O+P Fluidtechnik 7-8/2017

5445
7-8 August 2017
ORGAN DES FORSCHUNGSFONDS
FLUIDTECHNIK IM VDMA
FLUIDTECHNIK
24 I PRODUKTE UND
ANWENDUNGEN
Servopumpen – einfach,
effizient und leise
44 I FORSCHUNGS-
FONDS FLUIDTECHNIK
Elf Forschungsprojekte
im Überblick
08 I LOUNGE
Jede Unternehmung muss sich
für alle Beteiligten rentieren
LECKAGEFREIE HYDRAULIK
40 I In der Verbindung liegt die Kraft
Dr.-Ing. Wolfgang Pfeiffer
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„O+P Fluidtechnik“ ist eine Publikation der Vereinigten Fachverlage GmbH, Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz,
HRB 2270, Amtsgericht Mainz, Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Umsatzsteuer-ID: 149063659, Gerichtsstand: Mainz

EDITORIAL
LIPPENBEKENNTNISSE?
Kann man denn niemand mehr trauen? Die heilige Kuh der
Deutschen, die allseits hochgelobte Autoindustrie, angebliche
High-Tech-Schmiede und Job-Garant des Landes gerät mehr und
mehr unter Druck. Der Abgasbetrug greift wie ein Krebsgeschwür
um sich. Die Dieselaffäre basiert nicht auf den Vergehen einiger
wenigen, sie ist wohl vielmehr das Ergebnis jahrelanger Kungelei
namhafter Automobilhersteller und Teilen ihrer Zulieferer. Das
Kartellamt prüft derzeit die Vorwürfe.
In Hochglanz-Broschüren und auf den Internetseiten besagter
Unternehmen findet man Aussagen wie „… betrachtet es als
Anspruch und Verpflichtung, seiner Verantwortung für Gesellschaft
und Umwelt gerecht zu werden …“, „…Nachhaltigkeit bedeutet für
unseren Konzern, ökonomische, soziale und ökologische Ziele
gleichrangig und gleichzeitig anzustreben …“ oder „… Nachhaltigkeit
ist integraler Bestandteil der Unternehmensstrategie und
nachhaltiges Wirtschaften ist als Unternehmensziel auf Konzernebene
verankert …“. Alles nur Lippenbekenntnisse?
Schon in der Bibel steht: „Wer frei ist von Schuld, werfe den ersten
Stein.“ Behauptet dies jemand ernsthaft von sich selbst?
Im Zweifelsfall sind es doch immer die
berühmt, berüchtigten Sachzwänge, die
uns vom rechten Pfad abbringen. Doch
müssen wir diese als gottgewollt
hinnehmen? Beginnen wir doch am
besten bei uns, fassen wir uns an die
eigene Nase, zeigen wir öfter Rückgrat!
Das empfiehlt Ihnen
Ihr
Michael Pfister
m.pfister@vfmz.de

INHALT
16
30
44
MENSCHEN UND MÄRKTE
BIG PICTURE
06 Zuverlässige Dünnschicht-
Drucksensoren
O+P LOUNGE
08 Dr.-Ing. Wolfgang Pfeiffer:
„Jede Unternehmung muss
sich rentieren, und zwar für
alle Beteiligten.“
PERSONALIEN
10 Katharina Wiedemann erhält
Bayerischen Verdienstorden
SZENE
11 Branchen- und Firmennews
O+P VOR ORT
14 Fachforum Hydraulik 2017:
Kompetenz in Sachen
Hydraulik
MESSERÜCKBLICK
16 Trends und Highlights der
Leitmesse (MDA)
DIE 5
22 Messehighlights der
Sensor+Test 2017
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
PUMPEN UND
PUMPENAGGREGATE
24 Hydrauliklösung: Einfach,
effizient und leise
STEUERUNGEN UND
REGELUNGEN
26 Elektromechanische
Ventilantriebe ergänzen die
Hydraulik
30 Hydraulik in äußerst rauen
Bedingungen
34 Zuverlässige Traktion im
Gelände
MESSTECHNIK
36 Stopp der
Partikelkontamination
TITEL
VERBINDUNGSELEMENTE
40 In der Verbindung liegt die Kraft
MARKTPLATZ
29 Produktinnovationen und mehr
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
VDMA
44 Elf Forschungsprojekte im
Überblick – Bericht über die
Informationsveranstaltung
und die Mitgliederversammlung
des Forschungsfonds
Fluidtechik im VDMA am
22. Juni 2017 in Frankfurt
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SERVICE
03 Editorial
28 Impressum
39 Inserentenverzeichnis
43 Social Media, Apps & Co
58 O+P Final
TITELBILD
VOSS Fluid GmbH
Wipperfürth
4 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

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MENSCHEN UND MÄRKTE
ZUVERLÄSSIGE DÜNNSCHICHT-DRUCKSENSOREN
Mobile Arbeitsmaschinen, die selbst viele Tonnen wiegen,
schwerste Arbeit leisten und hohe Lasten bewegen, verlassen
sich bei ihrer Steuerung auf Signale, die in winzigen
Strukturen gemessen werden. Hydraulikdrücke von einigen
wenigen bis vielen Tausend bar lassen sich mit Dünnschicht-
Drucksensoren zuverlässig über Druckbereich, Temperatur
und Lebensdauer hinweg erfassen. Die OPTI-Messzelle von
Sensor-Technik Wiedemann (STW) kommt in diesen Sensoren
zum Einsatz. Bei Druck verformen sich Widerstandsmäander,
so dass sich dieser indirekt über die Änderung des
Widerstandes messen lässt. Parallel dazu wird die Temperatur
über die Temperaturmäander erfasst. Mit Schichtstärken im
Sub-Mikrometerbereich wirken die Erhebungen und
Verformungen auf einem 1-Cent-Stück wie Berge und Krater.
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JEDE UNTER-
NEHMUNG
MUSS SICH
RENTIEREN,
UND ZWAR
FÜR ALLE
BETEILIGTEN
MENSCHEN UND MÄRKTE
Herr Dr. Pfeiffer, für diejenigen,
die Sie nicht kennen: bitte stellen
Sie sich kurz vor. Wie sind zu Ihrer
aktuellen Position gekommen?
Was war in Ihrem bisherigen
Berufsleben die größte
Veränderung?
Dr.-Ing. Wolfgang Pfeiffer ist Geschäftsführer der TOX®
PRESSOTECHNIK GmbH & Co. KG. Das Weingartener Unternehmen
liefert innovative Produkte und Lösungen sowohl mit
pneumohydraulischen als auch elektromechanischen Antrieben.
Und dafür gibt es gute Gründe – auch zukünftig!
Gestatten, Wolfgang Pfeiffer, neugierig auf Technik im Allgemeinen und Umgang mit Menschen
im Besonderen. Diplomingenieur der Elektrotechnik, Doktoringenieur der Konstruktions-
und Fertigungstechnik. Und, die TOX® PRESSOTECHNIK, ein an traditionellen Werten
orientiertes und für Technik brennendes Familienunternehmen von globaler Bedeutung.
Ein Berufsleben besteht aus Änderungen und zukünftig wird das noch weiter zunehmen.
Meine größte Veränderung kann ich gar nicht ausmachen. Viele wären anzuführen.
Machen wir uns nichts vor, die meisten Veränderungen kommen aus Gelegenheiten, die
es gilt zeitnah zu bewerten und gegebenenfalls augenblicklich am Schopfe zu packen.
Wobei ich nun auch die erste Frage abschließend beantwortet habe.
8 O+P Fluidtechnik 4/2017

„Ohne wirtschaftliche Rentabilität ist
keine Zukunftsfähigkeit gegeben!“
Dr.-Ing. Wolfgang Pfeiffer
Das Produktportfolio Ihres
Unternehmens umfasst sowohl
fluidtechnische als auch elektromechanische
Antriebe. Warum
wird es dieses Nebeneinander
auch zukünftig geben?
Wie in anderen technischen Bereichen, kann man heute auch bei den Antriebstechnologien
aus einer zunehmende Anzahl an Möglichkeiten wählen. Dabei zeigt sich überall, dass aufgrund
individueller Vor- und Nachteile, keine einfache Wahl mehr zu treffen ist. Typisch für
unsere Zeit ist, dass mehrere Lösungen in Betracht zu ziehen sind.
Wir haben unsere zwei Hauptantriebsvarianten, pneumohydraulisch und elektromechanisch,
ganz bewusst gleichbedeutend nebeneinander gestellt. Für unsere Tätigkeitsfelder
sind dies die optimalen, aber voneinander verschiedenen Antriebskomponenten. Selbst wir
sind von Zeit zu Zeit noch überrascht, welchem Antriebskonzept bei genauerer Betrachtung
der Aufgabe der Vorzug zukommt. In Zukunft wird sich daran nichts Wesentliches ändern.
Wie definieren Sie den Erfolg
eines (Ihres) Unternehmens?
Jede langfristig angelegte Unternehmung muss sich rentieren, und zwar für alle Beteiligten.
Damit ist eigentlich schon alles gesagt, lassen Sie mich aber noch deutlicher werden. Ohne
wirtschaftliche Rentabilität ist keine Zukunftsfähigkeit gegeben, die Investoren werden sich
zurückziehen. Auch für die Mitarbeiter muss es sich rentieren, denn ohne ihren ständigen
aktiv-positiven Beitrag kann kein Erfolg aufrechterhalten werden. Nicht zuletzt muss es sich
auch für die Gesellschaft rentieren. Damit meine ich die andauernde Nachhaltigkeit der
ganzen Unternehmung für die Umwelt. Alles zusammen, das ist unternehmerischer Erfolg.
www.tox-de.com
O+P O+P Fluidtechnik 7-8/2017 4/2017 9

PERSONALIEN
Mehr über die Verleihung
in der Residenz in München
erfahren Sie hier:
http://bit.ly/2u0NLGk
KATHARINA WIEDEMANN ERHÄLT BAYERISCHEN VERDIENSTORDEN
Katharina Wiedemann, Geschäftsführerin der Sensor-Technik Wiedemann GmbH (STW) und Vizepräsidentin der Industrie- und
Handelskammer Schwaben, wurde am 12. Juli 2017 mit dem Bayerischen Verdienstorden ausgezeichnet. Die Verleihung fand im
Rahmen einer Feierstunde im Antiquarium der Residenz in München statt. Der Bayerische Ministerpräsident Horst Seehofer zeichnete
insgesamt 49 Persönlichkeiten aus.
www.sensor-technik.de
THOMAS
HOCHREIN
DR. RAIMUND
LASSAK
ALFRED
FEUSER
HANS-HEINRICH
HARMS
JOCHEN
KÖCKLER
MENSCHEN UND MÄRKTE
führt nun als neuer
Geschäftsführer die
Forschung und Weiterbildung
des SKZ,
Würzburg, in die
Zukunft. Neben der
Umsetzung der
Modellfabrik 2020 und
der Realisierung eines
Trainingszentrums
Qualitätswesen liegen
ihm auch die Anpassung
der Aus- und Weiterbildung
an die neue
Medienwelt, Stärkung
der Standorte und
praxisorientierte
Qualifikation von
Fachkräften am Herzen.
ist seit 1. Mai 2017
neuer Vertriebsleiter der
Jos. Schneider Optische
Werke GmbH und
verantwortet in dieser
Funktion sämtliche
Vertriebsaktivitäten
weltweit. Der 52-jährige
Ingenieur verfügt
aufgrund verschiedener
Managementfunktionen
bei technologieorientierten
Unternehmen
über weitreichende
Erfahrungen mit
komplexen technischen
Produkten.
vollendete am 16. Juni
2017 sein 70. Lebensjahr.
Von 2001 bis 2010
engagierte er sich als
Vorsitzender und
stellvertretender
Vorsitzender im
Forschungsfonds
Fluidtechnik im VDMA.
2005 wurde er zum
Honorarprofessor der
TU Dresden ernannt, wo
er von 1994 bis 2015 die
Lehrveranstaltung
„Elektrohydraulische
Antriebssysteme“
führte.
wurde am 16. Juni 2017
70 Jahre alt. Professor
Harms leitete von 1990
bis 2010 das Institut für
Landmaschinen und
Fluidtechnik der TU
Braunschweig. Zwischen
1976 und 2010
verfasste er 295
Veröffentlichungen in
neun Sprachen sowie
zwölf Patentanmeldungen.
Während seiner
Professorenzeit wurden
am Institut 825
Studien-/Diplom- und
Projektarbeiten betreut
sowie 41 Promotionen
durchgeführt.
hat am 1. Juli formell
den Vorstandsvorsitz
der Deutschen Messe
übernommen. In einem
nun dreiköpfigen
Gremium führt er das
Unternehmen künftig
gemeinsam mit seinen
Vorstandskollegen
Andreas Gruchow und
Oliver Frese. Daneben
bleibt er in der Verantwortung
für die Messen
in den Bereichen
Industry, Energy und
Logistics sowie für die
Gastveranstaltungen.
10 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

