulische<br />

Antriebe die Vorteile eines hydraulischen Getriebes,<br />

wie der direkte Vergleich zeigt: Während ein klassisches<br />

Schneckengetriebe aufgrund der funktionsbedingten Reibungsverluste<br />

einen Wirkungsgrad von maximal 50 % im Drehgestell-<br />

Prüfstand aufweist, erzielt das hydraulische Getriebe bestehend<br />

aus 4-Quadranten-Pumpe, Zylinder und Hilfsventilen in der Regel<br />

einen Wirkungsgrad von rund 80 %.<br />

Ein weiterer Pluspunkt ist, dass sich die servohydraulische Achse<br />

im Grunde wie ein elektromechanischer<br />

Antrieb verhält. Installation<br />

und Betrieb erfordern somit<br />

kein spezielles Hydraulik-Knowhow.<br />

Dies wird unterstützt durch<br />

die Plug&Play-Lösungen von<br />

Bucher Hydraulics, die via Feldbus<br />

leicht mit dem Industrierechner<br />

des Anwenders verbunden<br />

werden können.<br />

Bucher Hydraulics verwendet<br />

für seine Lösungen eigens entwickelte<br />

Software (Firmware),<br />

welche auf die kundenseitige<br />

Anwendung optimiert ist und<br />

auf eine Subsystem-Steuerung<br />

programmiert wird. Diese Subsystem-Steuerung<br />

kommuniziert<br />

dann via Feldbus mit dem Industrierechner<br />

des Kunden, der die<br />

gewohnte Benutzeroberfläche<br />

und Datenbank beibehalten<br />

kann. Der Anwender erhält<br />

somit das komplette System und<br />

spart Zeit und Ressourcen für die<br />

sonst aufwändige Programmierung,<br />

die nicht zuletzt tiefgreifende<br />

Kenntnisse der Hydraulik-<br />

Eigenarten voraussetzt, da sich<br />

ein hydraulisches Getriebe<br />

grundlegend anders verhält als<br />

ein mechanisches. Auch darin<br />

sieht Hans Borer einen wichtigen<br />

Vorteil: „Wir geben von unserer<br />

Seite aus eine Beschleunigungsrampe<br />

und einen Sollwert für<br />

den Drehgestell-Prüfstand vor.<br />

Alles andere geschieht durch das<br />

Bucher-System.“<br />

MIT DEM FELDBUS ZU<br />

INDUSTRIE 4.0<br />

ANTRIEBE<br />

Die dezentrale Intelligenz des<br />

Systems bietet dank Mikrocontroller<br />

und zugehöriger Sensorik<br />

die Möglichkeit, die komplette<br />

Kontrolle aller Eigenschaften<br />

über Feldbustechnik zu kommunizieren.<br />

Dies ist die Voraussetzung<br />

für eine präventive Wartungsplanung. Die Tatsache, dass nun<br />

das gesamte System via Feldbus die gleiche Sprache spricht, ermöglicht<br />

gleichzeitig die erfolgreiche Integration in Industrie-4.0-<br />

Konzepte, so dass Anlagen wie zum Beispiel Pressen oder auch ganze<br />

Fabrikstandorte weltweit miteinander vernetzt werden können.<br />

Die geschickte Verknüpfung der jeweiligen Vorzüge unterschiedlicher<br />

Technologien macht es somit aus, dass von Bucher<br />

Hydraulics projektierte und realisierte Systeme aus bewährten<br />

Komponenten als „smart“ bezeichnet werden können. Hans Borer<br />

resümiert: „Wichtig ist das Know-how in den Bereichen elektromechanische<br />

Antriebe, Industriehydraulik, Automatisierungstechnik<br />

und die Kombination dieser Disziplinen. Das hat Bucher<br />

Hydraulics bei unserem Projekt ebenso bewiesen wie die<br />

Flexibilität für Neues.“<br />

Fotos: Bucher Hydraulics AG<br />

www.bucherhydraulics.com<br />

Temposonics ®<br />

Magnetostriktive lineare Positionssensoren<br />

Stufenlos drehbar<br />

Der Temposonics ® GB Sensor mit Gewindeflansch bietet ein flaches und kompaktes<br />

Sensorelektronikgehäuse. Der elektrische Anschluss des Sensors kann stufenlos um 360°<br />

gedreht und wie gewünscht ausgerichtet werden –auch noch nach der Installation.<br />

Eine hohe Druckbeständigkeit des Sensorstabs, beste Störfestigkeit der Sensorelektronik<br />

sowie Betriebstemperaturen von bis zu +100 °C zeichnen diese Baureihe aus.<br />

HANNOVER MESSE <strong>2017</strong><br />

Halle 20, Stand D36<br />

www.mtssensors.com • info.de@mtssensors.com • Tel. +49 23 51 95 87 0

BASICS<br />

HINSCHAUEN LOHNT SICH!<br />

EFFEKTIVE ENERGIENUTZUNG DURCH KORREKTE AUSLEGUNG<br />

Die Energieeffizienz einer Anlage wird maßgeblich von der Wahl der richtigen Technologie<br />

bestimmt. Diese wiederum hängt von der Anforderung der Applikation ab. Deshalb ist es<br />

wichtig, die jeweiligen Stärken der Komplementärtechnologien Pneumatik und Elektrik zu<br />

beachten. Mittlerweile gibt es entsprechende Methoden und Simulationswerkzeuge für die<br />

Unterstützung bei Planung, Auslegung und Betrieb von Anlagen – inklusive der Kette der<br />

elektrischen und pneumatischen Energiebereitstellung.<br />

Eine gut durchdachte Auslegung von Antriebskomponenten bietet ein immenses Einsparpotenzial.<br />

So lassen sich beispielsweise durch entsprechende Tools die statischen und<br />

dynamischen Eigenschaften von technischen Systemen simulieren, analysieren und vorhersagen,<br />

wie sich der Antrieb in Bezug auf seinen Energieverbrauch verhält und welche<br />

Komponente sich für eine bestimmte Applikation am besten eignet.<br />

GESAMTE ENERGIEKETTE IN DER AUTOMATISIERUNG BETRACHTEN<br />

Insbesondere bei der Verwendung von Druckluft als Energieträger erfordert ein energieund<br />

kosteneffizienter Betrieb von Industrieanlagen eine durchgängige Betrachtung von der<br />

Drucklufterzeugung über die Aufbereitung und Verteilung bis hin zur Anwendung. Die<br />

größte Herausforderung liegt darin, die Druckluft auf der einen Seite so effizient wie möglich<br />

zu erzeugen und gleichzeitig auf der anderen Seite den Druckluftverbrauch zu optimieren.<br />

ALLE VERFÜGBAREN POTENZIALE NUTZEN<br />

Druckluft wird in fast jeder industriellen Fertigung benötigt und eingesetzt. In den seltensten<br />

Fällen geht dem Einsatz allerdings eine wirklich fundierte Planung voraus. Die Folge sind ein<br />

viel zu hoher primärer Energieverbrauch, nicht genutzte Möglichkeiten der Energierückgewinnung<br />

und damit viel zu hohe Energiekosten für den Betrieb, die deutlich reduziert<br />

werden könnten.<br />

Fast in jedem Industriebetrieb ist die Wärmenutzung von Kompressoren möglich, wird<br />

aber nicht betrieben. Falsch eingesetzte Komponenten im Druckluftsystem können so bis zu<br />

20 % höheren Energiekosten führen, die leicht vermieden werden könnten. In Zeiten weiter<br />

steigender Strompreise ein nicht zu unterschätzender Wirtschaftsfaktor.<br />

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />

KORREKTE AUSLEGUNG DER DRUCKLUFT-ROHRSYSTEME<br />

Ganz wichtig für einen effizienten und energiesparenden Einsatz von Druckluft ist die<br />

korrekte Auslegung der Rohrsysteme. Die Länge der Leitungen, deren Durchmesser, die<br />

Größe des Netzes und dessen Struktur spielen dabei eine entscheidende Rolle. Es gibt für<br />

jeden Betrieb und dessen Bedürfnisse das optimale Netz, das es zu konfigurieren gilt.<br />

Es gibt jede Menge Handlungsbedarf in der Industrie, aber keine Pauschallösungen. Jeder<br />

Betrieb ist einzigartig und erfordert eine entsprechend einzigartige Analyse des Bedarfs und<br />

der entsprechenden Lösung im Bereich Drucklufterzeugung, -aufbereitung, -verteilung und<br />

-anwendung. Wärmerückgewinnung wird stark unterschätzt und die vorhandenen Rohrsysteme<br />

sind längst nicht optimal.<br />

Auch im Bereich von Steuerungen und der Platzierung von Druckluftbehältern im Druckluftsystem<br />

lassen sich bisher noch unerschlossene Potenziale nutzen, damit Druckluft an<br />

der richtigen Stelle, zur richtigen Zeit, in der richtigen Menge energiesparend und effizient<br />

zur Verfügung steht.<br />

ENERGIEEFFIZIENZ LOHNT SICH<br />

Dass das Reduzieren des Energiebedarfs zur Kostensenkung führt, dürfte wohl jedermann<br />

wissen. Evident ist ebenfalls, dass Energieeffizienz hierzu einen erheblichen Anteil beitragen<br />

kann, ja muss! Was nicht verbraucht wird, muss nicht erzeugt und verteilt werden.<br />

Welche Erfolge möglich sind verdeutlicht folgende Betrachtung: Energieeinsparungen<br />

steigern direkt den Gewinn eines Unternehmens. Gelingt es jährlich 100000 Euro an Energie<br />

zu sparen, wäre um das Gleiche zu erreichen bei Umsatzrenditen von 2 bis 3 % eine Umsatzsteigerung<br />

von 5000000 Euro erforderlich – eine durchaus beeindruckende Größenordnungen.<br />

Daher sollte sich jeder verantwortungsbewusste Unternehmer dem Thema Energie effizienz<br />

annehmen. Denn: Hinschauen lohnt sich! Es existieren zahlreiche Möglichkeiten, energieeffizient<br />

zu sein – man sollte sie ergreifen!<br />

58 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

BASICS<br />

DER ZYKLONEFFEKT<br />

70 % der Gesamtkosten einer Druckluftanlage<br />

entfallen auf die Energiekosten.<br />

Sofern es möglich ist, kann durch eine<br />

Absenkung des Regeldrucks am Kompressor<br />

pro 1 bar Druckabsenkung eine Energieeinsparung<br />

von bis zu 10 % erzielt werden.<br />

ENEFFAH-BROSCHÜRE<br />

Diese Broschüre entstand im Rahmen des Projektes „EnEffAH – Energieeffizienz<br />

in der Produktion im Bereich Antriebs- und Handhabungstechnik“,<br />

welches von Oktober 2008 bis Juni 2012 durchgeführt und mit<br />

Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie gefördert<br />

wurde. Auf 62 Seiten findet man Informationen über das EnEffAH-Projekt,<br />

einen Einblick in die Systemübersicht elektrischer und pneumatischer<br />

Gesamtsysteme sowie umfangreiche Optimierungsmaßnahmen sowohl<br />

im Bereich der pneumatischen als auch der elektrischen Antriebstechnik.<br />

Diese Broschüre hilft industriellen Anwendern, die Energieeffizienz in<br />

eigenen Anwendungen zu hinterfragen und die Möglichkeiten zur<br />

Steigerung der Energieeffizienz besser zu verstehen und zu erkennen.<br />

Neben einer Sensibilisierung für das Thema sollen Möglichkeiten zur<br />

Ausgestaltung einer energieeffizienten Antriebs- und Handhabungstechnik<br />

vermittelt werden. In der Broschüre wird das Thema Energieeffizienz<br />

technologieübergreifend unter Einbeziehung sowohl der pneumatischen<br />

als auch der elektrischen Antriebs- und Handhabungstechnik behandelt.<br />

Gleichzeitig zielt die Broschüre darauf ab, nicht ausschließlich Teilbereiche<br />