SZENE
SCHNELL ZUR HOCHLEISTUNGSDICHTUNG
Der Schnelllieferservice Xpress für
maßgeschneiderte Dichtungen
von Freudenberg hat einen neuen
Hochleistungs-Werkstoff eingeführt.
Das Polyurethan 94 AU
30 000 ist für anspruchsvolle
Hydraulikanwendungen entwickelt,
z. B. mit aggressiven Medien,
hohen Temperaturen und langen
Betriebszeiten. Bei Verwendung mit mineralischen Hydraulikflüssigkeiten
hat es ein Einsatzspektrum von –35 bis +120 °C. In Versuchen
mit verschiedenen Extrusionsspalten und Drücken zeigen Dichtungen
aus dem Werkstoff laut Hersteller keine nennenswerten
Verschleißerscheinungen. Außerdem können nun in 24 Stunden
komplexe Dichtungen mit Durchmessern bis 2 m gefertigt werden.
www.fst.com
NEUER FIRMENNAME BEI ECKERLE
Das Familienunternehmen
Eckerle
Industrie-
Elektronik
GmbH, führender Hersteller von Hydraulik-Innenzahnradpumpen,
Betriebsgeräten für die Beleuchtungsindustrie sowie
Pumpensystemen für die Heizungs- und Klimatechnik heißt
seit 01.07.2017 Eckerle Technologies GmbH. Die Änderung des
Firmennamens ist durch die wachsende Produktvielfalt und die
internationale Ausrichtung des Unternehmens begründet.
Das mittelständische Unternehmen bleibt dabei seinen
traditionellen Wurzeln treu. Die Besitzverhältnisse sowie der
Standort in Malsch bleiben unverändert und auch die
Ansprechpartner sind in gewohnter Weise erreichbar.
www.eckerle.com
HÄNCHEN ALS „SUPPLIER
OF THE YEAR 2016“
AUSGEZEICHNET
Für herausragende Leistungen
als Lieferant erhielt die Herbert
Hänchen GmbH & Co. KG die
Auszeichnung „Supplier of the
year 2016“ der Husky Injection
Molding Systems Ltd. Sie
entwickelt und produziert mit
über 4000 Mitarbeitern in mehr
als 40 Ländern Maschinen für
den Kunststoff-Spritzguss.
2016 wurde Hänchen von den
Kanadiern als einziges Unternehmen
für hervorragende
Lieferzuverlässigkeit im Rahmen
der Just-in-Time-Lieferung und
für die Qualität der Produkte
prämiert, die in ppM gemessen
wird. Seit über 20 Jahren liefert
das schwäbische Unternehmen
in prozesssicheren Serien
gefertigte Sonderzylinder für
Maschinen. Die Antriebe sind
auf über 50 Millionen Lastwechsel
ausgelegt und entstehen in
enger Kooperation mit dem
Engineering von Husky. Die
Auszeichnung nahm International
Sales Manager Dirk Laubengeiger
von Hänchen entgegen.
www.haenchen.de

SZENE
AUTOMATISIERUNG UND PRECISION FARMING
IM FOKUS
Die 75. Tagung
Land.Technik
des VDI-Wissensforums
findet am
10. und 11.
November 2017
in Hannover
statt. Im
Zentrum der
Veranstaltung
werden
Innovationen
aus den Bereichen Traktoren, Antriebsstrang, Erntetechnologie,
die Automatisierung in der Landtechnik und das Verfahren des
Precision Farmings stehen. Weitere Schwerpunkte werden
Digitalisierung, Bodenschutz und -bearbeitung, Pflanzenschutz
und die Produktion von Bioenergie und industrielle Produktentwicklung
sein. Die Tagung findet alle zwei Jahre als Auftaktveranstaltung
der Messe Agritechnica statt.
www.vdi.de/meg
MSR-SPEZIALMESSE: PRODUKTE, SYSTEME UND
INFORMATIONEN VOR DER HAUSTÜR
SONCEBOZ MIT DEM „INDUSTRIAL EXCELLENCE
AWARD SWITZERLAND 2017“ AUSGEZEICHNET
Der Preis „Industrial Excellence Award Switzerland“ geht dieses
Jahr an Sonceboz. Dieser im Rahmen eines europäischen Wettbewerbs
verliehene Schweizer Preis ehrt die Relevanz der verfolgten
Strategie und die Qualität deren Umsetzung in Bezug auf die
industrielle Wettbewerbsfähigkeit. Die internationale Jury setzt
sich aus Dozenten der Partneruniversitäten zusammen, für die
Schweiz sind es die IMD und die ETHL. Nach einer Vorauswahl
aufgrund der eingereichten Bewerbungen anfangs 2017 und dem
darauffolgenden ausführlichen Audit durch die Jury am Standort
Boncourt erhielt Sonceboz den ersten Preis. Der Award steht für
ein hervorragendes Niveau des Unternehmens auf allen Ebenen:
vom strategischen Modell bis hin zu den kontinuierlichen
Verbesserungsmaßnahmen, von der Qualität der industriellen
Prozesse bis hin zum außerordentlichen Einsatz der Mitarbeitenden.
Sonceboz wird die Schweiz am europäischen Finale am
4. Oktober 2017 in Berlin vertreten.
www.sonceboz.com
MENSCHEN UND MÄRKTE
Die Meorga veranstaltet am 13. September 2017 in der Volkswagen
Halle in Braunschweig eine regionale Spezialmesse für Mess-,
Steuerungs- und Regeltechnik, Prozessleitsysteme und Automatisierungstechnik.
150 Fachfirmen zeigen von 8.00 bis 16.00 Uhr
Geräte und Systeme, Engineering- und Serviceleistungen sowie
neue Trends im Bereich der Automatisierung. 36 begleitende
Fachvorträge informieren den Besucher umfassend. Die Messe
wendet sich an Fachleute und Entscheidungsträger, die in ihren
Unternehmen für die Optimierung der Geschäfts- und Produktionsprozesse
entlang der gesamten Wertschöpfungskette
verantwortlich sind. Der Eintritt zur Messe und die Teilnahme an
den Fachvorträgen sind für die Besucher kostenlos und sollen
ihnen Informationen und interessante Gespräche ohne Hektik
oder Zeitdruck ermöglichen.
www.meorga.de
PIRTEK ULM ERHÄLT TOP 100 SIEGEL
Das Pirtek Center in Ulm/Ravensburg zählt 2017 zum Kreis der
"TOP 100" innovativsten Mittelstandsunternehmen Deutschlands.
Marcus Ströhle, Franchisepartner von Pirtek und Inhaber des
Centers in Ulm mit Niederlassung Ravensburg, nahm die Auszeichnung
im Rahmen der Preisverleihung beim 4. deutschen
Mittelstands-Summit am 23. Juni in Essen entgegen. Überreicht
wurde die Trophäe durch den prominenten TV Moderator und
HÄNSSLER NOMINIERT FÜR
MITTELSTANDSPREIS
Der Mannheimer
Kunststoff-
und
Dichtungstechnik-Spezialist
Hänssler ist für
den „Großen
Preis des
Mittelstandes“
nominiert
worden.
Geschäftsführer Andreas Hänssler (Bild 2.v.r.) kommentierte: „Die
zu bearbeitenden Fragestellungen für den Wirtschaftspreis helfen
uns, das eigene Unternehmen mit neuen Augen zu sehen.“ Bei
der kommenden Optimierung von Prozessen würden insbesondere
die Ideen der Mitarbeiter miteinbezogen. Die Ernennung sei
wie eine „Eintrittskarte zum Netzwerk der Besten.“ Der Preis, für
den Unternehmen sich nicht bewerben, sondern vorgeschlagen
werden müssen, wird jedes Jahr im Herbst von der Oskar-Patzelt-
Stiftung verliehen.
www.dicht.de
Wissenschafts-Journalist Ranga Yogeshwar, der als Mentor des
TOP 100 Wettbewerbs fungiert und alle Gewinner der unabhängigen
Veranstaltung auszeichnete. Pirtek Ulm ist ein mobiler
Hydraulikschlauchservice, der mit der Idee einer Werkstatt auf
Rädern seine Kunden aus Bau, Transport, Industrie, etc. schnell
und flexibel vor Ort bedient.
www.pirtek-ulm.de
12 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

SZENE
ENERGIEMANAGEMENT AN DREI
STAUFF STANDORTEN ZERTIFIZIERT
Die kontinuierliche Überwachung und Optimierung
des Energieeinsatzes mittels eines
Energiemanagementsystems ist nahezu
unerlässlich. Aus diesen Gründen hat die Walter
Stauffenberg GmbH & Co. KG in den vergangenen
Monaten für die drei Standorte in Deutschland
– die Werke in Werdohl und Plettenberg
sowie das Logistikzentrum in Neuenrade – ein
umfassendes Energiemanagementsystem
eingeführt. Dieses wurde zum Ende des ersten
Quartals 2017 erfolgreich durch unabhängige
Gutachter von Lloyd's Register Quality Assurance
(LRQA) entsprechend DIN EN ISO
50001:2011 zertifiziert. Mit dem Energiemanagementsystem
werden nun die vorhandenen
Potenziale zur Verbesserung der Energieeffizienz
ermittelt und zentral dokumentiert.
NACHFOLGE VON PROFESSOR
MURRENHOFF AM IFAS​
Dr. Katharina Schmitz,
aktuell Technische Leiterin
bei der Hunger Maschinen
GmbH, wurde von der
RWTH Aachen University
zum 1. März 2018 auf die
Universitätsprofessur für
das Fach Fluidtechnische
Antriebe und Systeme
berufen. Ab dem 11.
Internationalen Fluidtechnischen
Kolloquium (IFK),
das vom 19. bis 21. März
2018 in Aachen stattfindet,
wird sie die Leitung des
Instituts für fluidtechnische
Antriebe und Steuerungen
IFAS von Univ.-Prof. Dr.-Ing.
Hubertus Murrenhoff
übernehmen. Mit dieser Wiederbesetzung sichert die RWTH Aachen langfristig
Forschung und Lehre auf dem Gebiet der Fluidtechnik. Für eine zukunftsgerichtete
Forschung werden der Lehrstuhl und die Forschungseinrichtung in
Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (IFAS) umbenannt. Weitere
Details hinsichtlich der Neuausrichtung werden anlässlich der Berichterstattung
zum 11. IFK in O+P 11-12/2017 sowie auf dem IFK selbst thematisiert.
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01
KOMPETENZ IN SACHEN HYDRAULIK
MENSCHEN UND MÄRKTE
Das Fachforum Hydraulik 2017 an der
Hochschule Ulm war erfolgreich. Leitthema der
Veranstaltung war die Energieeffizienz
hydraulischer Systeme. Wie diese zu erreichen
ist, erfuhren die Teilnehmenden in den
interessanten Vorträgen.
Am 18. Mai 2017 fand an der Hochschule Ulm im Rahmen
der Veranstaltungsreihe „Forschung Hautnah“ der IHK
Ulm das 1. Fachforum Hydraulik statt. Diese Veranstaltung
soll den Technologietransfer zwischen Industrie und
Hochschule fördern und intensivieren. Gemeinsam mit der Industrie
hat die IHK Ulm in den vergangenen fünf Jahren das Kompetenzzentrum
Hydraulik an der Hochschule Ulm (KHU) stark gefördert,
um den großen Bedarf an ausgebildetem Hydraulikfachpersonal
zu decken. Mittlerweile gehören 18 Firmen zum Kreis der
Unterstützer. Diese Unternehmen bilden die gesamte Wertschöpfungskette
hydraulischer Antriebssysteme ab.
Unter der Überschrift „Energieeffizienz hydraulischer Systeme“
wurden auf dem Fachforum Hydraulik an der Hochschule Ulm folgende
praxisnahe Themen vorgestellt und diskutiert:
n Energieeinsparung durch Hydraulikfluide (Avia Bantleon),
n Energieoptimierter Steuerblock mittels 3D-Drucktechnik (Tries),
n Energieeffizienz in der Leitungstechnik (Hansa-Flex),
n Lubrication Management, Effizienz und Leistungssteigerung
durch Schmierfilmoptimierung im Dichtsystem (Trelleborg).
Neben den aktuellen Themen angewandter Forschung des KHU
wurden das Hydrauliklehrangebot von Prof. Mathias Niebergall sowie
die Möglichkeiten der Strömungssimulation an der Hochschule
Ulm von Prof. Peter Renze vorgestellt. Eine Besichtigungstour
durch das Hydrauliklabor rundete das 1. Fachforum ab.
Die Hydraulikausbildung an der Hochschule Ulm gliedert sich
in fünf Module mit einem Umfang von jeweils vier Semesterwochenstunden:
n Ölhydraulik,
n Mobilhydraulik,
n Druckflüssigkeiten und Dichtungen,
n Simulation hydraulischer Systeme,
n Elektronik und spezielle Hydrauliksysteme.
Die Vorlesungen werden abends ab 17:30 Uhr angeboten, so dass
neben den Studierenden auch externe Hydraulikinteressierte teilnehmen
können. Die Lehrveranstaltungen zur Hydraulik werden
gut frequentiert – seit 2013 wurden die Hydraulikmodule bisher
1 000 Mal belegt.
www.hs-ulm.de/Hydraulik
14 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

SZENE
02
01 Das 1. Ulmer Fachforum Hydraulik bot
Inspiration und fachliche Gespräche in einer
entspannten Atmosphäre
02 Teilnehmer des Hydraulik Forums in
der Aula der Hochschule Ulm
03 Übersicht der Stiftungsunternehmen
des Kompetenzzentrums Hydraulik an der
Hochschule Ulm
03
TYPISCHE WIN-WIN-SITUATION
Manfred Tries, geistiger Vater des Kompetenzzentrums
Hydraulik an der Hochschule Ulm und deren Ehren-
Senator: „Unser Engagement an der Hochschule Ulm ist
für uns als mittelständisches Unternehmen allein schon
aufgrund der Tatsache lohnenswert, da wir hier die
bestens ausgebildeten Ingenieure finden, die wir
dringend benötigen, um weiterhin wettbewerbsfähig zu
bleiben. Es handelt sich demnach um eine typische
Win-Win-Situation. Ich kann daher Unternehmern nur
empfehlen, ebenfalls am Hydraulik Kompetenzzentrum
Ulm als Stifter mitzuarbeiten und so zu profitieren.“
www.tries.de
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 15

MESSERÜCKBLICK
TRENDS UND HIGHLIGHTS
DER LEITMESSE MDA
MENSCHEN UND MÄRKTE
Die Hannover Messe Industrie war dieses Jahr
mit mehr als 6 500 Ausstellern voll ausgebucht.
Wie in den Jahren zuvor erwies sich die Leitmesse
MDA – Motion, Drive & Automotion als
Publikumsmagnet. Sie verzeichnete mehr als
1 100 Aussteller und über 80 000 Fachbesucher.
Autoren: R. Alt, M.Sc.; G. Matthiesen, M.Sc., M.Sc.;T. Mielke, M.Sc.; T. Pietrzyk,
M.Sc.; F. Schoemacker, M.Sc.; P. Weishaar, M.Sc., M.Sc. sind wissenschaftliche
Mitarbeiter am Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (IFAS)
der RWTH Aachen University
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Murrenhoff ist Leiter des IFAS
Das Leitthema der HMI war dieses Jahr „Integrated Industry
– Creating Value“ und thematisiert ein weiteres Mal Industrie
4.0 und die damit verbundenen Anwendungsmöglichkeiten.
Im Folgenden zeigen die Autoren einige Trends der
Hydraulik und Pneumatik auf. Dabei erhebt der Artikel keinen
Anspruch auf Vollständigkeit, sondern ist vielmehr als persönlicher
Rückblick zu verstehen.
FESTO MOTION TERMINAL –
FLEXIBLE PNEUMATIKVENTILE
Festo präsentierte auf der diesjährigen HMI das Festo Motion
Terminal (VTEM) – eine Neuheit auf dem Gebiet der Pneumatik.
Das Ventil setzt Grundkonzepte von Industrie 4.0 Komponenten in
die Praxis um. Durch die Verlagerung mechanischer Funktionen in
die eingebettete Software realisiert es eine hohe Flexibilität und
einen großen Funktionsumfang und schließt mit der „Digitalisierten
Pneumatik“ die Lücke zwischen Standardpneumatik und Elektrischer
Antriebstechnik.
16 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

MESSERÜCKBLICK
01
Auch wenn die Ventile
eine Vielzahl verschiedener
Funktionen aufweisen
können, sind sie
dennoch alle mechanisch
gleich aufgebaut.
Eine Ventilscheibe besteht
aus vier proportionalen
2/2-Wege Membran
Sitzventilen, welche
durch Auflösung der
Steuerkanten in einer
Vollbrücke zueinander
verschaltet sind. Jedes
dieser Ventile wird von
zwei energieeffizienten
Piezoventilen proportional
angesteuert und
durch die Ventilhubüberwachung
des Membranventils
geregelt. Als
zusätzliche Sensorik für
Regel- und Überwachungsaufgaben
sind
ein Temperatursensor
sowie ein Drucksensor
an beiden Arbeitsanschlüssen verbaut. Intelligenz erhalten die
kompakten Ventilscheiben durch die Integration zu einer pneumatischen
Ventilplattform mit einem Motion Controller.
Diese beinhaltet den Motion Controller und zahlreiche Industrie
4.0 taugliche aber auch analoge und digitale Schnittstellen. Der
01 Verschaltung und Aufbau einer
Ventilscheibe des Monitor Terminals
Motion Controller bildet die Grundlage der verschiedenen Funktionen,
welche sich durch Freischaltung von derzeit 10 „Motion Apps“
bedarfsgerecht konfigurieren lassen. Diese realisieren unterschiedliche
Varianten von Wegeventilen, Soft Stop, Diagnose- & ECO-
Funktionen, Zu- & Abluftdrosselung, Verfahrzeitvorgaben und eine
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Bonfiglioli
Deutschland GmbH
Sperberweg 12
41468 Neuss
Tel. 02131 2988 0
Fax 02131 8396 100
www.bonfiglioli.de
info@bonfiglioli.de
Für extreme Umweltbedingungen und
Leistungsanforderungen konstruiert:
Jack-up-Getriebe für Hubanwendungen
im maritimen Bereich von Bonfiglioli
Für enge Einbauverhältnisse können die
Jack-up-Getriebe von Bonfiglioli mit
Parallelwelleneinheiten kombiniert werden
BONFIGLIOLI – DER PARTNER FÜR
MARINE UND OFFSHORE-ANWENDUNGEN
Bonfiglioli verfügt über ein
breites Produktsortiment
für Hebe-, Zug- und
Schwenkmaschinen für
Marine- und Offshore-
Anwendungen.
In zwei Ausführungen mit jeweils vier
Drehmomentstufen präsentiert Bonfiglioli
seine Jack-up-Getriebe für Hubanwendungen
im maritimen Einsatz. Die
Antriebe kommen in Hubplattformen oder
-schiffen zum Einsatz und müssen neben
den hohen Leistungsanforderungen somit
auch die besonderen Bedingungen auf hoher
See erfüllen. Alle Antriebe sind abgenommen
nach den Normen des American
Bureau of Shipping ABS. Zertifikate DNV
und CCS sind ebenso verfügbar.
Von 163.000 bis 1.245 Mio. Nm reicht das
Drehmomentspektrum für die Hubanwendung,
die Haltekräfte reichen von 263.000 bis 1.766 Mio.
Nm. Die mehrstufigen Planetengetriebe auf der
Grundlage der Serie 700T von Bonfiglioli können
von hydraulischen oder elektrischen Motoren
angetrieben und auch mit Parallelwelleneinheiten
kombiniert werden. Optimierte Konstruktionsdetails
und hoch präzise Verzahnungen sind
die Basis für hohe Effizienz und Zuverlässigkeit
der Antriebe. Anwendungsspezifische Antriebsund
Abtriebsoptionen runden das Angebot ab.
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 17