wie Energiebereitstellung und Energienutzung zu thematisieren,<br />

sondern die gesamte Wirkungskette inklusive Aufbereitung und<br />

Verteilung mit Blick auf das Gesamtsystems zu betrachten. Die EnEffAH-<br />

Broschüre kann in Form einer pdf-Datei heruntergeladen werden.<br />

www.eneffah.de<br />

Jede Komponente in der Druckluftaufbereitung<br />

stellt einen Widerstand dar, der in der<br />

Strömung einen gewissen Druckabfall<br />

verursacht. Daher sollte nach dem Grundsatz<br />

ausgelegt werden: So viel Aufbereitung wie<br />

nötig, aber so wenig wie möglich.<br />

In einer Druckluftanlage gehen häufig<br />

insgesamt bis zu 30 % der Druckluft durch<br />

Leckagen verloren. Präventive Maßnahmen<br />

hierzu beinhalten die Auswahl des richtigen<br />

Rohrleitungsmaterials, eine fachgerechte<br />

Installation und die Schulung der Mitarbeiter<br />

im Umgang mit Druckluft und Leckagen.<br />

Auf die korrekte Auslegung der Pneumatikzylinder<br />

und -ventile kommt es an. Erfahrungen<br />

zeigen, dass durch eine anwendungsbezogene<br />

energieeffiziente Auslegung sich<br />

durchschnittlich die Hälfte aller Antriebe um<br />

eine Baugröße kleiner auslegen lassen.<br />

NÜTZLICHE LINKS<br />

Kampagne: www.druckluft-effizient.de<br />

Drucklufterzeugung und -aufbereitung: www.kaeser.com<br />

Druckluftverteilung: www.metapipe.de<br />

Pneumatik: www.festo.com<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 59

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

DICHTUNGEN<br />

TITEL<br />

ALTERNATIVEN ZU CHROM VI<br />

UND DIE AUSWIRKUNGEN AUF<br />

DICHTSYSTEME<br />

Thomas Papatheodorou<br />

Mit Global Shield TM hat die Parker Hydraulics Group eine Oberflächenbeschichtung<br />

geschaffen, die eine mit handelsüblichen Hartchrom-Kolbenstangenbeschichtungen<br />

vergleichbare Funktionalität bietet. Mit dieser Beschichtung gibt es nunmehr eine<br />

Alternative zu Hartchrom-Beschichtungen mit prozessbedingter Entstehung<br />

des hexavalenten Chroms. Dieser Fachbeitrag informiert über das Leistungsverhalten<br />

von Hydraulik-Stangendichtungen auf ChromVI-freien Kolbenstangen mit<br />

Global-Shield TM -Beschichtung.<br />

60 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

DICHTUNGEN<br />

Schon seit Ende der 80er Jahre gibt es in der Industrie aufgrund<br />

von Umweltbestrebungen den Trend, Chrom-VIhaltige<br />

Hartchrom-Beschichtungen durch alternative<br />

Chrom-VI-freie Verfahren zu ersetzen. Vor allem von Seiten<br />

der Endverbraucher und auch der Gesetzgebung wurde der Druck<br />

auf die Anbieter von hydraulischen Komponenten höher, den Umweltanforderungen<br />

auf Dauer gerecht zu werden. In der EU darf<br />

Chrom VI ohne Zulassung der Kommission für bestimmte Anwendungen<br />

ab dem 29. September <strong>2017</strong> nicht mehr verwendet werden.<br />

Doch muss dann zusätzlich gewährleistet sein, dass bei Änderung<br />

einer Komponente, wie zum Beispiel der Kolbenstangenbeschichtung,<br />

die Performance des gesamten Systems nicht negativ<br />

beeinflusst wird. Dies bedeutet letztendlich auch für den Hersteller<br />

und Anbieter von Dichtsystemen, dass diese in hydraulischen<br />

Anwendungen validiert und freigegeben sein müssen.<br />

Die Hydraulics Group der Parker Hannifin Corporation hat mit<br />

Global Shield TM eine neuartige Kolbenstangenbeschichtung als<br />

Alternative zu hartchrombeschichteten Kolbenstangen entwickelt.<br />

Ziel der Entwicklung dieser alternativen Beschichtung war es, das<br />

Problem des hexavalenten Chroms, mit dem eine Vielzahl von Nutzern<br />

in industriellen Applikationen konfrontiert ist, zu lösen. In<br />

einer engen Kooperation zwischen der Parker Hydraulics Group<br />

und der Parker Engineered Materials Group wurde zunächst das<br />

Leistungsvermögen dieser neuen Beschichtung mit handelsüblichen<br />

Hydraulikstangendichtungen sowie neuen Dichtungsdesigns<br />

und Werkstoffen getestet.<br />

Reibung, Leckage sowie Verschleiß und Verformung bei den Testdichtungen<br />

auf der neuen Beschichtung im Vergleich zu hartverchromten<br />

und anderen chemisch-physikalisch beschichteten<br />

Kolbenstangen waren dabei die Bewertungskriterien. Neben diesen<br />

Werten wurde in diesen Untersuchungen auch der Einfluss der<br />

Testdichtungen auf eine etwaige Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit<br />

der verwendeten Kolbenstangen in Kurz- und<br />

Dauerlaufversuchen bestimmt.<br />

Die typische Schichtdicke auf hydaulischen Kolbenstangen liegt<br />

zwischen 15,4 und 254 µm in Abhängigkeit von der vorgegebenen<br />

Anwendung. Eine Duplex-Beschichtung mit einer maximalen<br />

Schichtdicke von 381 µm ist ebenfalls möglich. Der Aufbau einer<br />

Duplex-Beschichtung ist in Bild 02 dargestellt.<br />

01 Global Shield TM (links) auf einem Kolben aus Stahl (rechts im Bild)<br />

BESCHREIBUNG DER<br />

GLOBAL-SHIELD TM -BESCHICHTUNG<br />

Die Global-Shield TM -Beschichtung besteht aus einer Sub-Mikron-<br />

Struktur hoher Dichte. Die Beschichtung kann auf unterschiedliche<br />

Typen von Stählen, aber auch auf Nichteisenmetalle wie Kupfer, Zink<br />

oder Aluminum appliziert werden. Ein typischer Schichtaufbau von<br />

Global Shield auf einer Stahloberfläche ist in Bild 01 dargestellt.<br />

Diese Struktur realisiert eine hochwertige Haftung auf der Grundmatrix<br />

aus Stahl und bewirkt eine hohe Duktilität im Hinblick auf<br />

angewandte Belastungen. Einige der wesentlichen Eigenschaften<br />

dieser Beschichtung sind in Tabelle 01 dargestellt.<br />

Eigenschaften<br />

Härte als Beschichtung<br />

(VHN100)<br />

Typische Rauheitswerte<br />

Verschleißwiderstand (1)<br />

mm 3/ N*m<br />

Widerstand gegenüber<br />

Ermüdung<br />

Kornstruktur<br />

Global Shield TM<br />

700 bis 800 55 HRC<br />

8 bis 12 Ra (µinch)<br />

1,5 x 10-5<br />

Keine Ermüdung<br />

Submikro-Struktur<br />

(1 Mikron = 1,000 Nanometer)<br />

Tabelle 01 Eigenschaften der Global Shield TM -Beschichtung<br />

02 Global Shield TM -Duplex-Beschichtung mit chemischem Aufbau<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 61

TITEL<br />

DICHTUNGEN<br />

Tabelle 02 Untersuchungsergebnisse der Salzsprühtests<br />

für verschiedene Kolbenstangenbeschichtungen (Ni = Nickel)<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

03 Reibungsprüfstand für Hydraulikstangendichtungen<br />

04 Dauerlaufprüfstand für Hydraulikstangendichtungen<br />

05 Versuchsbeschichtungen nach dem Kalzium-Chlorid-Salzsprühtest<br />

über 1000 Stunden<br />

VERSUCHSEINRICHTUNGEN<br />

Es wurden verschiedene Eignungstests wie Umweltversuche und<br />

Funktionstests mit verschiedenen Global-Shield TM -beschichteten<br />

Kolbenstangen durchgeführt. Schwerpunkte dieser Untersuchungen<br />

waren die Korrosionsbeständigkeit der Beschichtung,<br />

der Dichtungsverschleiß, die Beständigkeit gegen Ermüdung und<br />

die Zähigkeit der Beschichtung sowie die Verträglichkeit der<br />

Beschichtung mit den verwendeten Hydraulikmedien.<br />

Bei den Korrosionsbeständigkeitsuntersuchungen wurden<br />

folgende Versuche durchgeführt:<br />

n ASTM B117 Salzsprühtest,<br />

n ASTM B368 CASS (beschleunigter Kupfer-Salzsprühtest),<br />

n Kalzium-Chlorid-Sprühtest,<br />

n Magnesium-Chlorid-Sprühtest.<br />

Die Dichtungsuntersuchungen wurden mit Global-Shield TM - und<br />

hartchrom-beschichteten Kolbenstangen auf standardisierten<br />

Prüfständen bei Parker Prädifa durchgeführt (Bild 03 und 04).<br />

Auf dem Reibungsprüfstand für Hydraulikstangendichtungen<br />

wurden jeweils zwei Kolbenstangendichtungen auf Reibung,<br />

Leckage und Verschleiß getestet. Des Weiteren wurden die<br />

Verformungen der getesteten Dichtungsprofile in Abhängigkeit<br />

von Druck, Öltemperatur, Stangengeschwindigkeit und der zu<br />

prüfenden Kolbenstangenbeschichtung betrachtet. Der<br />

Standard prüfdurchmesser der Kolbenstangen lag in diesen Versuchen<br />

bei 36 mm.<br />

Auf dem Dauerlaufprüfstand für Hydraulikstangendichtungen<br />

können bis zu zwölf Dichtungen gleichzeitig auf Reibung, Leckage,<br />

Verschleiß und Deformationen in Abhängigkeit von der aufgebrachten<br />

Last wie Druck, Öltemperatur und Stangengeschwindigkeit<br />

sowie der zu testenden Kolbenstangenbeschichtung nach<br />

dem ISO-7986-Teststandard getestet werden. Wie bei den<br />

Reibungsuntersuchungen lag der Standardprüfdurchmesser für die<br />

Kolbenstangen bei den Dauerlaufversuchen bei 36 mm. In den<br />

Kurz- und Dauerlaufversuchen wurden Drücke von bis zu 300 bar,<br />

Stangengeschwindigkeiten bis zu 0,3 m/s, Öltemperaturen bis zu 80<br />

°C und Lastwechselzahlen bis zu 1 Million Doppelhübe gefahren.<br />

Neben handelsüblichen Nutringen wie B3 oder BS wurden auch<br />

PTFE-Dichtkantenringe wie OD oder R1 sowie reibungsmodifizierte<br />

Dichtungsprofile wie z. B. HL auf Global-Shield TM -beschichteten<br />

Kolbenstangen getestet, immer im Vergleich zu anderen<br />

handelsüblichen Kolbenstangenbeschichtungen.<br />

62 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

DICHTUNGEN<br />

VERSUCHSERGEBNISSE DES SALZSPRÜHTESTS<br />

In einer umfangreichen Versuchsserie wurde der Widerstand der<br />

Global-Shield TM -Beschichtung gegen einen chemischen Angriff bei<br />

verschiedenen Salzsprühtests bestimmt. In Tabelle 02 sind die<br />

Ergebnisse der Global-Shield TM -Beschichtungen im Vergleich zu<br />

anderen elekrochemisch auf Kolbenstangen aufgebrachten<br />

Beschichtungen dargestellt.<br />

Im Vergleich zu einer Standard-Hartchrom-Beschichtung hat die<br />

Global-Shield TM -Beschichtung ihre Widerstandsfähigkeit unter<br />

extremen Umgebungsbedingungen bewiesen. In fast allen Untersuchungen<br />

wies die neue Beschichtung nahezu dasselbe Aussehen<br />

auf wie zu Beginn der Untersuchungen (Bild 05).<br />

ERGEBNISSE DER REIBUNGSUNTERSUCHUNGEN<br />

In den bei Parker Prädifa durchgeführten Reibungs- und Kurzdauerlaufversuchen<br />