MESSERÜCKBLICK
Proportionaldruckregelung. Durch die Modellbasierte Proportionaldruckregelung
kann sogar auf einen externen Drucksensor im
Zylinder verzichtet werden.
Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall können am selben
Ventil bedarfsgerecht Funktionen freigeschaltet werden. Dies
schafft eine große Flexibilität bei angepassten Kosten und einer
mechanischen Varianz von 1 in der Produktionsanlage.
So kann zum Beispiel bei Umrüstung eines Endeffektors einer
Produktionsmaschine von einem Greifer auf einen Sauger, das Ventil
nur durch Umstellung der Apps auf die neuen Gegebenheiten
angepasst werden. Was darüber hinaus mit der neuen Ventilreihe
möglich ist, zeigt Festo eindrucksvoll mit seinem siebenachsigen
Demonstrator BionicCobot.
CUSHIONING ADJUSTMENT TOOL –
KINDERLEICHTE ENDLAGENDÄMPFUNG
Aventics stellte dieses Jahr ein Hilfsmittel zur Einstellung von Pneumatikzylindern
vor. Pneumatikzylinder führen nahezu ausschließlich
schnelle und diskrete Bewegungen zwischen zwei Punkten aus,
wobei nicht selten die Zylinderanschläge erreicht werden. Eine
Maximierung der Produktivität impliziert eine Minimierung der
benötigten Zeit zum Verfahren und somit während der Fahrt eine
höchstmögliche Geschwindigkeit. Diese lässt sich jedoch nur realisieren,
wenn die Kolbengeschwindigkeit auch schnellstmöglich
und unmittelbar vor Erreichen der Endlage schonend auf null reduziert
werden kann. Hierfür hat sich der Einsatz von Endlagendämpfungen
allgemein durchgesetzt. Am Markt haben sich Lösungen mit
festeingestellter, sowie manuell einstellbarer Endlagendämpfung
bewährt. Voreingestellte sowie adaptive Endlagendämpfungen
bieten aufgrund der entfallenden Einstellarbeiten den Vorteil einer
äußerst einfachen Inbetriebnahme ohne speziell geschultes Personal.
Demgegenüber erfordern sie allerdings meist eine Überdimensionierung
des Zylinders. Weichen die äußeren Lasten auch hier
deutlich von den Voreinstellungen ab, ist ein manuelles Nachjustieren
unumgänglich. Die Einstellung der Endlagendämpfungen
erfolgt mittels Drosseln, die mit einem Schraubendreher weiter
geöffnet oder geschlossen werden. Hierbei ist das ausführende Personal
in der Regel auf Erfahrungswissen angewiesen, da die richtige
Einstellung iterativ direkt an der Maschine ermittelt werden muss.
Als Richtgrößen dienen hier die Geräuschentwicklung bei der
Einfahrt in die Endlage sowie die Neigung des Systems zu Schwingungen.
Hohe Geräuschentwicklung sowie eine Schwingungsneigung
sind Indikatoren für eine nicht optimale eingestellte
Endlagendämpfung.
Ein gewichtiger Vorteil einer optimalen Endlagendämpfung, neben
der erhöhten Produktivität durch geringere Taktzeiten, ist der Umstand,
dass sich bei äquivalenter Dämpfung kleinere Zylinder verbauen
lassen. Deren geringerer Luftverbrauch wirkt sich unmittelbar
auf die Betriebskosten aus. Damit zukünftig jeder in der Lage
ist, die Endlagendämpfung optimal einzustellen, hat Aventics das
Cushioning Adjustment Tool (CAT) entwickelt. Das System selbst
besteht lediglich aus einer handgroßen Box, welche alle notwendigen
Komponenten beinhaltet. Bei der Anwendung muss diese Box
lediglich auf der einzustellenden Endlage fixiert werden. Fährt anschließend
der Zylinder in die Endlage ein, so signalisiert die Box
mittels LED, in welche Richtung die Einstellschraube zu drehen ist
bzw. ob bereits eine optimale Einstellposition erreicht ist. Ganz im
Sinne von Industrie 4.0 verfügt das CAT über eine Bluetooth-
Schnittstelle, so dass eine externe Weiterverarbeitung der Daten
ermöglicht wird. Hierzu wird auch eine optionale Aventics App angeboten,
welche für iOS und Android verfügbar ist. Die App bietet
Zugang zu weiteren Informationen, indem sie u.a. die Kolbengeschwindigkeit
während der Einfahrt in die Endlage oder die
Dämpfungscharakteristik visualisiert. Das CAT ermöglicht somit
eine beschleunigte und unkomplizierte Inbetriebnahme von Pneumatikzylindern
direkt im Feld, ohne auf Erfahrungswissen angewiesen
zu sein.
03
02
03 Anwendung des Aventics
Cushioning Adjustment Tool (CAT)
MENSCHEN UND MÄRKTE
02 Zylinderweg in Abhängigkeit der Dämpfung
EISABSTREIFER A EIS SL – ZYLINDERSCHUTZ
UNTER HÄRTESTEN BEDINGUNGEN
Das Unternehmen Hunger Dichtungen präsentierte auf der diesjährigen
Hannover Messe mit einem eigens entwickelten Demonstrator
eindrucksvoll die Leistung des optimierten Eisabstreifers A EIS SL.
Der Abstreifer ist in der Lage, Eis und Reifschichten, sowie andere
fest anhaftende Verunreinigungen wie Schweißperlen und Schlackespritzer
von der Kolbenstange zuverlässig abzustreifen. Daher
sind die typischen Einsatzgebiete, neben Tieftemperaturanwendungen,
in Stahl- und Aluminiumwerken, in Schrott- und Recyclinganlagen
und im Stahl-Wasserbau zu finden. Der Abstreifer verfügt über
zwei Abstreiflippen, die erste ist aus massiver Messingbronze gefertigt.
Diese ist radial beweglich gelagert, um der Kolbenstangenauslenkungen
folgen zu können und somit Beschädigungen zu vermei­
18 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

den. Die dahinter liegende elastische Sekundärlippe aus PUR,
NBR, FKM oder anderen Polymeren streift den noch vorhandenen
Restschmutz wie Staub oder auch Feuchtigkeit zuverlässig ab. Der
Zylinder wird somit geschützt. Durch unterschiedliche Materialkombinationen
im Abstreifer können Temperaturbereiche zwischen
-60 und +200°C abgedeckt werden. Des Weiteren kann die
primäre Abstreiflippe für besonders anspruchsvolle Anwendungen
z.B. in der chemischen Industrie, im Lebensmittel oder Offshorebereich
aus Edelstahl gefertigt werden.
Am Messestand von Hunger konnte der Abstreifer im vollen
Einsatz am Demonstrator beobachtet werden. Eine gekühlte Kolbenstange
wurde mittels Sprinkler mit einer Eisschicht überzogen
und danach durch den Abstreifer gezogen. Anschließend kann
das Abstreifergebnis begutachtet werden. Der Demonstrator wird
neben dem Einsatz auf Messen ebenfalls für die Forschung und
Entwicklung im Hause Hunger Dichtungen eingesetzt.
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Dank sorgfältiger Werkstoffauswahl und -verarbeitung
übertreffen sie die Anforderungen der DIN-/ISO-Standards
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Gebiet des Korrosionsschutzes.
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Vorteilen des Bezugs sämtlicher Hydraulik-
Leitungskomponenten von einem Hersteller.
04 Demonstrator für Eisabstreifer von Hunger Dichtungen
ELEKTRO-HYDRAULISCHE KOMPAKTACHSE –
INNOVATIVER LINEARANTRIEB
Auf dem Messestand der Firma Bucher Hydraulics konnten die
Besucher sich mit Funktionsweise einer elektro-hydraulischen
Kompaktachse vertraut machen. Mit der Designstudie zeigte
Bucher ein autarkes Hydrauliksystem, welches bereits alle notwendigen
hydraulischen Bauelemente beinhaltet. Drei Zylinder
werden über einen drehzahlvariablen Antrieb angesteuert. Durch
die Verschaltung von drei Ringflächen auf der Stangenseite mit
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MESSERÜCKBLICK
zwei Kolbenflächen, deren Summe identisch ist, bedarf es beim
Aus- und Einfahren keines separaten Speichers zum Volumenausgleich.
Das Innenzahnradtriebwerk kann in beide Drehrichtungen
als Pumpe und Motor betrieben werden und erlaubt einen Vierquadrantenbetrieb
des drehzahlvariablen Antriebs. Dies wurde mit
dem auf der Messe ausgestellten Demonstrator, bestehend aus der
elektro-hydraulischen Kompaktachse, einem Gewicht und einem
Federpaket, für den Besucher verdeutlicht. Beim Absenken des Gewichts
aus der oberen Position (Bild 05 links) wird das Triebwerk
als Motor betrieben und der elektrische Motor als Generator. In der
mittleren Position wird das Federpaket erreicht. Das Triebwerk
wechselt in den Pumpbetrieb und stellt die notwendige Leistung
bereit um das Federpaket zu komprimieren. Der Wechsel zwischen
Motor- und Pumpenbetrieb erfolgt ohne eine spürbare Änderung
der Geschwindigkeit. Wird das Gewicht aus der unteren Position
(Bild 05 rechts) in die entgegengesetzte Richtung verfahren, wechselt
die Drehrichtung des Antriebs. Die Energie aus den komprimierten
Federn wird genutzt, um das Triebwerk als Motor zu betreiben.
In der mittleren Position wechselt und das Triebwerk in den
Pumpenbetrieb. Um die Position des Gewichtes energieeffizienten
zu halten, ist weitere Ventiltechnik in der elektro-hydraulischen
Kompaktachse integriert. Die hohe Energieeffizienz der Designstudie
führt im Betrieb zu einer geringen Erwärmung des Demonstrators.
Bucher Hydraulics zeigt mit ihrer Designstudie eine energieeffiziente
hydraulische „Plug & Play“ Alternative zu elektro-mechanischen
Linearantrieben.
Für die Arbeitshydraulik auf dem LKW ist die Hydraulikpumpe neben
dem Fahrgetriebe direkt am Nebenabtrieb des Dieselmotors
angeflanscht. Die Pumpe versorgt z. B. in einem Standardkipper
oder Müllfahrzeug die Kippzylinder. Während der Fahrt auf der
Straße werden diese Funktionen in der Regel nicht benötigt und die
Pumpe wird in den drucklosen Umlauf geschaltet. Dennoch erzeugen
die Schleppverluste in den Verdrängereinheiten unnötige
Leistungsverluste und benötigen dafür entsprechend Kraftstoff. Die
Firma Parker beziffert diese Schleppverluste mit 1 bis 2 kW für eine
Pumpe, je nach Motordrehzahl. Gerade mit Hinblick auf die gestiegenen
Umweltanforderungen von Tier-4 final an die Dieselmotoren
mobiler Arbeitsmaschinen sind solche Verluste zu vermeiden, da
diese die CO 2
-Emission und den Partikelausstoß des gesamten
Fahrzeugs erhöhen.
Vor diesem Hintergrund und zur Bauraumoptimierung hat Parker
daher eine Schrägachsen-Pumpe der Serie F3 mit integrierter
Kupplung entwickelt, sodass die Pumpe vom Dieselmotor abgekuppelt
werden kann. Dies ermöglicht ein Zuschalten der Pumpe
nur im Bedarfsfall und somit z. B. beim Fahrbetrieb die Schleppverluste
zu vermeiden. Dies rechnet sich vor allem, wenn die Pumpe
während der Fahrt für kurze Betriebsphasen benötigt wird und anschließend
für längere Zeiten nicht. Für OEMs wird damit eine
Möglichkeit geschaffen, den CO 2
-Ausstoß mit geringem Aufwand
zu reduzieren. Weiterhin verringert sich die Geräuschabstrahlung
im ausgekuppelten Zustand. Die Kupplung wird pneumatisch
betätigt und die Pumpe steht mit einem Verdrängervolumen von
81 und 101 cm 3 zur Verfügung.
06
06 Parker F3 Pumpe
MENSCHEN UND MÄRKTE
05
05 Demonstrator einer elektro-hydraulischen Kompaktachse am
Messestand der Fa. Bucher Hydraulics
SCHRÄGACHSENPUMPE MIT INTEGRIERTER
KUPPLUNG
Damit der Schaltvorgang der pneumatischen Kupplung lastfrei
geschehen kann, ist die Pumpe mit einem zusätzlichen Bypass-
Ventil für den drucklosen Umlauf ausgestattet. Weiterhin wird die
korrekte Einraststellung der Kupplung durch einen Positionssensor
überwacht. Erst durch die Freigabe des Sensors schließt das
Bypass-Ventil und die Pumpe befindet sich im Arbeitsmodus. Der
Betriebsdruck beträgt dauerhaft 350 bar, wie bei konventionellen
LKW-Pumpen. Die Pumpe ist derartig kompakt, dass der Bauraum
wesentlich geringer ist gegenüber einer Pumpen-Kupplungs-
Variante, die aus einzelnen Bauteilen besteht.
ENTWICKLUNGSUMGEBUNG FÜR SICHERE
STEUERUNGSSOFTWARE
Fast jede moderne Maschine wird durch eine Steuerungseinheit
kontrolliert, daher thematisierte die Firma HYDAC International
GmbH auf ihren Messestand u. a. die Entwicklung von Steuerungen.
Es ist offensichtlich, dass diese Steuerungsgeräte gewissen
Sicherheitsanforderungen genügen müssen. Insbesondere wenn
gemäß der Gefahrenanalyse von der Maschine eine Gefahr für
Menschen ausgehen kann, ist es wichtig, dass nicht nur die einzelnen
Komponenten den Sicherheitsstandards genügen. Auch
die Steuerung muss gemäß den Ansprüchen von unterschiedlichen
Sicherheitsstandards entwickelt und implementiert sein.
20 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

MESSERÜCKBLICK
Für die Zertifizierung der resultierenden Steuerung ist die korrekte
Dokumentation der einzelnen Module eine absolute Notwendigkeit.
Für die Erstellung von Steuerungsprogrammen von mobilen
Anwendungen stellte die HYDAC International GmbH eine Entwicklungsumgebung
für mobile Anwendungen vor, die derzeit für
alle hauseigenen Steuerungseinheiten verfügbar ist, aber die
Möglichkeit einer Portierung auf andere Hardware bietet. MATCH
steht für „Machine Application Tool Chain“ und besteht aus drei
Anwendungsprogrammen für den PC, einer embedded Basissoftware
für die Steuergeräte sowie Bibliotheksbausteinen zur Erweiterung
der embedded Funktionalität. Die Anwendungsprogramme
sind auf die einzelnen Teilgebiete der Anwendungsentwicklung
Systemdefinition und Requirements Engineering, Softwareund
Systemtest sowie Fahrzeuginbetriebnahme, Optimierung
und Validierung zugeschnitten. Für die Programmierung des embedded
Steuerungs-Codes sind übliche Standard-Entwicklungsumgebungen
(IDE´s) in das Gesamtkonzept eingebunden. Mit
der Tool Chain lässt sich das gesamte V-Modell für ein Softwareprojekt
im Mobilbereich abbilden. Das Besondere an dieser
Tool Chain ist der Ansatz bezüglich Dokumentation und Implementierung
der erstellten Anwendung gemäß üblicher Standards
der funktionalen Sicherheit, womit MATCH gerade für kleine bis
mittlere Unternehmen von Interesse ist.
Ein typisches Softwareprojekt kann in mehrere Phasen gegliedert
werden. In der Phase der „Systemdefinition“ können die
grundlegenden Eigenschaften des Systems definiert und parametriert
werden. Das umfasst neben der Pinbelegung auch Aspekte
wie die Fehlerdefinitionen und die Auswahl der Kommunikationsprotokolle.
Sobald dieser Schritt abgeschlossen ist, können
alle wichtigen Informationen für die weiteren Phasen abgeleitet
und den jeweiligen Bearbeitern zur Verfügung gestellt werden.
Diese unkomplizierte und abgestimmte Weitergabe von Informationen
kann unnötige Fehlerquellen in der Kommunikation vermeiden.
Daraus resultiert auch eine benutzerfreundliche Dokumentation
der einzelnen Entwicklungsschritte der Anwendung. In
der zweiten Phase der „Software Entwicklung“ werden die einzelnen
Softwarefunktionen implementiert, wobei auf die bestehenden
Bibliotheken zurückgegriffen werden kann. Das so erstellte
Programm für die Anwendung kann anschließend direkt in ein
von der Steuerungseinheit interpretierbares Format übersetzt
werden. Außerdem ist es möglich in der Test- und Simulationsumgebung
die Steuerungssoftware ausführlich zu überprüfen,
wobei im Test mehrere bzw. alle Steuergeräte eines Fahrzeugs eingeschlossen
sein können. Es sind unterschiedliche Abstraktionsstufen,
wie System-, Modul- und Integrationstest realisierbar. Die
Sicherheitsniveaus die mit dieser Toolchain erreicht werden können,
entsprechen SIL2 nach IEC 61508, PL ‘d‘ nach EN ISO 13849
und AgPL ‘d‘ (SRL P:\WAG\MA-Marketing 2) nach ISO 25119. Verkauf\MAS\Print\WAG\ProdukteInserate\Inserat_
Bilder: Aufmacher Deutsche Messe AG, 01 Festo AG, 02-03 Aventics GmbH,
04 Walter Hunger GmbH & Co. KG Hydraulikzylinderwerk, 05 Bucher Hydraulics,
06 Parker
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Es ist der ständige Kontakt mit Salzwasser und salzhaltiger Atmosphäre oder
der hohe Wasserdruck, welche den Einsatz spezieller Komponenten erforderlich machen.
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O+P Fluidtechnik 7-8/2017 21

MESSEHIGHLIGHTS DER
SENSOR+TEST 2017
EIN NEIGUNGSSENSOR,
VIER AUSFÜHRUNGEN
VERGOLDET FÜR
MEHR SICHERHEIT
HIGH PRECISION
UND DYNAMIK
MENSCHEN UND MÄRKTE
22 O+P Fluidtechnik 7-8/2017
ÜBERWACHUNG
DER ÖLFEUCHTE

EIN NEIGUNGSSENSOR, VIER AUSFÜHRUNGEN
ASC hat nun erstmals einen Neigungssensor entwickelt. Der auf
MEMS-Technologie basierende ASC TS91V1-090 ist ein uniachsialer
Sensor, der sich durch seine hohe Auflösung (0.005º) und seinen
großen Temperaturbereich von -40 bis +120 °C auszeichnet. Damit
eignet er sich u. a. für das Messen von Neigungen im Bauwesen oder
der Landwirtschaft. Der Sensor mit Schutzklasse IP67, alternativ IP68,
kann Neigungen statisch von +/- 90° messen. Je nach Anforderungen
bietet ASC den Sensor in vier unterschiedlichen Ausführungen an.
www.asc-sensors.de
HIGH PRECISION UND DYNAMIK
Der neue digitale Drehmomentaufnehmer T12HP von HBM Test and
Measurement unterstützt dynamische Messungen im Prüfstand mit
bislang nicht gekannter Präzision insbesondere bei der Temperaturstabilität.
Dank eines TK0-Wertes von 0,005%/10K zeigen Temperatureinflüsse
so gut wie keinen Einfluss auf das Messergebnis. Die sich daraus
ergebende FlexRange-Funktion von T12HP ermöglicht es Anwendern
zudem, einen hochgenauen Blick auf beliebige Teilbereiche des vollen
Nennmessbereichs zu werfen.
www.hbm.com/de/t12hp
VERGOLDET FÜR MEHR SICHERHEIT
Bei einem Großteil aller auf dem Markt befindlichen Applikationen
werden Platin-Chip-Temperatursensoren zur Temperaturerfassung
verwendet. Jumo präsentierte hierzu seinen Platin-Dünnschicht-Temperatursensor
JUMO PCA EG (economic gold), der aufgrund seiner
vergoldete Nickel-Anschlussdrähte besonders gut zum Weichlöten,
aber auch für alle anderen gängigen Verarbeitungsmethoden geeignet
ist. Der Sensor ist für den Temperaturbereich von -70 bis +500 °C
ausgelegt und in zahlreichen Ausführungen verfügbar.
www.jumo.de
NAHEZU UNZERSTÖRBAR
NAHEZU UNZERSTÖRBAR
Sensor-Technik Wiedemann hat nachgewiesen, dass die Drucksensoren
der M01-Familie nahezu unzerstörbar sind. Über 282 Stunden
wurden sie Vibrationen mit Frequenzen bis 2 000 Hz und Beschleunigungen
von 18 g in drei Achsen bei gleichzeitig 70 Temperaturzyklen
zwischen -40 und +125 °C ausgesetzt. Allein der Testaufbau erforderte
einen hohen Entwicklungsaufwand inklusive 3D-Modellierung und
FEM-Simulationen. Während die Sensoren unbeschädigt aus dem Test
hervorgingen, mussten sowohl Prüfstand als auch Zuleitungen und
Stecker mehrmals repariert bzw. erneuert werden.
www.sensor-technik.de
ÜBERWACHUNG DER ÖLFEUCHTE
Der EE360 Feuchte-in-Öl-Messumformer von E+E Elektronik dient der
Überwachung des Feuchtegehalts in Hydraulik-, Schmier- und
Isolier-Ölen sowie in Dieselkraftstoff. Das Gerät misst Wasseraktivität
und Temperatur, und berechnet den absoluten Feuchtegehalt des Öls.
Der Fühler eignet sich für Öl-Temperaturen bis 180 °C und ist druckdicht
bis 20 bar. Am Farbdisplay lassen sich sowohl die aktuellen als
auch gespeicherten Messwerte übersichtlich anzeigen.
www.epluse.com
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 23

PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE
EINFACH,
EFFIZIENT
UND LEISE
Mit der Integration der drehzahlvariablen
Pumpen in Totally Integrated Automation
erleichtert Siemens die Realisierung
energieeffizienter, kostensparender und leiser
Hydrauliklösungen für alle Anforderungen. Kern
des Konzepts ist ein Frequenzumrichter, der
dafür sorgt, dass hydraulische Energie nur dann
erzeugt wird, wenn sie auch benötigt wird.
Natürlich kann man den Motor einer Hydraulikpumpe permanent
auf voller Drehzahl laufen lassen und den Druck
und Volumenstrom bei Bedarf über ein Ventil oder eine
Schwenkscheibe auf das benötigte Maß drosseln. Sinnvoller
ist es jedoch, per Pumpe nur dann Leistung bereitzustellen,
wenn es der Prozess verlangt. Durch dieses ebenso einfache wie
überzeugende Prinzip sparen Servopumpen deutlich Energiekosten,
reduzieren den Kühlungsaufwand und sorgen zugleich für
weniger Lärm und Verschleiß. Siemens hat dieses bewährte Prinzip
jetzt in Totally Integrated Automation (TIA) integriert und erleichtert
so immer mehr Anwendern die Realisierung intelligenter,
leistungsstarker und kostenoptimierter Hydrauliksysteme.
Die Kombination aus Motoren, Frequenzumrichter und Steuerungen
von Siemens bietet einen Mehrwert für jede Maschine
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
WENIGER IST MEHR
Dabei ist der direkte Energiespareffekt nur einer der Vorteile des
Konzepts TIA für Hydraulik. So lassen sich etwa durch den Einsatz
von Kondensatormodulen oder kinetischen Speichern Stromspitzen
vermeiden – und so Kosten für die Energieversorgung deutlich
reduzieren. Zudem ermöglicht das Konzept beim Systemdesign in
vielen Fällen eine kompaktere Bauweise sowie den Verzicht auf
kostenintensive Proportionalventile – mit den entsprechenden Vorteilen
in puncto Systemvereinfachung, Platz- und Kostenersparnis.
Fast noch wichtiger aber ist die niedrige Lautstärke einer über Frequenzumrichter
gesteuerten Pumpe. Zunächst einmal sinkt die
Drehzahl der Pumpe, abhängig von benötigter Geschwindigkeit. Ferner
muss das Kühlmittel in der Regel weniger oder manchmal sogar
nicht aktiv gekühlt werden, was eine weitere Lautstärkereduktion,
Platz- und Energieersparnis ermöglicht und die Lebensdauer des Öls
verlängert, wodurch die Gesamtbetriebskosten gesenkt werden.
Autor: Fernando Martinez Calderon, Application Manager,
Digital Factory Division, Motion Control, bei der Siemens AG
ANSCHAULICHES MODELL
Besucher der SPS IPC Drives 2016 konnten sich letzten November
bereits ein Bild von den Möglichkeiten dieser zukunftsweisenden
Hydrauliklösung machen. Ausgestellt in Nürnberg war eine hydraulische
Presse mit einem hochdynamischen Zweipumpensystem mit
zwei Zylindern, die im Gleichlauf bewegt werden konnten. Die beiden
Simotics S-1FK7 Motoren wurden durch einen Mehrachs-Frequenzumrichter
Sinamics S120 geregelt und durch eine Simatic S7-1500
Steuerung koordiniert. „Die gesamte Konstruktion basiert auf TIA-
Portal und zeigt anschaulich, wie effizient, leise und leistungsstark ein
solches Pumpensystem arbeitet,“ so Christian Gehrhardt, aus dem
Business Development Umformtechnik, Siemens AG. „Natürlich lässt
sich das Modell problemlos an die jeweils gewünschte Spezifikation
anpassen, etwa um eine bestimmte Performance möglichst effizient
zu erreichen oder um ein Maximum an Betriebskosten zu sparen.“
KONSEQUENT DIGITAL
Dank der DRIVE-CLiQ-Schnittstellen lassen sich alle Siemens-
Komponenten zudem nahtlos via Profinet integrieren. Dabei erfolgt
24 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