wurden verschiedene Dichtungsbauformen wie<br />

Nutringe und PTFE-Dichtkantenringe („Slipper Seals“) anhand der<br />

standardisierten Prüfprozedur STP-11 auf verschiedenen Kolbenstangenbeschichtungen<br />

getestet. In allen Versuchen wurden die<br />

gleichen Prüfbedingungen realisiert. In Bild 06 sind die Reibungsergebnisse<br />

für Nutringe des Typs BS (mit einer Sekundärdichtlippe),<br />

gemessen im Neuzustand der Dichtungen dargestellt. Im<br />

Neuzustand ist das Reibungsverhalten von Nutringen gemessen auf<br />

der Global-Shield TM -Beschichtung vergleichbar mit dem Reibungsverhalten<br />

solcher Dichtungen auf einer Parker-Standard-<br />

Hartchrom-Kolbenstange oder auf einer chemisch-nickelbeschichteten<br />

Kolbenstange.<br />

Nach einem kurzen Dauerlauf über 32 000 Doppelhüben bei<br />

300 bar und einer Öltemperatur von 80 °C wurden die<br />

Reibungsmessungen für die nunmehr eingelaufenen<br />

Dichtungen wiederholt. Die in Bild 07 dargestellten Reibungskurven<br />

zeigen, dass die Reibung der Nutringe des Typs BS im<br />

eingelaufenen Zustand nahezu die gleiche ist wie diejenige der<br />

Dichtungen im Neuzustand. Bei keinem der durchgeführten<br />

Teilversuche konnte Leckage bei den Testdichtungen festgestellt<br />

werden. Die Reibungswerte der Nutringe, getestet auf<br />

einer Hartchrom-Kolbenstange und einer chemisch-nickelbeschichteten<br />

Kolbenstange, waren zwar geringfügig niedriger<br />

als bei der Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstange. Doch<br />

wurde hier das Ergebnis maßgeblich durch eine gewisse Leckage<br />

bei den Testdichtungen mit beeinflusst.<br />

An den Versuchsdichtungen, die auf der Global-Shield TM -beschichteten<br />

Kolbenstange gelaufen waren, konnten außer einer<br />

geringen Extrusion keinerlei Anzeichen von Verschleiß oder anderweitige<br />

Beschädigungen festgestellt werden (Bild 08). Auch auf der<br />

gelaufenen Kolbenstange waren keine Anzeichen größerer Veränderungen<br />

feststellbar. Nahezu unabhängig vom Dichtungstyp (B3<br />

oder BS) oder Werkstoff des getesteten Nutrings ist das Reibungsverhalten<br />

der Dichtungen, gemessen auf den Global-Shield TM -<br />

beschichteten Kolbenstangen, vergleichbar (Bild 09).<br />

Neben der Variation der Dichtungswerkstoffe in den Versuchen<br />

wurde auch der Einfluss des verwendeten Hydraulikmediums auf<br />

das Reibungsverhalten der untersuchten Nutringe bestimmt.<br />

Exemplarisch sei dies hier mit Nutringen des Typs BS aus dem<br />

Hochtemperaturwerkstoff P4300 dargestellt. In den durchgeführten<br />

Versuchen wurde das Reibungsverhalten dieser Dichtungen auf<br />

einer Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstange mit denjenigen<br />

auf einer Hartchrom-beschichteten und einer plasmanitrierten<br />

Kolbenstange des Typs Ionit-Ox anhand von zwei verschiedenen<br />

Mineralölen (Fuchs Renolin MRX 46 und Shell Tellus 46S) miteinander<br />

verglichen. Mit zunehmender Versuchszeit und einer ent-<br />

06 Reibung von Nutringen Typ BS 3646 P5008, gemessen auf<br />

verschiedenen Kolbenstangenbeschichtungen im Neuzustand<br />

07 Reibung von Nutringen Typ BS 3646 P5008 gemessen auf verschiedenen<br />

Kolbenstangenbeschichtungen im eingelaufenen Zustand<br />

08 Dichtungsoberfläche eines Nutrings Typ BS 3646 P5008, getestet<br />

auf einer Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstange nach den<br />

durchgeführten Reibungsversuchen<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 63

DICHTUNGEN<br />

TITEL<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG<br />

sprechenden Verformung der Versuchsdichtungen unter der aufgebrachten<br />

Belastung nähern sich die Reibungskurven der einzelnen<br />

Testdichtungen im eingelaufenen Zustand einander immer mehr<br />

an (Bild 10 und 11).<br />

Im Vergleich zu den Nutringen aus P5008 fällt der Verschleiß bei<br />

den Nutringen aus P4300, mit Ausnahme einer geringen detektierbaren<br />

Extrusion, ebenfalls sehr gering aus (Bild 12). Auch die Oberflächenkennwerte<br />

der Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstangen<br />

wurden durch die Dichtungen nur geringfügig verändert.<br />

Tendenziell wurden die Kolbenstangenoberflächen durch die<br />

Nutringe etwas geglättet.<br />

Neben Nutringen wurden auch handelsübliche Slipper Seals<br />

(PTFE-Dichtkantenringe) auf der Global-Shield TM -Beschichtung<br />

getestet. In diesen Untersuchungen hat sich gezeigt, dass vor<br />

allem bei bronzegefüllten PTFE-Compounds genau auf die<br />

Auswahl des verwendeten Bronze-Füllstoffs (Partikelgröße und<br />

Struktur) geachtet werden muss. Bei einer ungeeigneten Auswahl<br />

kann es im schlimmsten Fall, ähnlich wie auf hartverchromten<br />

Kolbenstangen, zu einer ausgeprägten Riefenbildung und damit<br />

zum frühzeitigen Ausfall des Dichtsystems durch Leckage kommen<br />

(Bild 13).<br />

Andere Füllstoffarten wie Kohle, Glasfasern, Kohlefasern oder<br />

Bronze mit Kohlefasern in den PTFE-Compounds sind hier wesentlich<br />

unkritischer in der Anwendung auf einer mit einem chemischphysikalischen<br />

Prozess hergestellten Kolbenstangenoberfläche. In<br />

den Reibungsversuchen hat sich gezeigt, dass nicht zuletzt der Füllstoffgehalt<br />

und die Härte des Werkstoffs maßgeblichen Einfluss auf<br />

das erzielte Reibkraftniveau bei den getesteten Dichtungen haben<br />

können (Bild 14 und 15).<br />

DAUERLAUFVERSUCHE IN<br />

HYDRAULIKZYLINDERN<br />

Parallel zu den bei Parker Prädifa durchgeführten Standarddichtungsversuchen<br />

wurden bei der Parker Hydraulics Group auch<br />

Kurz- und Dauerlauf-Versuche in Hydraulikzylindern mit und ohne<br />

aufgebrachter Seitenlast gefahren. Die Versuche mit der zusätzlich<br />

aufgebrachten Seitenlast stellen einen wesentlichen Unterschied<br />

zu den bei Parker Prädifa durchgeführten Versuchen dar.<br />

In Versuchsserien mit bis zu 1 Million Doppelhüben und Drücken<br />

von bis zu 250 bar wurde keine Leckage oder Verschleiß an<br />

den getesteten Versuchsdichtungen festgestellt. Auch auf den<br />

gelaufenen Kolbenstangen aus Global Shield TM ergab sich kein<br />

abrasives Verschleißbild.<br />

Alle durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass die<br />

Global-Shield TM - Beschichtung den vorgegebenen Belastungsdaten<br />

sehr gut standhält. Im Augenblick laufen die ersten Feldversuche<br />

mit Hydraulikzylindern bei verschiedenen ausgewählten Kunden<br />

bei unterschiedlichen Belastungsdaten. Bis heute gibt es kein negatives<br />

Feedback seitens der Anwender im Hinblick auf den Einsatz<br />

dieser Zylinder.<br />

ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK<br />

Mit Global Shield TM hat die Parker Hydraulics Group eine<br />

Oberflächenbeschichtung geschaffen, welche eine mit handelsüblichen<br />

Hartchrom-Kolbenstangenbeschichtungen vergleichbare<br />

Funktionalität bietet. Mit dieser Beschichtung gibt es<br />

nunmehr eine Alternative zu Hartchrom-Beschichtungen mit<br />

prozessbedingter Entstehung des hexavalenten Chroms. In den<br />

durchgeführten Korrosionsversuchen hat die neue Beschichtung<br />

im Vergleich zu handelsüblichen Hartchrom-Beschichtungen<br />

einen verbesserten Korrosionswiderstand gezeigt. Bei<br />

der Dichtungsperformance in hydraulischen Anwendungen<br />

09 Reibung von neuen Nutringen, Typ B3 und BS 3646 aus verschiedenen<br />

TPU-Werkstoffen, getestet auf Global-Shield TM -beschichteten<br />

Kolbenstangen<br />

10 Reibung von neuen Nutringen Typ BS 3646 P4300, getestet auf Global<br />

Shield TM , Hartchrom und plasmanitrierten Kolbenstangenoberflächen<br />

11 Reibung von eingelaufenen Nutringen Typ BS 3646 P4300,<br />

getestet auf Global Shield TM , Hartchrom und plasmanitrierten Kolbenstangenoberflächen<br />

64 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

DICHTUNGEN<br />

12 Dichtungsoberfläche eines gelaufenen Nutrings Typ BS 3646<br />

P4300, getestet auf einer Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstange<br />

14 Reibung von neuen Slipper-Seals Typ OS 0360 in verschiedenen<br />

PTFE-Werkstoffen auf einer Global-Shield TM -beschichteten Kolbenstange<br />

13 Global-Shield TM -Kolbenstangenoberfläche gelaufen mit einem<br />

Slipper Seal Typ OD 0360 aus PS052; feine axiale Riefenbildungen sind<br />

auf der Stangenoberfläche erkennbar<br />

15 Reibung von eingelaufenen Slipper-Seals Typ OS 0360 in verschiedenen<br />

PTFE-Werkstoffen auf einer Global Shield TM -beschichteten<br />

Kolbenstange; aufgrund der hohen Leckage konnte bei OD aus PS052<br />

keine Reibung mehr ermittelt werden<br />

konnte kein signifikanter Unterschied im Hinblick auf Reibung,<br />

Leckage und Verschleiß gegenüber Hartchrom-Beschichtungen<br />

festgestellt werden.<br />

Die Parker Hydraulics Group hat mittlerweile Fertigungskapzitäten für<br />

Global-Shield TM -beschichtete Kolbenstangen bis zu einer Länge von 4<br />

m und einem Stangendurchmesser von bis zu 380 mm aufgebaut. Bei<br />

Bedarf können die bereits vorhandenen Kapazitäten auch noch<br />

erweitert werden. Einsetzbar ist die Global-Shield TM -Beschichtung in<br />

extrem korrosionskritischen Anwendungen wie z. B. in der Luftfahrttechnik<br />

in Form von Hubzylindern, Lenkungs- oder Dämpfungszylindern,<br />

in der Mobilhydraulik, z. B. in Kipp- oder Neigezylindern, sowie<br />

in der Bergbauindustrie, z. B. in Walzen- oder Stützzylindern.<br />

Literaturhinweise<br />

[1] Global Shield TM Rod Coating Technology – A dramatically different approach<br />

to resisting corrosion, 10/15 / Bulletin HY08-0896-B1/NA<br />

[2] Global Shield TM Coating Technology – A Dramatically Different Approach to<br />

Resisting Corrosion, HY18-0036/US AMD 03/14<br />

[3] Nano Shield Technology by Parker – NG Series Pack Cylinders for the Waste<br />

IndustryHy18-0034 Rev4/US<br />

[4] Industrial Cylinder/ActuatorSolutions for Solar Applications Featuring<br />

IntellinderTM Sensor andGlobal ShieldTM Advanced Rod Coatings, HY08-<br />

1710-B3/NA October, 2014<br />

Autor: Dipl.-Ing. Thomas Papatheodorou, Manager Physical Laboratory, Parker<br />

Hannifin Manufacturing Germany GmbH & Co. KG, Engineered Materials Group<br />

Europe, Prädifa Technology Division<br />

www.parker.com/praedifa<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 65

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

DIE SCHALLGESCHWINDIGKEIT VON<br />

FLUIDEN IN NACHGIEBIGEN LEITUNGEN<br />

– TEIL I: LEITUNGEN MIT LINEAR-ELASTISCHEM MATERIALVERHALTEN<br />

Enrico Pasquini, Hubertus Murrenhoff und Heiko Baum<br />

Schallwellen breiten sich in Fluiden langsamer aus, wenn diese in nachgiebigen<br />

Leitungen geführt werden. Das Ausmaß, in dem die Schallgeschwindigkeit des reinen<br />

Fluids reduziert wird, hängt neben dem Fluid, dem Werkstoff und der Geometrie der<br />

Leitung auch von den mechanischen Lagerungsbedingungen der Leitung ab.<br />

Am Beispiel des kreiszylindrischen Rohrs mit linear-elastischem Materialverhalten werden<br />

die benötigten Zusammenhänge für typische Lagerungsbedingungen hergeleitet. Neben<br />

der exakten Lösung wird zusätzlich die in der Literatur häufig anzutreffende Näherung für<br />

dünnwandige Rohre angegeben und diskutiert. Die durch die Näherung erreichte<br />

Vereinfachung der Gleichungen steht selbst bei im Sinne der DIN 2413 als „dünnwandig“<br />

anzusprechenden Rohren in einem ungünstigen Verhältnis zu den auftretenden Fehlern,<br />

weswegen die Verwendung dieser Näherung nicht empfohlen wird.<br />

Die Lagerungsbedingungen der Leitung üben bei inkompressiblen Wandwerkstoffen<br />

(μ ≈ 0,5) keinen Einfluss auf die effektive Schallgeschwindigkeit aus. Mit abnehmender<br />

Querkontraktionszahl steigt der Einfluss der Lagerungsbedingungen auf die<br />

Schallgeschwindigkeit; bei Werkstoffen mit μ = 0,3 (z. B. Stahl) unterscheiden sich die<br />

Schallgeschwindigkeiten zwischen den einzelnen Lagerungsbedingungen im<br />

ungünstigsten Fall um etwa 6 %. Bei fluidtechnisch relevanten Kombinationen von<br />

Fluid, Wandwerkstoff und relativer Wandstärke fallen die Unterschiede deutlich<br />

geringer aus und sind für überschlägige Rechnungen vernachlässigbar.<br />

66 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

1. EINLEITUNG<br />

Bei der Auslegung von transient durchströmten Rohrleitungen<br />

kommt dem Druckstoß häufig die Rolle des dimensionierenden<br />

Lastfalls zu. Ein Druckstoß stellt sich beispielsweise dann ein, wenn<br />

ein durch eine Rohrleitung strömender Volumenstrom Q infolge<br />

eines abrupten Ventilschließvorgangs eine rasche Änderung um<br />

∆Q erfährt. Die Änderung des Impulses der Fluidsäule wird dabei<br />

in einen Druckanstieg ∆p umgesetzt. Gemäß der vereinfachten<br />

Theorie von Joukowski lässt sich der Druckanstieg aus der folgenden<br />

Beziehung ermitteln, wobei a die effektive Schallgeschwindigkeit<br />

im Fluid bezeichnet [1]:<br />

ρa<br />

∆ p = ∆Q<br />

A<br />

Die bei einem Druckstoß zu beobachtende Druckerhöhung hängt<br />

also wesentlich von der effektiven Schallgeschwindigkeit a ab.<br />

Neben der Höhe von Druckstößen beeinflusst die effektive Schallgeschwindigkeit<br />

ebenfalls die Frequenzlage von Leitungsresonanzen.<br />

Da ein Zusammentreffen der erregenden Frequenzen<br />

(z. B. Pulsationsfrequenz einer Kolbenpumpe) und Resonanzfrequenzen<br />

der Rohrleitung durch konstruktive Maßnahmen<br />

möglichst vermieden werden sollte, wird die effektive Schallgeschwindigkeit<br />

teilweise bereits im Entwurfsstadium einer Anlage<br />

benötigt. Eine rationelle Dimensionierung von dynamisch belasteten<br />

Rohrleitungen setzt daher eine möglichst genaue Kenntnis<br />

dieser Größe voraus.<br />

Wird das Fluid in einer unendlich steifen Leitung geführt, so entspricht<br />

die effektive Schallgeschwindigkeit a der isentropen Schallgeschwindigkeit<br />

a s<br />

des reinen Fluids. Für Leitungen mit endlicher<br />

Steifigkeit ist a teilweise erheblich gegenüber a s<br />

reduziert.<br />

In der Literatur werden zahlreiche Verfahren zur rechnerischen<br />

Ermittlung der effektiven Schallgeschwindigkeit aus Fluideigenschaften<br />

und Konstruktionsdaten der Leitung angegeben [2] [3] [4].<br />

Die mitgeteilten Ansätze basieren in der Regel auf vereinfachenden<br />

Annahmen bezüglich der Spannungsverteilung innerhalb der<br />

Rohrwand. Darüber hinaus wird der Beitrag der Längenänderung<br />

der Leitung zur Änderung des von der Leitung umschlossenen Volumens<br />

von vielen Autoren vernachlässigt.<br />

In der vorliegenden Arbeit wird von diesen Vereinfachungen Abstand<br />

genommen; stattdessen erfolgt eine ausführliche Herleitung<br />

der exakten Beziehungen zur Ermittlung der effektiven Schallgeschwindigkeit,<br />