PUMPEN UND PUMPENAGGREGATE
01
01 Die Integration in das Automatisierungssystem
erfolgt schnell und einfach über TIA Portal
02 Das Modell einer Hydraulikpresse mit zwei hochdynamischen
drehzahlvariablen Pumpen auf der SPS/IPC Drives 2016
02
POINTIERT
INTEGRATION DREHZAHLVARIABLER PUMPEN IN
TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION (TIA)
ANWENDUNGSBEISPIEL IM VIDEO:
VON DEN VORTEILEN FREQUENZUMRICHTERGERE-
GELTER HYDRAULIKLÖSUNGEN PROFITIEREN
KONZEPT REDUZIERT ENERGIEVERBRAUCH, LÄRM
UND PLATZBEDARF VON HYDRAULIKSYSTEMEN
die Auswahl der Komponenten und die Optimierung des Systems
schnell und reibungslos über das Auslegungstool Sizer. Außerdem
sind die Siemens-Komponenten mit den Pumpen der meisten
bekannten Hersteller kompatibel, was die Konstruktion drehzahlvariabler
Pumpen deutlich erleichtert. Dabei ermöglicht die Digitalisierung
auf Basis von TIA nicht nur die vollständige Integration
des Hydrauliksystems in die übergeordnete Automatisierung,
sondern auch die digitale Konstruktion, Analyse und Simulation
der Lösung über leistungsfähige PLM-Software wie Mechatronics
Concept Designer und LMS Imagine.Lab Amesim, die als Brücke
zwischen realer und digitaler Welt fungieren und völlig neue Möglichkeiten
bieten, um die Performanz, das Design und die Datenanalysefähigkeit
der Maschine zu verbessern.
STARKE SYNERGIE FÜR DEN MASCHINEN-OEM
Um die Vorteile von drehzahlvariabler Pumpen für Maschinen-
OEMs und Endkunden nutzbar zu machen, kooperiert Siemens eng
mit renommierten Systemintegratoren wie dem Hydraulikspezialisten
Hydac. Deren tschechische Niederlassung entwickelt, fertigt
und programmiert im südböhmischen Planá nad Lužnicí Systeme
für Kunden in ganz Europa und kombiniert dabei die eigenen Hydraulikkomponenten
mit der Antriebs- und Automatisierungstechnik
von Siemens. „Bei der Konstruktion und Programmierung eines
Hydrauliksystems aus über 100 Komponenten ist die Synergie von
hochwertigen Einzelteilen sowie optimaler Integration und Automatisierung
entscheidend. Für die Schlüsselkomponenten Motoren,
Frequenzumrichter und Steuerungen setzen wir verstärkt auf
Siemens und profitieren zugleich von der vereinfachten Projektierung
und Inbetriebnahme mit TIA-Portal“ so Miloslav Mareš,
Geschäftsführer, Hydac Tschechien.
Bilder: Siemens AG
Erläuterung der Integration drehzahlvariabler
Pumpen am Beispiel einer
hydraulischen Presse.
http://bit.ly/Siemens_Servopumpe
www.siemens.de/hydrauliksysteme
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 25

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
ELEKTROMECHANISCHE
VENTILANTRIEBE
ERGÄNZEN DIE HYDRAULIK
Hydraulische Antriebstechnik
ist eine Schlüsseltechnologie
in mobilen
Maschinen. Sie bietet eine
hohe Leistungsdichte und ist
benutzerfreundlich. Primäres
Entwicklungsziel von
Herstellern ist die Produktivitätssteigerung
und die
Betriebskostensenkung ohne
Einbußen bei der Zuverlässigkeit.
Aktueller Entwicklungstrend
ist daher die
Elektrifizierung von Steuerund
Regelelementen
mobilhydraulischer Antriebssysteme.
Dies ermöglicht
eine flexiblere und
einfachere Systemgestaltung
des Hydraulikkreislaufs.
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
POINTIERT
VENTILREGELUNG IN DER MOBILHYDRAULIK
MEIST PER HYDRAULISCHER VORSTEUERUNG
DRUCKSCHWANKUNGEN HABEN NEGATIVE
AUSWIRKUNG AUF VORSTEUERUNG
LÖSUNG: ARBEITSHYDRAULIK MIT VENTILEN
OHNE VORSTEUERSTUFE
SMARTE ELEKTROMECHANISCHE AKTUATOREN
ERGÄNZEN HYDRAULIKSYSTEME OPTIMAL
26 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
In der Mobilhydraulik kommen häufig Ventile mit Durchflussmengen
größer 50 l/min zum Einsatz. Diese lassen sich nicht
mehr mit Hubmagneten direkt ansteuern, sondern benötigen
eine Kraftverstärkung. Häufig erfolgt diese über eine hydraulische
Vorsteuerung. Elektrohydraulische Aktuatoren (EHA) sind
mit Solenoiden angesteuerte Ventile, die den Steuerdruck am
Ventilschieber und somit die Ventilbewegung regeln. Die
Öldruckversorgung kann intern aus dem Hauptkreis oder über
einen externen Steuerkreis erfolgen. Druckschwankungen im
System, Verunreinigungen im Fluid und
dessen schlechtere Fließfähigkeit bei
niedrigen Temperaturen haben daher
negative Auswirkungen auf die Vorsteuerstufe
und damit auf die Regelungsfähigkeit
und -güte des Ventils. Es muss
S42
immer ein Pilot-Druck anliegen, damit
die Funktionsfähigkeit garantiert ist,
auch wenn die Arbeitshydraulik nicht
im Einsatz ist. Dies verursacht Energieverluste
im passiven Betrieb. In der
Mobilhydraulik, z. B. in Traktoren, kommen
häufig Ventilblöcke mit unterschiedlich
angesteuerten Ventilsektionen
zum Einsatz. Die Steuerölversorgung
ist daher sehr spezifisch ausgelegt
und verhindert, dass Ventile verschiedener
Baureihen miteinander kompatibel
sind. Dies verursacht Mehrkosten für
Hersteller und Anwender.
VENTILREGELUNG OHNE
VORSTEUERSTUFE
Sonceboz, Spezialist für mechatronische
Antriebssysteme aus der Schweiz, hat
sich diesen Problemen gestellt. Ziel war
es, eine Arbeitshydraulik mit Ventilen
ohne Vorsteuerstufe zu realisieren. Das
Ergebnis: Ventile mit bis zu 120 l/min
Durchfluss bei 250 bar, schnell und präzise
regelbar und das komplett unabhängig
vom Fluid-Kreislauf.
Das mechatronische System basiert dabei
auf einem bürstenlosen elektrischen Motor
(BLDC) mit integrierter Elektronik und wird
über den CAN-Bus angesteuert. Der intelligente
Stellantrieb bringt genug Kraft auf, um
den Hauptschieber des Hydraulikventils direkt
zu betätigen. Durch die elektrische Regelung
sind Zuverlässigkeit und Präzision
komplett abgekoppelt vom Öl-Kreislauf erreichbar.
Es muss kein hydraulischer Druck
anliegen, wenn die Arbeitshydraulik nicht
läuft. Das erhöht den Wirkungsgrad des Systems.
Zudem sind durch das elektrisch an­
01 BLDC-Motor und Elektronik des
Aktuators S42 sind in ein Aluminiumgehäuse
mit Schutzgrad IP6K9K eingebaut. Zudem
benötigt der S42 den gleichen Bauraum wie
elektrohydraulische Aktuatoren
Tabelle Die Vorteile des elektromechanischen
Aktuators S42 in der Übersicht
EHA
Kategorie
Bauraum
Regelbarkeit
Wirtschaftlichkeit
gesteuerte Ventil mit Smart-Aktuator keine Durchgangsbohrungen für
die Steuerdruck-Leitungen erforderlich.
Sonceboz verwendet hier einen robusten elektrischen Motor, der
gegenüber starken Vibrationen resistent ist. Sein 2-stufiges Getriebe
setzt die Drehbewegung des Motors in eine lineare Bewegung des
Ventilschiebers um. Motor und integrierte Elektronik sind in ein
stabiles und dichtes Druckgussgehäuse aus Aluminium mit Schutzgrad
IP6K9K eingebettet und widerstehen so den härtesten
Umgebungsbedingungen. Der Aktuator ist sehr kompakt und hat
Vorteile S42
n Keine zusätzlichen Bohrungen am Ventilblock
n Druckquelle für Vorsteuerkreis fällt weg
n Modulare Bauweise unabhängig vom Ventilblock
n Kompaktheit (Äußere Abmessungen S42 ≈ EHA System)
n Kein Einfluss von Öl-Eigenschaften
n Flexible Ventilcharakteristik
n Tot-Band Kompensation
n Hysterese Ausgleich
n Stall Detection
n Einfache Safety Implementierung
n Effizienter Betrieb (Power on Demand)
n Gleiche Systemkosten gegenüber EHA's
01
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 27

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
den gleichen Bauraumbedarf wie elektrohydraulische Aktuatoren,
wenn die Ventilanschlussplatte inklusive Steuerleitungen mit
berücksichtigt wird. Dies ist durch die integrierte Elektronik möglich.
Deren Platine ist speziell für starke Vibrationen ausgelegt und
entsprechend stabil im Aktuatorgehäuse inklusive angepasster
elektrischer Schutzkomponenten befestigt. Als Standard-Schnittstelle
dient ein CAN-Bus J1939 Protokoll. Außerdem sind andere
Protokolle sowie analoge Schnittstellen verfügbar.
Die Steuerung des Schrittmotors und die Signalverarbeitung
erfolgen über einen leistungsfähigen Mikrocontroller. Eine mit
20 kHz getaktete Vektorregelung erweitert die Regel- und Positionierfähigkeit
des verwendeten Hybridschrittmotors über den klassischen
Schritt- oder Teilschrittbetrieb hinaus. Die typischen Eigenschaften
eines Schrittmotors wie präzise Positionierbarkeit, hohes
Dreh- und Haltemoment sowie moderate Rückstellkraft bleiben
erhalten. Das System fährt Öffnungspunkte mit einer linearen Auflösung
von 7 µm exakt und ohne Überschwingungsverhalten an. Es
lassen sich bei 12 V Verstellgeschwindigkeiten auf dem Ventilschieber
bis 80 mm/s und bei 24 V bis 100 mm/s erreichen. Zusammen
mit den Beschleunigungsrampen gelingen so Sprung-Antwortzeiten
z. B. von 0 auf 7 mm in 110 bzw. in 100 ms.
INTELLIGENZ UND FLEXIBILITÄT
Über eine intelligente sensorlose Auswertung der verschiedenen
Motordaten ist eine sichere und präzise Ventilsteuerung gewährleistet.
Ist diese durch externe Einflüsse wie einen mechanisch
blockierten Ventilschieber gestört, wird das vom Aktuator an die
ECU gemeldet. Zusätzliche Temperatursensoren erlauben eine
Online-Diagnostik. Auch kann ein temperaturspezifisch angepasstes
Verhalten des Aktuators hinterlegt werden, um bei tiefen Temperaturen
auf die Veränderungen des Ventils durch die ungünstige
Viskosität des Hydraulik-Fluids zu reagieren. So wird es möglich,
das Ventil bis zu -40 °C Umgebungstemperatur sicher und präzise
anzusteuern.
Parametrisierbar aufgebaute Software-Konzepte wie im Sonceboz-Aktuator
bieten maximale Flexibilität bei minimalem Aufwand.
Damit lassen sich beliebige Ventilkurven im Aktuator abbilden.
Zusammen mit einer Tot-Band-Erkennung mit Abspeicherung der
ventilspezifischen Schieberüberdeckung im EEPROM des Aktuators,
führt dies zu der gewünschten Ventilcharakteristik ohne
mechanische Anpassung der Schieberform. Somit entsteht ein
hochpräzises Hydraulikventil, das mechanische Toleranzen sowie
mechanisches Spiel und abnutzungsbedingte Ungenauigkeiten
über die gesamte Lebensdauer des Ventils und der Maschine hinweg
kompensieren kann. Solche smarten Aktuatoren ermöglichen
zukünftig innovative, effiziente und vereinfachte Reglungskonzepte
für Hydrauliksysteme mobiler Arbeitsmaschinen Es wird also deutlich:
Elektromechanische Antriebe können die Hydraulik optimal
ergänzen.
www.sonceboz.com
IMPRESSUM
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
FLUIDTECHNIK
erscheint 2017 im 61. Jahrgang, ISSN 0341-2660
Redaktion
Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Michael Pfister,
Tel.: 06131/992-352, E-Mail: m.pfister@vfmz.de
(verantwortlich für den redaktionellen Inhalt)
Stv. Chefredakteur: Peter Becker B. A.,
Tel.: 06131/992-210, E-Mail: p.becker@vfmz.de
Redakteurin: Svenja Stenner,
Tel.: 06131/992-302, E-Mail: s.stenner@vfmz.de
Redaktionsassistenz: Melanie Lerch,
Tel.: 06131/992-261, E-Mail: m.lerch@vfmz.de,
Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371, E-Mail: p.weidt@vfmz.de
Angelina Haas, Gisela Kettenbach, Ulla Winter
(Redaktionsadresse siehe Verlag)
Herausgeber: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hubertus Murrenhoff,
Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen
der RWTH Aachen, Steinbachstr. 53, 52074 Aachen,
Tel.: 0241/8027511, Fax: 0241/80-22194,
E-Mail: mh@ifas.rwth-aachen.de,
Internet: www.ifas.rwth-aachen.de
Organ: Organ des Forschungsfonds des Fachverbandes
Fluidtechnik im VDMA
Gestaltung
Mario Wüst, Doris Buchenau, Anette Fröder,
Sonja Schirmer
Chef vom Dienst
Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer
Anzeigen
Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,
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28 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

HYDRAULIKZYLINDER FÜR STURMFLUTSPERRWERK
Bosch Rexroth wird 94 Hydraulikzylinder unterschiedlicher
Baugröße sowie sämtliche Komponenten für
36 Hydraulikaggregate für den acht Projekte umfassenden
„Ho Chi Minh Stadt Hochwasserschutzplan“
liefern. Nach Fertigstellung soll das Netz von Sturmflutwehren
helfen, den 6,5 Millionen Bewohnern der
vietnamesischen Hauptstadt, Schutz vor Überschwemmungsgefahren
zu bieten. Zu den Besonderheiten des
Auftrags zählt für Bosch Rexroth die Spannweite
unterschiedlicher Zylindergrößen, die hierfür angefordert
werden. Dass der Hersteller den Zuschlag bekam, hat viele gute Gründe: unter anderem auch
die langjährige Erfahrung in der Steuerung internationaler und teamübergreifender Projekte und
eine eigene Niederlassung in Ho Chi Minh Stadt, die lokalen Support gewährleisten kann.
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integriert und hält so den
eingesteckten Bolzen in Position.
Damit bleibt dieser absolut glatt und kann ohne Betätigen einer Entriegelung
wieder aus der Bohrung entnommen werden. Die Werkstoffe sind so
gewählt, dass der magnetische Fluss nicht behindert wird. Statt eines
spürbaren Rastens meldet der magnetische Bolzen seine richtige Position
akustisch. Ein überarbeitetes Modell mit ein- oder zweiseitiger Kugelraste
ist der GN 124.2 mit einem ergonomischen Knopf aus Polyamid.
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Den Grundstein legte die interne Produktentwicklung, für
die Prüfstände gebaut und entwickelt wurden. Der Schlüssel
war jahrelange Erfahrung. Jetzt bietet Hänchen komplette
Prüfstände, die im Kundenauftrag maßgeschneidert
realisiert werden. Auf der Hannover Messe wurde ein
kompletter Prüfstand in Aktion gezeigt. Für Hänchen
handelt es sich dabei um „Ratio-Drive Projekte“, maßgeschneiderte Antriebslösungen, bei denen der
Kunde nur einen Ansprechpartner für das jeweilige Projekt hat. Eine solche Lösung lässt sich durch
kundendefinierte Schnittstellen nahtlos in eigene Systeme einbinden und beruht auf einem
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Ob in Form von redundant aufgebauten Gasventilmodulen mit
DVGW Zulassung in Brennstoffzellensystemen zur Schaltung von
Erdgas oder als Schalt- bzw. Weichenventil für Sauerstoff, Kohlendioxid,
Lachgas und allen inerten Gasen kann das Universal-Ventil der
64er Serie von Kendrion Kuhnke eingesetzt werden. Anwendungen
finden sich z. B. in Beatmungs- und Anästhesiegeräten oder Insufflatoren
als anwendungsoptimierter Typ. Außerdem ermöglichen die
Ventile den zuverlässigen Einsatz als Wasserventil oder als Spezialventil
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STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
HYDRAULIK IN ÄUSSERST
RAUEN BEDINGUNGEN
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Der Schiffsbausektor blickt auf eine langjährige
und bewährte Entwicklung zurück und setzt auf
einen überlegten, soliden Aufbau. Gleichzeitig
hat er in zahlreiche bedeutende Innovationen
und neuste Technologien investiert. Durch die
Erschließung von neuen Schiffshandelsrouten
und durch ökologische Anforderungen steigen
die Herausforderungen markant. Speziell durch
die Erschließung der Arktis und deren Ölfelder
werden arktistaugliche Schiffstypen für die
kommerzielle Seefahrt nachgefragt.
Autor: Markus von Niederhäusern, Sales Manager,
Wandfluh AG, Frutigen, Schweiz
Durch die rauen klimatischen Bedingungen in der Arktis einerseits
und das tropische Klima am Äquator andererseits
ist das Anforderungsprofil eines vielseitig einsetzbaren
Schiffstyps entscheidend verschärft worden. Der Herausforderung
dieser großen Anforderungsbandbreite müssen sich alle
Komponenten stellen, oder sie müssen entsprechend vor den Einflüssen
geschützt werden. Dabei müssen nicht nur Lösungen für
die kalten arktischen Temperaturen gefunden werden, die Lösungen
müssen auch in den Subtropen und in den Tropen eingesetzt
werden können.
ARKTIS- UND TROPENTAUGLICHE PRODUKTE
Die Schweizer Firma Wandfluh hat diese Problematik erkannt und
beschlossen, sich dieser anzunehmen. Bereits seit einigen Jahren
hat die Hydraulikherstellerin Erfahrungen mit Hydraulikkomponenten
für die explosionsgeschützte Zone 1 und 2 für Tieftemperatur-Anwendungen
mit zertifizierten Produkten gesammelt. Die
Produkte werden heute mit Erfolg unter anderem auf FPSO-Einheiten
(Floating Production, Storage and Offloading), Bohrinseln und
zudem vielfältig auch auf dem Festland eingesetzt. Dank des großen
Umgebungs- und Betriebstemperaturbereichs mit einer Obergrenze
von +70 °C und einer Untergrenze von -60 °C können diese
Hydraulikkomponenten sowohl in der Arktis als auch in den Tropen
erfolgreich und sicher eingesetzt werden. Alternativ steht auch
ein kleinerer Temperaturbereich von +70 bis -40 °C für gemäßigtere
Bedingungen zur Verfügung.
30 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
01
POINTIERT
OBERSTES KRITERIUM: TEURE
REPARATUREINSÄTZE ZU ERSPAREN
VERBESSERTER WIRKUNGSGRAD
FÜHRT ZUR LEISTUNGSREDUKTION
REDUZIERTER ANSCHLUSSAUFWAND
UND ERHÖHTE MONTAGEEFFIZIENZ
Aufbauend auf den langjährigen Erfahrungen wurde eine Produktlösung
entwickelt, welche dieselben Möglichkeiten und Optionen
auch für die explosionsgeschützte Zone 0 bietet. Mit diesem
neuen Produkt, welches auf dem bereits bestehenden Magneten
MKZ45 basiert, kann Wandfluh einen Beitrag für die Erschließung
neuer Handelsrouten leisten.
Die Realisierung von arktis- und tropentauglichen VLCC- (Very
Large Crude Carrier), FLNG- (Floating Liquefied Natural Gas) und
FLPG-Frachter (Floating Liquefied Petroleum Gas) wird somit für
die hydraulische Ventilansteuerung deutlich vereinfacht.
Bei der Entwicklung der neuen Ventillösung für den Tieftemperatur-Einsatz
wurde das Ziel jedoch vielfältiger definiert.
Weltweit steigen die ökologischen Anforderungen unter anderem
auch an die Schiffsindustrie. Daher hat die Schweizer Firma
nach Lösungen gesucht, um den Wirkungsgrad der Hydraulikkomponenten
zu maximieren. Dabei war man sich bewusst,
dass bei der Schaltsicherheit und Ausfallsicherheit keine Kompromisse
gemacht werden dürfen. Schließlich kann dem Kunden
eine sehr kompakte Lösung mit verbessertem hydraulischen
Wirkungsgrad und reduzierter elektrischer Leistung angeboten
werden.
02
03
-60 ˚C
01 Nicht nur
arktis- sondern auch
tropentaugliche
Wandfluh-Ventile
sorgen für vielseitig
einsetzbare
Schiffstypen
02 Anwendungen
im Tieftemperaturbereich
03 Für das
Ex-Schutz-Schieberventil
für Zone 0 (T6)
stehen unterschiedliche
Anschlussarten
zur Verfügung
EFFIZIENTE HYDRAULIKLÖSUNG
Der Schwerpunkt wurde also auf einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad
gelegt, wobei die Ausfallsicherheit auf dem hohen Niveau
der Wandfluh-Produkte verharrt. Das übergelagerte Ziel, dem
Kunden weiterhin teure Reparatureinsätze zu ersparen, war und ist
das oberste Kriterium. Die unkonventionelle Lösung wendet Wandfluh
bereits seit einigen Jahren mit Erfolg für Containerfrachter an.
Der um 30 bis 50 % verbesserte Wirkungsgrad führt zu einer Leistungsreduktion
von bis zu 8 GW im Jahr.
Der Nutzen des gesteigerten hydraulischen Wirkungsgrades
resultiert jedoch nur zu einem kleinen Teil im reduzierten Energiebedarf.
Der größere Teil des Nutzens liegt in der Ersparnis von weiteren
Systemkomponenten.
Aus ökonomischen Gründen floss in die Entwicklung auch eine
vereinfachte elektrische Anschlussausführung, wodurch der Anschlussaufwand
reduziert werden konnte. Die erhöhte Montageeffizienz
bringt nebenbei den positiven Effekt einer höheren IP-
Schutzklasse mit sich, so dass der Kunde zwischen IP65 und IP67
wählen kann.
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 31