die um Betrachtungen zur praktischen Anwendung<br />

der Gleichungen ergänzt wird. Zunächst werden die wesentlichen<br />

physikalischen Grundlagen behandelt.<br />

2. GRUNDLAGEN<br />

Die theoretische Ermittlung der effektiven Schallgeschwindigkeit<br />

beruht auf der Analyse bestimmter Terme der Kontinuitätsgleichung.<br />

Bevor diese Untersuchung durchgeführt wird, werden<br />

einige vereinfachende Annahmen eingeführt:<br />

n Der durchströmte Querschnitt A der Leitung ist kreisförmig und<br />

stets vollständig vom Fluid ausgefüllt.<br />

n Die Strömung ist rotationssymmetrisch um die Rohrlängsachse<br />

(z-Richtung). Dementsprechend sind die Umfangskomponente<br />

u ϕ<br />

der Strömungsgeschwindigkeit sowie alle Derivativa der Strömungsgrößen<br />

in Umfangsrichtung ∂/∂ϕ gleich Null.<br />

n Die Betrachtungen werden auf den Frequenzbereich beschränkt,<br />

in dem keine radialen Moden des Fluids oder der Rohrwand erregt<br />

werden, weswegen das Strömungsfeld mit den Methoden der<br />

eindimensionalen Wellentheorie vollständig beschrieben werden<br />

kann. Entsprechend wird der radiale Druckgradient für alle Zeiten<br />

und Strömungsformen gleich Null angenommen.<br />

n Die mechanischen Eigenschaften des Leitungswerkstoffs sind<br />

isotrop.<br />

(1)<br />

Im Folgenden werden die wichtigsten Grundgleichungen zur rechnerischen<br />

Ermittlung der effektiven Schallgeschwindigkeit vorgestellt.<br />

2.1. KONTINUITÄTSGLEICHUNG<br />

Unter Berücksichtigung der eingeführten Annahmen reduziert sich<br />

die Kontinuitätsgleichung für eine eindimensionale, kompressible<br />

Rohrströmung auf folgenden Ausdruck:<br />

1dρ<br />

1 ∂Q 1 dA 1dl<br />

+ + + = 0 (2)<br />

ρ dt A ∂z A dt l dt<br />

Für die fluidtechnische Praxis ist die totale Dichteänderung dρ/dt<br />

eine wenig anschauliche Größe. Diese wird daher im nächsten Abschnitt<br />

unter Verwendung der Definitionsgleichung der isentropen<br />

Schallgeschwindigkeit durch die Druckänderung dρ/dt ausgedrückt.<br />

Im übernächsten Abschnitt wird gezeigt, wie die Änderung<br />

des durchströmten Querschnitts ebenfalls in Abhängigkeit der<br />

Druckänderung formuliert werden kann.<br />

2.2. ISENTROPE SCHALLGESCHWINDIGKEIT<br />

Die Schallgeschwindigkeit ist ein Maß für die Geschwindigkeit, mit<br />

der sich Druckstörungen in einem Medium ausbreiten. Sieht man<br />

von viskosen Einflüssen ab, so geschieht die Ausbreitung von<br />

Druckstörungen praktisch verlustfrei, d. h. isentrop. Die entsprechende<br />

isentrope Schallgeschwindigkeit a s<br />

ist durch die folgende,<br />

erstmals von Laplace angegebene Beziehung definiert [5]:<br />

⎛ ∂p<br />

⎞<br />

a<br />

2 s<br />

: = ⎜ ⎟<br />

(3)<br />

⎝∂ρ<br />

⎠<br />

s<br />

Erfolgt die Dichteänderung näherungsweise isentrop (ds ≈ 0), so<br />

lässt sich die zeitliche Dichteänderung durch die Druckänderungsrate<br />

ausdrücken:<br />

dp ⎛ ∂p ⎞<br />

dρ<br />

1 dp<br />

lim = = a ⇔ lim =<br />

(4)<br />

t a t<br />

2<br />

⎜ ⎟ s<br />

ds→0 d 0<br />

2<br />

dρ<br />

ρ<br />

s→<br />

⎝∂<br />

⎠<br />

d<br />

s<br />

d<br />

s<br />

Weiterhin kann gezeigt werden, dass das Produkt der Fluiddichte<br />

und des Quadrats der isentropen Schallgeschwindigkeit dem<br />

isentropen Kompressionsmodul K s<br />

des Fluids gleich ist. Damit lässt<br />

sich schreiben:<br />

1dρ<br />

1 dp<br />

1 dp<br />

= =<br />

ρ t ρa t K t<br />

2<br />

d<br />

s<br />

d<br />

s<br />

d<br />

Der Kompressionsmodul ist daher ein Maß für den Widerstand,<br />

den ein Fluid einer Dichteänderung (respektive einer Änderung des<br />

spezifischen Volumens) infolge einer allseitig wirkenden Druckänderung<br />

entgegensetzt.<br />

2.3. KINEMATIK DER VERFORMUNGEN<br />

Die relativen Änderungen der Rohrlänge l und des durchströmten<br />

Querschnitts A können durch die axialen und tangentialen Dehnungen<br />

ausgedrückt werden. Für die Änderungsrate der Rohrlänge<br />

gilt folgende Beziehung, wobei ε z<br />

die Dehnung in Richtung der<br />

Rohrachse bezeichnet.<br />

1dl<br />

dε<br />

z<br />

=<br />

l dt dt<br />

Die relative Änderung des durchströmten Querschnitts A kann<br />

durch die Änderung des Innenradius r i<br />

der Rohrleitung ausgedrückt<br />

werden. Die relative Radienänderung wiederum kann mit<br />

der Tangentialdehnung ε ϕ<br />

formuliert werden:<br />

(5)<br />

(6)<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 67

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

dr<br />

dr<br />

ϕ d<br />

= = = = 2 (7)<br />

A dt r dt r dt dt dt<br />

2<br />

1dA<br />

1<br />

i<br />

2<br />

i<br />

2d<br />

2<br />

i<br />

i<br />

ϕ<br />

Damit lässt sich die relative Volumenänderungsrate durch die axialen<br />

und tangentialen Dehngeschwindigkeiten ausdrücken:<br />

ε ϕ<br />

1dA<br />

1dl<br />

dεϕ<br />

dε<br />

z<br />

+ = 2 +<br />

(8)<br />

A dt l dt dt dt<br />

Für den allgemeinen Fall eines viskoelastischen Materialverhaltens<br />

der Rohrwand wird häufig angenommen, dass die Dehnungen ε in<br />

einen der Beanspruchung instantan folgenden linear-elastischen<br />

Anteil ε' und einen verzögert („retardiert“) folgenden viskoelastischen<br />

Anteil ε'' zerlegt werden können [6]:<br />

ε = ε′ + ε ′′<br />

Da der linear-elastische Anteil ε' der ursächlichen Druckbelastung<br />

instantan folgt, kann geschrieben werden:<br />

dε′ dε′<br />

dp<br />

=<br />

dt dp dt<br />

Für die gesamte Dehngeschwindigkeit ergibt sich damit:<br />

d ε d ε ′ dp<br />

d ε ′<br />

= +<br />

dt dp dt dt<br />

(9)<br />

(10)<br />

(11)<br />

Die Ermittlung der Änderungsrate des viskoelastischen Dehnungsanteils<br />

fällt in das Gebiet der Rheologie. Eine ausführliche Beschreibung<br />

der rechnerischen Behandlung von Leitungen aus viskoelastischen<br />

Werkstoffen findet sich beispielsweise bei Corvas et al. [6].<br />

Die mit viskoelastischem Materialverhalten verbundenen Implikationen<br />

für die effektive Schallgeschwindigkeit und das Übertragungsverhalten<br />

einer Leitung werden in einem Teil II dieser Arbeit<br />

behandelt. Für die folgenden Abschnitte wird linear-elastisches<br />

Materialverhalten vorausgesetzt, sodass dε'' für alle Zeiten gleich<br />

Null ist.<br />

2.4. MODIFIZIERTE KONTINUITÄTSGLEICHUNG<br />

Durch Substitution der im vorigen Abschnitt hergeleiteten Beziehungen<br />

ergibt sich die modifizierte Kontinuitätsgleichung für Leitungen<br />

aus linear-elastischen Werkstoffen:<br />

' '<br />

⎛ 1 dεϕ<br />

dε<br />

⎞<br />

z<br />

dp<br />

1 ∂Q<br />

+ 2 + + = 0 (12)<br />

⎜ Ks<br />

dp dp ⎟<br />

⎝<br />

⎠ dt A ∂z<br />

Damit weist die Kontinuitätsgleichung insgesamt drei Terme auf,<br />

die der zeitlichen Druckänderung dp/dt proportional sind. Da die<br />

verschiedenen Koeffizienten sämtlich die Dimension des Kehrwerts<br />

eines Kompressionsmoduls haben, werden diese zum effektiven<br />

Kompressionsmodul für linear-elastische Leitungswerkstoffe K'<br />

zusammengefasst:<br />

Ks<br />

K′ =<br />

(13)<br />

Ks<br />

1+<br />

E ψ<br />

Die Volumenänderungsfunktion ψ nach Halliwell repräsentiert dabei<br />

die Änderung des vom Rohr umschlossenen Volumens infolge<br />

eines Einheitsdrucks [2]:<br />

' '<br />

⎛ dεϕ<br />

dε<br />

⎞<br />

z<br />

ψ = E<br />

2 +<br />

(14)<br />

⎜<br />

dp<br />

dp<br />

⎟<br />

⎝ ⎠<br />

Die effektive Schallgeschwindigkeit für linear-elastische Leitungswerkstoffe<br />

a' ergibt sich damit zu:<br />

K′<br />

a′ = =<br />

ρ<br />

a<br />

s<br />

Ks<br />

1+<br />

ψ<br />

E<br />

(15)<br />

Da die vorliegende Arbeit auf dieses Werkstoffverhalten beschränkt<br />

ist, wird im Folgenden auf eine Unterscheidung zwischen der effektiven<br />

Schallgeschwindigkeit a (die auch ein mögliches viskoelastisches<br />

Werkstoffverhalten beinhaltet) und der effektiven Schallgeschwindigkeit<br />

bei linear-elastischem Leitungswerkstoff a' verzichtet.<br />

Die Bestimmung der effektiven Schallgeschwindigkeit reduziert<br />

sich bei bekannten Materialparametern (E, K s<br />

, a s<br />

) also auf die Ermittlung<br />

der Volumenänderungsfunktion ψ für die jeweils vorliegenden<br />

Randbedingungen. Diese Aufgabe fällt in das Gebiet der<br />

Elastomechanik.<br />

3. ELASTOMECHANIK DER ROHRWAND<br />

Die elastischen Tangential- und Axialdehnungen sind durch das<br />

Hookesche Gesetz mit den Spannungen σ, denen die Rohrwand<br />

ausgesetzt ist, und dem Elastizitätsmodul E der Wand verknüpft.<br />

Für die druckbezogene, linear-elastische tangentiale Einheitsdehnung<br />

dε' ϕ<br />

/dp ergibt sich damit:<br />

ε σ σ σz<br />

⎞<br />

= ⎜ −µ − µ ⎟<br />

dp E⎝<br />

dp dp dp<br />

⎠<br />

'<br />

d<br />

ϕ 1 ⎛d ϕ d<br />

r<br />

d<br />

Für die axiale Einheitsdehnung dε' z<br />

/dp erhält man analog dazu:<br />

'<br />

dε 1 d d<br />

z<br />

⎛ σ σ z<br />

dσ<br />

ϕ<br />

r<br />

⎞<br />

= ⎜ −µ − µ ⎟<br />

dp E⎝<br />

dp dp dp<br />

⎠<br />

(16)<br />

(17)<br />

Zur Ermittlung der druckbezogenen Dehnungen (und damit der<br />

Volumenänderungsfunktion ψ) muss daher die (Einheits-)Spannungsverteilung<br />

innerhalb der Rohrwand bekannt sein. Diese wird<br />

im folgenden Abschnitt angegeben.<br />

3.1. SPANNUNGSVERTEILUNG IN EINEM DURCH<br />

INNENDRUCK BELASTETEN ROHR<br />

An einem durch einen inneren Überdruck ∆p = p – p u<br />

(Umgebungsdruck<br />

p u<br />

) belasteten Rohr mit kreisförmigem Querschnitt<br />

können axiale, radiale und tangentiale Spannungen auftreten<br />

(Bild 01):<br />

Die radialen und tangentialen Spannungen variieren über der<br />

Wandstärke r a<br />

– r i<br />

= e; die axiale Spannung σ z<br />

kann bei Vernachlässi-<br />

01 Spannungen in einer durch Innendruck belasteten Rohrwand<br />

68 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

gung von Randeffekten als über der Wandstärke konstant angesetzt Viele Autoren vernachlässigen den Beitrag der radialen Spannung<br />

werden (Prinzip von de Saint-Venant [7]).<br />

zur tangentialen Dehnung. Diese Vereinfachung ist nicht grundsätzlich<br />

zulässig, sondern hängt wesentlich von der relativen Wand-<br />

Die radiale Verteilung der Tangentialspannung σ ϕ<br />

ist durch folgenden<br />

Ausdruck gegeben, wobei die Radialkoordinate r vom stärke der Rohrwand e/d ab. Das Verhältnis von Tangential- und<br />

Innenradius r i<br />

bis zum Außenradius r a<br />

der Rohrwand läuft [8]: Radialspannungen – gemäß der exakten Spannungsverteilung – ist<br />

in Tabelle 01 dargestellt:<br />

2<br />

2<br />

ϲ ⎡ ⎛r σ p 1 a ⎞ ⎤<br />

ϕ<br />

=∆ +<br />

(18)<br />

2 ⎢ ⎥<br />

1− ϲ<br />

⎜<br />

r<br />

⎟<br />

⎣⎢<br />

⎝ ⎠ ⎦⎥<br />

e/d 0,1 0,05 0,01 0,001<br />

In der oben stehenden Gleichung bezeichnet ϱ das dimensionslose |σ ϕ<br />

/σ r<br />

| 5,5 10,5 50,5 500,5<br />

Radienverhältnis:<br />

Tabelle 01 Verhältnis von Tangential- und Radialspannungen<br />

ri<br />

ri<br />

ϲ = = (19)<br />

ra<br />

ri<br />

+ e<br />

Offenkundig sind für dünnwandige Rohre im Sinn der DIN 2413 die<br />

Radialspannungen gegenüber den Tangentialspannungen vernachlässigbar<br />

klein, weswegen die Vereinfachung zumindest für<br />

Für die Verteilung der radialen Spannung gilt:<br />

sehr dünnwandige Rohre gerechtfertigt erscheint.<br />

2<br />

2<br />

ϲ ⎡ ⎛r<br />

⎤<br />

a ⎞<br />

Die im Folgenden hergeleiteten Volumenänderungsfunktionen<br />

σ<br />

r<br />

=∆p<br />

1 −<br />

(20)<br />

2 ⎢ ⎥<br />

1− ϲ<br />

⎜<br />

r<br />

⎟<br />

⎢⎣<br />

⎝ ⎠<br />

werden sowohl für die exakte Spannungsverteilung (ψ) als auch für<br />

⎥⎦<br />

die „dünnwandige Näherung“ (ψ 0<br />

) angegeben. Da die Näherungen<br />

Die axiale Spannung σ z<br />

hängt von den Lagerungsbedingungen des an die Volumenänderungsfunktion auf anderen Annahmen bezüglich<br />

der Spannungsverteilung in der Rohrwand beruhen und meist<br />

Rohres ab, weswegen an dieser Stelle keine allgemeingültige Angabe<br />

gemacht werden kann. Die jeweilige axiale Einheitsspannung nicht aus einer Grenzwertbetrachtung der exakten Volumenänderungsfunktion<br />

für ϱ → 1 gewonnen wurden, gilt im Allgemeinen:<br />

wird bei der Diskussion der verschiedenen Volumenänderungsfunktionen<br />

in Abschnitt 4 angegeben.<br />

Da die radialen und tangentialen Spannungen über der Wandstärke<br />

veränderlich sind, müssen die entsprechenden Dehnungen ε<br />

lim ψ ≠ψ0<br />

(25)<br />

ϲ →1<br />

auch Funktionen der Radialkoordinate r sein. Da allerdings nur die 4. VOLUMENÄNDERUNGSFUNKTIONEN<br />

Dehnungen an der Innenseite der Rohrwand (r = r i<br />

) zur Änderung<br />

des vom Fluid ausgefüllten Volumens beitragen, sind nur die Spannungen<br />

an dieser Stelle für die vorliegende Problemstellung von Beon<br />

für sehr häufig vorkommende Lagerungsbedingungen angege-<br />

In den folgenden Abschnitten werden Volumenänderungsfunktideutung.<br />

Zusätzlich zum exakten Spannungszustand an der Rohrinnenseite<br />

werden die aus der Festigkeitslehre bekannten Näherungen lichkeit, die Volumenänderungsfunktion auch für Randbedinben.<br />

Die ausführliche Herleitung gibt dem Anwender die Mög-<br />

für dünnwandige Rohre (sogenannte Kesselformeln) angegeben. gungen zu ermitteln, die nicht in dieser Arbeit behandelt werden.<br />

Zunächst wird der Fall einer an axialer Ausdehnung behinderten<br />

3.2 EXAKTE SPANNUNGEN AN DER<br />

Leitung behandelt.<br />

ROHRINNENSEITE<br />

4.1. VOLUMENÄNDERUNGSFUNKTION FÜR<br />

An der mit dem Fluid in Kontakt stehenden inneren Seite der Rohrwand<br />

gilt für die tangentiale Einheitsspannung gemäß Gleichung 18:<br />

BEHINDERTE AXIALDEHNUNG<br />

Bei behinderter axialer Ausdehnung der Leitung ist die Änderung<br />

2<br />

dσ ϕ 1+<br />

ϲ<br />

= (21) der elastischen Dehnung ε' z<br />

mit dem Druck p gleich Null. Allerdings<br />

2<br />

dp<br />

1<br />

r = r − ϲ<br />

i<br />

ist die axiale Spannung, die auch Einfluss auf die tangentiale Dehnung<br />

nimmt, infolge des Poisson-Effekts von Null verschieden.<br />

Die radiale Einheitsspannung beträgt an dieser Stelle nach Gleichung<br />

20:<br />

Nach dem Hookeschen Gesetz ergibt sich für diese:<br />

σ<br />

z<br />

= µ ( σϕ<br />

+ σr) (26)<br />

dσ<br />

r<br />

=−1 (22)<br />

dp<br />

r = r<br />

Die Volumenänderung ist im vorliegenden Fall nur auf den Beitrag<br />

i<br />

der Tangentialdehnung zurückzuführen. Die Volumenänderungsfunktion<br />

vereinfacht sich damit zu folgendem Ausdruck:<br />

3.3 SPANNUNGEN IN EINEM DÜNNWANDIGEN<br />

ROHR<br />

'<br />

dεϕ<br />

⎡dσϕ<br />

2 dσ<br />

r<br />

⎤<br />

ψ = 2E = 2<br />

Neben der exakten Spannungsverteilung wird im Folgenden die in<br />

( 1 ) ( 1 )<br />

(27)<br />

d p<br />

⎢ −µ − µ + µ<br />

d p d p<br />

⎥<br />

⎣<br />

⎦<br />

der Literatur häufig anzutreffende Näherung für dünnwandige<br />

Rohre angegeben. Nach DIN 2413 wird ein Rohr dann als dünnwandig<br />

bezeichnet, wenn das Verhältnis von Wandstärke e zu In-<br />

Spannungsverteilungen ist in Tabelle 02 dargestellt.<br />

Die Auswertung dieser Gleichung anhand der beiden vorgestellten<br />

nendurchmesser d den folgenden Grenzwert unterschreitet:<br />

e<br />

0,1 (23)<br />

d ≤<br />

Modell<br />

εz<br />

= 0, σz<br />

≠0<br />

Quelle<br />

Exakt 1+ µ ⎡ 2 ⎛1<br />

⎞⎤<br />

[2] [9]<br />

2 1 2<br />

2<br />

Bei einem dünnwandigen Rohr kann die Tangentialspannung als über<br />

1<br />

⎢ + ϲ ⎜ −µ<br />

⎟<br />

− ϲ 2<br />

⎥<br />

⎣ ⎝ ⎠⎦<br />

der Wandstärke konstant angenommen werden. Nach den „Kesselformeln“<br />

ergibt sich damit für die tangentiale Einheitsspannung dσ ϕ<br />

Dünnwandig 2ϲ<br />

d [2]<br />

/dp:<br />

( 1− µ 2 ) = ( 1−<br />

µ<br />

2<br />

)<br />

1−<br />

ϲ e<br />

dσ ϕ r = i<br />

dp<br />

e<br />

(24)<br />

Tabelle 02 Volumenänderungsfunktionen ψ für Rohre<br />

mit behinderter Axialdehnung<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 69

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

4.2. VOLUMENÄNDERUNGSFUNKTION FÜR<br />

UNBEHINDERTE AXIALDEHNUNG<br />

Bei unbehinderter Axialdehnung müssen sowohl die tangentialen<br />

als auch die axialen Beiträge zur Volumenänderungsfunktion ψ berücksichtigt<br />

werden. Für diese gilt damit:<br />

( ) d σϕ<br />

d σ<br />

2 3 ( 1 2 )<br />

d<br />

r<br />

σz<br />

ψ = −µ − µ + − µ<br />

(28)<br />

dp dp dp<br />

Wie Gleichung 28 zeigt, hängt die Volumenänderungsfunktion neben<br />

den Tangential- und Radialspannungen im vorliegenden Fall<br />

auch von der axialen Spannung ab. Dabei sind zwei Fälle zu unterscheiden:<br />

n Verschwindende Axialspannung (σ z<br />

= 0)<br />

n Durch anschließende Bauteile induzierte Axialspannung (σ z<br />

≠ 0)<br />

Eine unbehinderte axiale Dehnung mit verschwindender Axialspannung<br />

stellt sich beispielsweise dann ein, wenn die betrachtete<br />

Leitung mit Dehnungskompensatoren ausgestattet ist. Durch die<br />

Kompensatoren wird eine näherungsweise unbehinderte axiale<br />

Dehnung ermöglicht, bei der sich keine nennenswerte axiale Spannung<br />

einstellen kann.<br />

Der Fall einer axialen Belastung des Rohres durch Druckkräfte<br />

tritt zum Beispiel dann auf, wenn ein einseitig fest eingespanntes<br />

Rohr am gegenüberliegenden Rohrende durch einen Rohrkrümmer<br />

abgeschlossen wird. Bei Vernachlässigung der Biegesteifigkeit<br />

der an den Krümmer anschließenden Rohre kann davon ausgegangen<br />

werden, dass sich das Rohr frei dehnen kann, wobei neben der<br />

vom Krümmer ausgeübten Axialspannung auch die Querkontraktion<br />

infolge der radialen und tangentialen Beanspruchung zur Längenänderung<br />

beiträgt. Die als über dem Rohrradius konstant angenommene<br />

axiale Spannung σ z<br />

berechnet sich in diesem Fall zu:<br />

2<br />

ϲ<br />

σ<br />

z<br />

=∆p<br />

(29)<br />

2<br />

1−<br />

ϲ<br />

Substitution der Spannungen in Gleichung 28 ergibt die in<br />

Tabelle 03 aufgeführten Volumenänderungsfunktionen:<br />

Modell ε ≠ 0, σ = 0 Quelle ε ≠0, σ ≠0<br />

Quelle<br />

Exakt [2] [2]<br />

2 ⎛1<br />

⎞<br />

2 1<br />

1+ µ + 2ϲ<br />

⎛ ⎞<br />

⎜ − µ ⎟ 1+ µ + 3ϲ<br />

⎜ − µ<br />

2<br />

⎟<br />

2 [4]<br />

2<br />

⎝ ⎠<br />

2<br />

⎝ ⎠<br />

2<br />

2<br />

1−<br />

ϲ<br />

1−<br />

ϲ<br />

Dünnwandig<br />

z<br />

z<br />

⎛ µ ⎞d<br />

⎜1−<br />

⎟<br />

⎝ 2 ⎠ e<br />

[3] 2− µ + 3ϲ<br />

1−<br />

µ –<br />

ϲ<br />

2<br />

1−<br />

ϲ<br />

Tabelle 03 Volumenänderungsfunktionen ψ für Rohre mit<br />

unbehinderter Axialdehnung<br />

z<br />

z<br />

( )<br />

Im Folgenden sollen die Auswirkungen der angegebenen Volumenänderungsfunktionen<br />

auf die Schallgeschwindigkeit untersucht<br />

werden.<br />

4.3. EINFLUSS DER RANDBEDINGUNGEN<br />

Die Volumenänderungsfunktionen hängen neben den Randbedingungen<br />

auch von der Querkontraktionszahl der Leitungswand ab.<br />

Typische Konstruktionswerkstoffe für Rohr- und Schlauchleitungen<br />

weisen Querkontraktionszahlen im Bereich 0,3 < μ < 0,5 auf, weswegen<br />

diese beiden „Grenzwerte“ für die folgenden Betrachtungen<br />

im Vordergrund stehen.<br />

Eine Querkontraktionszahl μ = 0,5 (z. B. Gummi) bedeutet bei isotropen<br />

Werkstoffen, dass durch eine Spannungsänderung praktisch<br />

keine Volumen- bzw. Dichteänderung des Wandmaterials induziert<br />

werden kann, d. h. näherungsweise inkompressibles Verhalten vorliegt<br />

(K → ∞). Bei Werkstoffen mit dieser Eigenschaft fallen die<br />

Volumenänderungsfunktionen für die drei behandelten Randbedingungen<br />

zusammen und nehmen den folgenden Wert an:<br />

3<br />

ψ ( µ = 0,5 ) = (30)<br />

2<br />

1 − ϲ<br />

Für (näherungsweise) inkompressible Werkstoffe erübrigt sich daher<br />

eine Unterscheidung der vorgestellten Volumenänderungsfunktionen<br />

und die oben stehende Beziehung kann unabhängig<br />

von der Lagerungsart der Leitung verwendet werden.<br />

Mit abnehmender Querkontraktionszahl differieren die Volumenänderungsfunktionen<br />

für verschiedene Randbedingungen dagegen<br />

teilweise deutlich, wie Bild 02 entnommen werden kann.<br />

Dieses zeigt die Verläufe der verschiedenen Volumenänderungsfunktionen<br />

beim unteren Grenzfall μ = 0,3 sowie – zum Vergleich –<br />

den Verlauf der einzigen Volumenänderungsfunktion für μ = 0,5 im<br />

technisch relevanten Wandstärkenbereich (e/d > 0,01).<br />

Die Abweichungen zwischen den Volumenänderungsfunktionen<br />

für die verschiedenen Randbedingungen nehmen mit abnehmender<br />

relativer Wandstärke zu. Die größte Abweichung stellt sich<br />

zwischen den Lagerungsfällen „unbehinderte Axialdehnung bei<br />

nicht verschwindender Axialspannung“ (ε z<br />

≠ 0, σ z<br />

≠ 0, Fall „A“) und<br />

„unbehinderte Axialdehnung bei verschwindender Axialspannung“<br />

(ε z<br />

≠ 0, σ z<br />

= 0, Fall „B“) ein. Der Fehler, der in die Berechnung der effektiven<br />

Schallgeschwindigkeit durch die Auswahl einer unpassenden<br />

Volumenänderungsfunktion eingeführt wird, ist demnach<br />

bei Verwechslung dieser beiden Lagerungsfälle und bei sehr kleiner<br />

relativer Wandstärke (e/d → 0 bzw. ϱ → 1) am größten. Dieses Beispiel<br />

bietet sich daher an, um den Einfluss der Randbedingungen<br />

auf die effektive Schallgeschwindigkeit zu untersuchen.<br />

Als Fehlermaß wird dazu die relative Abweichung der Schallgeschwindigkeit<br />

∆a/a verwendet. Nimmt man – zwecks konservativer<br />

Abschätzung – die kleiner ausfallende Schallgeschwindigkeit bei<br />

Lagerungsfall „A“ als Bezugsgröße, so kann folgender Ausdruck für<br />

das Fehlermaß hergeleitet werden:<br />

2 Ks<br />

⎡<br />

2⎛1<br />

⎞⎤<br />

( 1− ϲ ) + 2 1 3<br />

a<br />

E<br />

⎢ + µ + ϲ ⎜ − µ ⎟<br />

∆ 2<br />

⎥<br />

⎝ ⎠<br />

=<br />

⎣<br />

⎦<br />

−1 (31)<br />

a<br />

2 Ks<br />

⎡<br />

2⎛1<br />

⎞⎤<br />

( 1− ϲ ) + 2 1+ µ + 2 ⎜ − µ ⎟<br />

E<br />

⎢ ϲ<br />

2<br />

⎥<br />

⎣ ⎝ ⎠⎦<br />

Neben der relativen Wandstärke und der Querkontraktionszahl<br />

hängt der Fehler zusätzlich vom Steifigkeitsverhältnis K s<br />

/E von<br />

Fluid und Rohrwand ab. Bei kleiner werdender Wandstärke<br />

(ϱ →1) nimmt der Einfluss des Steifigkeitsverhältnisses jedoch<br />

stetig ab, sodass sich für den Grenzfall einer verschwindenden<br />

Wandstärke ein vom Steifigkeitsverhältnis unabhängiges Fehlermaß<br />

ergibt, das gleichzeitig dem Maximalwert des Fehlers entspricht:<br />

∆a<br />

⎛∆a⎞<br />

2,5−<br />

2µ<br />

lim = ⎜ ⎟ = −1 (32)<br />

ϲ →1<br />

a ⎝ a ⎠ 2 − µ<br />

max<br />

Für den hier als untere Grenze angenommenen Wert μ = 0,3 ergibt<br />

sich ein maximaler Fehler von etwa 5,72 %. Mit zunehmender<br />

Wandstärke sinkt dieser Fehler rasch zu kleineren Werten ab, wobei<br />

das Fehlermaß mit kleiner werdendem Steifigkeitsverhältnis<br />

schneller fällt. Die Auswahl der für die vorliegenden Randbedingungen<br />

passenden Volumenänderungsfunktion (und damit die<br />

Berücksichtigung der genauen Einspannsituation) ist für typische<br />

Rohr- und Schlauchleitungswerkstoffe (0,3 < μ < 0,5) folglich von<br />

untergeordneter Bedeutung für die rechnerische Bestimmung der<br />

effektiven Schallgeschwindigkeit. Möchte man – der Einfachheit<br />

halber – gänzlich auf eine Unterscheidung der verschiedenen<br />

70 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

Randbedingungen verzichten, so bietet sich die Verwendung einer<br />

aus den Fällen „A“ und „B“ gemittelten Volumenänderungsfunktion<br />

ψ an:<br />

2 ⎛1<br />

⎞<br />

21 ( + µ ) + 5ϲ<br />

⎜ − µ ⎟<br />

2<br />

ψ =<br />

⎝ ⎠<br />

2<br />

1−<br />

ϲ<br />

Der dadurch induzierte maximale Fehler ergibt sich zu:<br />

(33)<br />

∆a<br />

2,25 −1,5µ<br />

lim = −1 (34)<br />

ϲ →1<br />

a 2 − µ<br />

Bei einer Querkontraktionszahl μ = 0,3 ist demnach von einem<br />

größten Fehler von lediglich 2,90 % auszugehen, was den Anforderungen<br />

der Praxis genügen dürfte.<br />

4.4. EINFLUSS DER „DÜNNWANDIGEN<br />

NÄHERUNG“<br />

In diesem Abschnitt soll der Fehler, der durch die Verwendung der<br />

vereinfachten Spannungsverteilung entsteht, abgeschätzt werden.<br />

Dazu wird die relative Abweichung zwischen der Schallgeschwindigkeit<br />

a 0<br />

, die sich nach der Näherungsgleichung für dünnwandige<br />

Rohre ergeben würde, und der nach den exakten Gleichungen berechneten<br />

Schallgeschwindigkeit a gebildet:<br />

02 Verlauf der Volumenänderungsfunktionen über der rel. Wandstärke<br />

03 Relativer Fehler durch Verwendung der „dünnwandigen Näherung“<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 71

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED<br />

∆ a a0 − a =<br />

(35)<br />

a a<br />

Da in der vorliegenden Arbeit drei verschiedene Lagerungsbedingungen<br />

behandelt wurden, ergibt sich eine entsprechende Anzahl<br />

unterschiedliche Fehlermaße. Wie im vorigen Abschnitt gezeigt<br />

wurde, unterscheiden sich die Schallgeschwindigkeiten der verschiedenen<br />

Randbedingungen für μ = 0,3 untereinander nur sehr<br />

wenig, weswegen der Einfachheit halber das arithmetische Mittel<br />

aus allen drei Fehlermaßen angegeben wird. Auch hier hängt das<br />

(mittlere) Fehlermaß neben der relativen Wandstärke vom Steifigkeitsverhältnis<br />

ab. Zur Veranschaulichung dieses Sachverhalts sind<br />

die Fehlermaße daher für verschiedene Steifigkeitsverhältnisse<br />

1 > K s<br />

/E > 0,01 in Bild 03 dargestellt.<br />

Naturgemäß steigt der durch die Näherungsgleichungen eingeführte<br />

Fehler mit größer werdender relativer Wandstärker an. Ist<br />

der Kompressionsmodul der Druckflüssigkeit mit dem Elastizitätsmodul<br />

der Rohrwand vergleichbar (K s<br />

/E ≈ 1), so führt die Annahme<br />

einer vereinfachten Spannungsverteilung bereits bei<br />

dünnwandigen Rohren im Sinne der DIN 2413 zu Fehlern von etwa<br />

8,6 %; für größere Wandstärken ergeben sich entsprechend<br />

deutlich höhere Fehlermaße. Eine Verwendung der Näherungsgleichungen<br />

kann daher nur für Steifigkeitsverhältnisse K s<br />

/E < 0,01<br />

empfohlen werden, wo selbst dickwandige Rohren ein maximales<br />

Fehlermaß von lediglich 1 % erreichen. Ein solches Steifigkeitsverhältnis<br />

tritt beispielsweise bei mit Wasser oder Hydrauliköl gefüllten<br />

Stahlleitungen und druckluftführenden Elastomerleitungen<br />

auf. Würden dieselben Elastomerleitungen jedoch der<br />

Förderung von Flüssigkeiten dienen (Beispiel: PKW-Kraftstoffleitungen<br />

mit K s<br />

/E ≈ 1), so würde die Anwendung der Näherungsgleichungen<br />

wiederum unverhältnismäßig große Fehler in die Berechnung<br />

einführen.<br />

Da in der Praxis durchgeführte Berechnungen der effektiven<br />

Schallgeschwindigkeit ohnehin meist mit Tabellenkalkulationsprogrammen<br />

oder Simulationssoftware durchgeführt werden,<br />

sollte von der Verwendung der Näherungsgleichungen Abstand<br />

genommen und den in dieser Arbeit vorgestellten, exakten Volumenänderungsfunktionen<br />

(bzw. der gemittelten Volumenänderungsfunktion)<br />

Vorzug gegeben werden. Diese sind für sämtliche<br />

linear-elastischen und isotropen Rohrwerkstoffe bei allen Wandstärken<br />

gültig und erübrigen somit die umständliche Überprüfung,<br />

ob die jeweilige Näherung innerhalb ihres Gültigkeitsbereiches<br />

verwendet wird.<br />

4.5. STELLUNGNAHME BEZÜGLICH DER<br />

VERNACHLÄSSIGUNG VON AXIALDEHNUNGEN<br />

Verschiedentlich wird die Ansicht vertreten, dass sich die „Volumenzunahme<br />

durch Dehnung in Längsrichtung des Rohres“ weitgehend<br />

„mit der Abnahme infolge Querkontraktion“ bei dünnwandigen<br />

Rohren aufheben würde [4]. Die generelle Gültigkeit dieser<br />

Aussage wird im Folgenden untersucht.<br />

Gemäß der vertretenen Ansicht soll die axiale (Gesamt-)Dehnung<br />

ε z<br />

näherungsweise gleich Null sein. Nach dem Hookeschen<br />

Gesetzes folgt daraus für die Spannungen (siehe Gleichung 26):<br />

z<br />

( ϕ r) (36)<br />

σ ≈ µ σ + σ<br />

Mit den exakten Spannungen an der Innenseite der Rohrwand ergibt<br />

sich:<br />

µ ≈ 0,5 (37)<br />

Bemerkenswerterweise ist dieses Ergebnis unabhängig vom Radienverhältnis<br />

der Rohrwand, sodass diese Beziehung auch für dickwandige<br />

Rohre gilt. Die Behauptung, dass sich die Volumenzunahme<br />

infolge axialer Dehnung mit der Volumenabnahme infolge<br />

Querkontraktion näherungsweise aufheben würde, ist also bei exakter<br />

Spannungsverteilung nur für näherungsweise als inkompressibel<br />

anzusprechende Werkstoffe erfüllt.<br />

Legt man die Spannungsverteilung für dünnwandige Rohre zugrunde<br />

(σ r<br />

« σ ϕ<br />

), so ergibt sich:<br />

ϲ 1<br />

µ ≈ =<br />

1+ ϲ ⎛ e ⎞<br />

2⎜1+<br />

⎟<br />

⎝ d ⎠<br />

(38)<br />

Für dünnwandige Rohre im Sinne der DIN 2413 ergeben sich nach<br />

dieser Beziehung Querkontraktionszahlen 0,45 < µ < 0,5, wie sie<br />

bei weichen, hochelastischen Kunststoffen vorzufinden sind [10].<br />

Für Rohre aus den häufig verwendeten metallischen Konstruktionswerkstoffen<br />

Stahl, Aluminium und Titan (μ ≈ 0,3) ist die Behauptung<br />

offenbar nicht zutreffend. Von der Verwendung dieser<br />

Vereinfachung und den daraus abgeleiteten Näherungsgleichungen<br />

zur Berechnung der effektiven Schallgeschwindigkeit wird<br />

abgeraten.<br />

5. ZUSAMMENFASSUNG<br />

Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen sich folgendermaßen<br />

zusammenfassen:<br />

1. Die effektive Schallgeschwindigkeit für Leitungen aus linear-elastischen<br />

Werkstoffen kann gemäß der folgenden Beziehung berechnet<br />

werden:<br />

as<br />

a =<br />

Ks<br />

1+<br />

E ψ<br />

Gleichungen zur Ermittlung der Volumenänderungsfunktion ψ,<br />

die die Lagerungsbedingungen der Leitung berücksichtigt, finden<br />

sich in den Abschnitten 4.1 und 4.2 der Arbeit.<br />

2. Das Verhältnis von Fluid-Schallgeschwindigkeit a s<br />

zu effektiver<br />

Schallgeschwindigkeit a wird im Wesentlichen vom Verhältnis<br />

von Fluid-Kompressionsmodul K s<br />

zu Wand-Elastizitätsmodul E<br />

bestimmt.<br />

3. Bei inkompressiblen Werkstoffen (μ ≈ 0,5) ist die effektive Schallgeschwindigkeit<br />

von den Lagerungsbedingungen der Leitung<br />

unabhängig. Für die Volumenänderungsfunktion ψ ergibt sich<br />

der folgende Ausdruck:<br />

3<br />

ψ µ = =<br />

1 − ϲ<br />

( 0,5) 2<br />

4. Bei Werkstoffen mit μ < 0,5 hängt die Schallgeschwindigkeit von<br />

den Lagerungsbedingungen der Leitung ab. Für μ = 0,3 ergibt sich<br />

ein höchster Fehler von ca. 6 % bei Auswahl einer für die jeweils<br />

vorliegenden Randbedingungen ungeeigneten Volumenänderungsfunktion.<br />

5. Sind die Randbedingungen unklar oder besteht das Bedürfnis,<br />

alle Lagerungsfälle unter Inkaufnahme von Fehlern mit nur einer<br />

Gleichung abzudecken, so kann eine gemittelte Volumenänderungsfunktion<br />

ψ verwendet werden:<br />

2 ⎛1<br />

⎞<br />

21 ( + µ ) + 5ϲ<br />

⎜ − µ ⎟<br />

2<br />

ψ =<br />

⎝ ⎠<br />

2<br />

1−<br />

ϲ<br />

Dadurch sinkt die größte Abweichung ∆a/a für μ = 0,3 auf<br />

ca. 3 %.<br />

6. Die mit den exakten Spannungsverteilungen hergeleiteten Volumenänderungsfunktionen<br />

ermöglichen eine genauere Berechnung<br />

der effektiven Schallgeschwindigkeit, als es mit den in der<br />

Literatur häufig anzutreffenden Näherungsformeln für dünnwandige<br />

Rohre möglich ist. Der Genauigkeitszuwachs gegenüber<br />

72 <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong>

VERBINDUNGSELEMENTE<br />

den Näherungen steigt mit zunehmender Wandstärke und abnehmender<br />

Steifigkeit des Wandwerkstoffs. Von der Anwendung i<br />

r Innerer Rohrradius m<br />

der exakten Beziehungen profitieren daher im Bereich der <strong>Fluidtechnik</strong><br />

r a<br />

Äußerer Rohrradius m<br />

Q Volumenstrom m³ ∙ s -1<br />

vor allem Berechnungen für Elastomerleitungen, die s Entropie J ∙ K -1<br />

Flüssigkeiten führen.<br />

ε' Linear-elastischer, instantan eintretender 1<br />

7. Die Näherungen ψ 0<br />

an die Volumenänderungsfunktion für<br />

Dehnungsanteil<br />

dünnwandige Rohre führen selbst bei im Sinne der DIN 2413<br />

als dünnwandig anzusprechenden Rohren zu nicht vertretbaren<br />

ε'' Viskoelastischer, retardiert folgender<br />

1<br />

Fehlern. Die Näherungsformeln sollten nicht verwendet<br />

werden.<br />

μ<br />

Dehnungsanteil<br />

Querkontraktionszahl 1<br />

8. Die Behauptung, dass sich die Rohrdehnung in Längsrichtung<br />

weitgehend mit der Verkürzung infolge der Poisson-Effektes aufheben<br />

ψ Volumenänderungsfunktion 1<br />

würde, ist nur für Rohre aus inkompressiblen Werkstoffen ρ Fluiddichte kg ∙m -3<br />

zutreffend und nicht allgemeingültig. Von der Verwendung dieser ϱ Radienverhältnis 1<br />

Vereinfachung bzw. der sich daraus ergebenden Volumenänderungsfunktionen<br />

wird abgeraten.<br />

σ Spannung N ∙m<br />

6. AUSBLICK<br />

Literaturverzeichnis<br />

[1] Tijsseling, Arris S.; Anderson, Alexander. The Joukowsky equation for fluids<br />

Die ausführliche Herleitung der Gleichungen zur Ermittlung der<br />

and solids. In: Proceedings of the 9th International Conference on Pressure Surges.<br />

effektiven Schallgeschwindigkeit erlaubt es, im Bedarfsfall entsprechende<br />

Beziehungen für Rohre mit nicht-kreisförmigen Quer-<br />

[2] Halliwell, A. R. Velocity of a Water-Hammer Wave in an Elastic Pipe. Journal<br />

2004. S. 739-751.<br />

schnitten herzuleiten. Dabei ist zu beachten, dass zur Formulierung<br />

of the Hydraulics Division, 89. Jg., Nr. 4, S. 1-21.<br />

der relativen Änderung dA/A des durchströmten Quer-<br />

[3] Wylie, E. Benjamin; Streeter, Victor Lyle. Fluid transients. New York,<br />

McGraw-Hill International Book Co., 1978.<br />

schnitts ggfs. anderen als die hier verwendeten Dehnungsmaßen<br />

[4] Murrenhoff, Hubertus. Grundlagen der <strong>Fluidtechnik</strong> – Teil 1: Hydraulik.<br />

der Vorzug gewährt werden sollte (z. B. zwei kartesische Dehnungsmaße<br />

Shaker-Verlag, 2012.<br />

bei Spiegelsymmetrie des Querschnitts). Insbesonde-<br />

re bei dünnwandigen Leitungen mit Rechteckquerschnitt ist allerdings<br />

[5] Laplace, Pierre-Simon. Sur la vitesse du son dans l’air et dans l’eau. In:<br />

Annales de Chimie et de Physique. 1816. S. 238-241.<br />

zu berücksichtigen, dass durch die Plattenbiegung der Sei-<br />

[6] Covas, Dídia, et al. The dynamic effect of pipe-wall viscoelasticity in hydraulic<br />

transients. Part II – Model development, calibration and verification. Journal of<br />

tenflächen ein weiterer Beitrag zur druckbedingten Querschnittsflächen-<br />

und damit Volumenänderung des Rohres hinzukommt. [7] Saint-Venant, Barré de. Mémoire sur la torsion dês prismes, Mémoires dés<br />

Hydraulic Research, 2005, 43. Jg., Nr. 1, S. 56-70.<br />

Details zu diesem Sonderfall werden ausführlich bei Jenkner diskutiert<br />

savants étrangers, Mémoires présentés pás divers savants à l’Académie dés<br />

[11].<br />

Sciences, de l’Instituit Impérial de France et imprime par son ordre, 1856, S.<br />

233-560.<br />

Die effektive Schallgeschwindigkeit in viskoelastischen Leitungen<br />

wird in Teil II dieser Arbeit behandelt. Dabei wird gezeigt, Maschinenbaus 1. Springer Berlin Heidelberg, 2016. S. 493-570.<br />

[8] Leidich, Erhard. Welle-Nabe-Verbindungen. In: Konstruktionselemente des<br />

dass diese bei viskoelastischem Leitungsverhalten im Allgemeinen<br />

eine frequenzabhängige Größe darstellt, d. h. Druck- und Volumenstrompulsationen<br />

[9] Chaudhry, M. Hanif. Transient-Flow Equations. In: Applied Hydraulic<br />

Transients. Springer New York, 2014. S. 35-64.<br />

verschiedener Frequenz mit unter-<br />

[10] Kunz, Johannes. Die Querkontraktionszahl in der Konstruktionspraxis.<br />

Kunststoff Extra, 2011, 6. Jg., S. 27-30.<br />

schiedlichen Geschwindigkeiten durch die Leitung transportiert [11] Jenkner, W. R. Über die Druckstossgeschwindigkeit in Rohrleitungen mit<br />

werden.<br />

quadratischen und rechteckigen Querschnitten. Schweizerische Bauzeitung, 1971,<br />

89. Jg., Nr. 5.<br />

Autoren: M. Sc. Enrico Pasquini und Dr.-Ing. Heiko Baum, Fluidon Gesellschaft<br />

für <strong>Fluidtechnik</strong> mbH, Jülicher Straße 338a, 52070 Aachen;<br />

Nomenklatur<br />

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff, IFAS der RWTH Aachen, Steinbachstraße<br />

A Durchströmter Querschnittsflächeninhalt, m²<br />

53, 52074 Aachen<br />

2<br />

A = πr i<br />

a Effektive Schallgeschwindigkeit, allgemeines m/s<br />

Werkstoffverhalten<br />

a' Effektive Schallgeschwindigkeit, linear- m/s<br />

elastische Leitung<br />

a s<br />

Isentrope Schallgeschwindigkeit des reinen m/s<br />

Fluids<br />

d Innerer Rohrdurchmesser, d = 2r i<br />

m<br />

e Wandstärke der Rohrwand, e = r a<br />

– r i<br />

m<br />

K Kompressionsmodul der Rohrwand N ∙m -2<br />

K' Effektiver Kompressionsmodul, linear- N ∙m -2<br />

elastische Leitung<br />

K s<br />

Isentroper Kompressionsmodul des reinen N ∙m -2<br />

Fluids<br />

l Länge der betrachteten Leitung m<br />

p Druck N ∙ m -2<br />

<strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong> 4/<strong>2017</strong> 73

FLUIDTECHNIK<br />

PROGNOSE: GLOBALER BEDARF AN<br />

BAUMASCHINEN WIRD STEIGEN<br />

ZAHL VERKAUFTER BAUMASCHINEN (IN TAUSEND) NACH REGION UND JAHR<br />

GESAMT<br />

NORD<br />

AMERIKA<br />

CHINA<br />

EUROPA<br />

JAPAN<br />

INDIEN<br />

REST DER<br />

WELT<br />

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900<br />

2016<br />

<strong>2017</strong> 2018 2019 2020 2021<br />

Quelle: Off-Highway Research<br />

Weltweiter Absatz von Baumaschinen soll in<br />

den nächsten fünf Jahren um 25 % steigen<br />

Chinesischer Markt erholt sich nach Flaute<br />

in 2016<br />

Indien etabliert sich als stabil wachsender<br />

Markt für Baumaschinen<br />

Die US-Wahl und Brexit schadeten im<br />

vergangenen Jahr den etablierten Märkten<br />

USA, Europa und Japan.<br />

www.offhighway.co.uk

IM NÄCHSTEN HEFT: 05/<strong>2017</strong><br />

ERSCHEINUNGSTERMIN: 22. 05. <strong>2017</strong><br />

ANZEIGENSCHLUSS: 05. 05. <strong>2017</strong><br />

01<br />

FLUIDTECHNIK<br />

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Aktuelle Nachrichten<br />

rund um Hydraulik<br />

und Pneumatik, Aktorik,<br />

Steuerelektronik<br />

und Sensorik<br />

02<br />

03<br />

01 Im Juli 1957 erschien <strong>O+P</strong> erstmalig. Damals wie heute galt und gilt: egal ob als O+ P<br />

– Oelhydraulik und Pneumatik oder als <strong>O+P</strong> <strong>Fluidtechnik</strong>, nur bei uns lesen Sie, was wirklich<br />

wichtig ist. Die kommende Ausgabe wird ganz im Zeichen des 60jährigen Jubiläums stehen.<br />

Feiern Sie mit uns!<br />

Foto: Redaktion<br />

02 Chinas Wirtschaft boomt seit Jahren, wovon nicht zuletzt auch ausländische<br />

Unternehmen profitieren. Für den Sensorikspezialisten Novotechnik hat das Chinageschäft<br />

bereits eine lange Tradition. Bereits Anfang der 1990er Jahre konnte man das Vertriebsnetz<br />

Asien mit offiziellen Vertragshändlern starten und bis heute kontinuierlich ausbauen.<br />

Foto: Novotechnik<br />

03 Hydraulikflüssigkeiten beeinflussen das Verschleißverhalten von Hydraulikkomponenten<br />

entscheidend. Mit dem Fluidprüfstand PFE-019-Rxxx von Bosch Rexroth können Additiv- und<br />

Schmierstoffhersteller nun unter realistischen Betriebsbedingungen das Verhalten von<br />

Fluiden und die Wechselwirkungen mit den Schlüsselkomponenten Pumpe und Motor testen.<br />

Foto: Bosch Rexroth<br />

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