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
04
04 Magnetspule mit Ex-Schutz und
Schutzart IP65
05 Magnetspule mit Ex-Schutz und
Schutzart IP69
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
05
HÖCHSTE KORROSIONSSCHUTZ-
ANFORDERUNGEN MIT AISI316L
Der Korrosionsschutz-Thematik wurde in den vergangenen Jahren
viel Beachtung geschenkt, und die Kundenanforderungen stiegen
stetig. Die Produkte für Zone 1 und 2 mit der Zink-/Nickel-Oberflächenbehandlung
bieten seit längerem erhöhten Standard-Korrosionsschutz.
Durch die Erweiterung des Anforderungsprofils des
Magneten MKZ45 für Zone 0 wurde der Korrosionsschutz für die
Standard-Lösung auf Zink-/Nickel-Oberflächenbehandlung angepasst.
Somit wird die Lebensdauer nach Salzsprühnebeltest (EN
ISO 9227) zirka um Faktor 8 verbessert.
Für Offshore-Projekte genügen die Standard-Ausführungen jedoch
oft nicht aus. Die Verträglichkeit mit Meerwasser oder salzhaltiger
Atmosphäre wird vorausgesetzt. Deshalb wird für Offshore-Anwendungen
oft säurebeständiger Stahl nach AISI316L
WANDFLUH AG HYDRAULIK
+ ELEKTRONIK
Wandfluh wurde 1946 in der Schweiz
gegründet und stellte ursprünglich
Produktionsmaschinen für die
Schweizer Uhrenindustrie her.
Entwicklung und Produktion hochwertiger
Hydraulikventile wurden in
den frühen 1960er Jahren aufgenommen.
Auch heute noch sind Innovation,
Qualität und Präzision die
entscheidenden Schlüssel zum
weltweiten Erfolg. Eigene Niederlassungen
in Großbritannien, USA,
Deutschland, Frankreich und China
sowie Vertretungen in allen wichtigen
Industrienationen stellen den
weltweiten Support für Wandfluh-
Produkte sicher.
Neben einem kompletten Programm
an Hydraulikventilen für mobile und
industrielle Anwendungen und einer
breiten Palette an elektronischen
Steuerungen für die Hydraulik bietet
Wandfluh zusammen mit den
weltweiten Vertriebspartnern eine
breite Unterstützung in Engineering
und Service.
(K9) eingesetzt. Erfahrungen aus der jüngeren Vergangenheit
bestätigen die erhöhte Nachfrage für einen maximalen Korrosionsschutz.
Wandfluh aus dem Binnenland Schweiz hat jahrzehntelange
Erfahrungen bei der Herstellung von Hydraulikventilen
aus rostfreiem Stahl nach AISI316L. Um höchsten Anforderungen
gerecht zu werden, kann seit geraumer Zeit das gesamte
Ventil nach AISI316L-Standard angeboten werden. Diese Produkte
werden unter der Bezeichnung K10 erkannt und sind für
die Zonen 0, 1, 2 und für nicht explosionsgeschützte Anwendungen
erhältlich.
Durch den reichen Erfahrungsschatz können verschiedene Lösungen
und das ideale Produkt zur Verfügung gestellt und tiefgreifende
Kundenbeziehungen im Schiffsbaubereich aufgebaut
werden.
www.wandfluh.de
32 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

MARKTPLATZ
DRUCKMESSUMFORMER MIT
SIL-ZERTIFIZIERUNG
Die Druckmessumformer
der Serie
JUMO dTRANS p20
sind universal
geeignet zur
Messung von Druck,
Differenzdruck,
Füllstand und
Durchfluss. Sie sind
eigensicher oder
druckfest gekapselt
lieferbar und vereinen höchste Präzision mit einfacher und
komfortabler Bedienung. Die Geräteserie wurde nun vom TÜV
Nord nach der aktuellen Norm neu zertifiziert. Nach der IEC 61508
sind die Druckmessumformer als betriebsbewährtes SIL-fähiges
Gerät für Sicherheitseinrichtungen eingestuft. Sie genügen
darüber hinaus den neuesten Explosionsschutzrichtlinien und
sind einsetzbar bis in Zone 0. Die Messumformer decken den
kompletten industriellen Bereich zwischen 5 mbar und 1000 bar
ab. Durch die extrem niedrige Linearitätsabweichung von max.
0,07 % genügt die Messgenauigkeit den höchsten Anforderungen.
www.jumo.net
SCHNEIDRINGE FÜR MAXIMALE BELASTUNGEN
Für die Anforderungen an
Verschraubungstechnik
der Marine- und Offshoreindustrie
bietet Voss Fluid
den metallisch dichtenden
Vossring M mit
Übermontageschutz an.
Die Prüfgesellschaft
DNV GL hat den
Schneidring für den
internationalen Markt für einen Nenndruck bis 800 bar freigegeben.
Von der DVGW ist der Schneidring darüber hinaus zum Transport
von Druckluft, Gas und Flüssiggas öffentlicher Gasversorger
in Deutschland zugelassen. Der maximale Betriebsdruck darf
dabei 250 bar betragen. Die Betriebstemperatur beträgt -20 und
60 °C. Bestandteil des Zertifikats ist außerdem eine Zulassung der
24°-Dichtkegelverschraubungen.
www.voss-fluid.de
MULTIKUPPLUNGSSYSTEM FÜR
SPRITZGIESSANWENDUNGEN
Für die Verbindung aller Elektrikkreisläufe bei Spritzgießanwendungen
bietet Stäubli das Multikupplungssystem REP an. Es
ermöglicht den gleichzeitigen Anschluss von Temperierung,
Messtechnik und Steuerung ohne Verwechslungsgefahr. Die
Modelle der Baureihe sind
kompakt und haben entweder
zwei Stecker, über die sich 74
Kontakte mit einem Handgriff
verbinden lassen, oder vier
Stecker für bis zu 148 Kontakte.
Die Kupplungsbaureihe ist in
zwei Konfigurationen mit
Stromversorgung auf der
mobilen oder fest installierten
Seite des Systems erhältlich.
Zudem sind die Gehäuse
Schutzart IP 67 gegen Staub und
Flüssigkeitsspritzer geschützt.
www.staubli.com
DOPPELTE ABSICHERUNG – KEIN STILLSTAND
Umschaltbare
Doppel-Rücklauffilter
in
besonders
schwerer
Ausführung
bietet die
Baureihe
RFS-D von
Stauff. Sie
sind für
Nenndurchflüsse bis 1135 l/min und Betriebsdrücke bis 25 bar
geeignet. Mit einem zwischen beiden Seiten fest integrierten
90°-Umschaltventil können die Filter kontinuierlich genutzt
werden. Muss das erste Filterelement bei Erreichen des maximalen
Verschmutzungsgrades ausgetauscht werden, wird der Durchfluss
durch manuelles Umlegen des Schalthebels unterbrechungsfrei
auf die gegenüberliegende Seite verlagert. Filtergehäuse
dieser Größenordnung kommen z. B. in modernen Klinkerkühlungsanlagen
bei der Produktion von Zement zum Einsatz.
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O+P Fluidtechnik 7-8/2017 33

STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
ZUVERLÄSSIGE
TRAKTION
IM GELÄNDE
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Schwer befahrbares Terrain stellt für
selbstfahrende und gezogene Arbeitsmaschinen
immer eine Herausforderung dar.
Differentialsperrventile von Bucher Hydraulics
lösen solche Aufgaben durch Power on Demand,
sodass die Maschinen allzeit zuverlässig
arbeiten. Wird die Differentialsperre bei
normalem Fahrbetrieb nicht benötigt, wird die
Teilfunktion bei geringem Druckverlust
umgangen, was die Effizienz steigert.
Arbeitsmaschinen müssen allen Widrigkeiten zum Trotz jederzeit
einsatzbereit sein und dabei eine hohe Energieeffizienz
erreichen. Dennoch setzen so manche Betriebs- oder
Umgebungsbedingungen hier Grenzen. Alltägliche Beispiele
sind das Umsetzen oder Verladen von Baustellenfahrzeugen.
Weitere Einschränkungen ergeben sich bei Aufsitzmähern bei der
Bewältigung hoher Steigungen. Aber auch Erntemaschinen, die
schlimmstenfalls auf Trockenphasen warten müssen, sind betroffen.
Dabei wird nicht selten der Zeitplan der gesamten Logistikkette über
den Haufen geworfen. Für solche Situationen im Alltagsbetrieb stellen
Differentialsperrventile von Bucher Hydraulics eine Lösung dar.
Grundsätzlich sorgen diese dafür, dass die Kraft situationsabhängig
auf einzelne Räder bzw. Achsen eines Fahrzeugs verteilt
wird. Um zu verhindern, dass ein Rad z. B. auf Eis, Schnee oder
schlammartigen Feldböden durchdreht, muss dessen Ölzufuhr minimiert
und auf die weiteren Räder aufgeteilt werden. Dieses Prinzip
hydrostatischer Antriebe ist keinesfalls neu, allerdings kristallisieren
sich die Vorzüge der Differentialsperrventile deutlich heraus.
Sie beeinflussen sowohl Fahrkomfort als auch Traktion, Einsatzbereitschaft
und Sicherheit von Arbeitsmaschinen entscheidend.
POWER ON DEMAND MIT BLICK AUF
GESAMTLEISTUNG
Hauptkomponenten eines Differentialsperrventils sind ein doppeltwirkender
Stromteiler, der sowohl teilen als auch addieren kann,
und ein Steuerschieber, mit dem sich der Stromteiler bei Nichtgebrauch
umgehen lässt. Ist das Ventil ausgeschaltet, kann sich der
Ölstrom beliebig auf die im Fahrzeug eingesetzten Hydromotoren
verteilen. Im Fall der Bucher Hydraulics-Ventile steht dem Antrieb
bei nicht geschaltetem Ventil die komplette Energie zur Verfügung.
34 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

∆p [bar]
STEUERUNGEN UND REGELUNGEN
Möglich wird dies durch die spezifische Konstruktion mit großen
Querschnitten und optimierten Strömungskanälen im Ventilblock,
die für ein geringeres Δp sorgen. Das Öl kommt aufgrund weniger
Widerstand schneller zum Ziel und das Fahrzeug fährt mit ungeschaltetem
Ventil energiesparend. Dies würde bedeuten, dass bei
einem mit 50 l/min betriebenem Differentialsperrventil NG08
lediglich 2,5 bar im ungeschalteten und knapp 10 bar im eingeschalteten
Zustand abfallen. Das Ventil NG16 liegt bei gleichem
Volumenstrom noch darunter (Bild 01). Das intelligente Teilen des
Volumenstroms generiert somit geringe Druckverluste, wodurch
die Gesamtleistung für den Fahrantrieb kaum beeinflusst wird.
GELÄNDEGÄNGIG, STEIGUNGSFÄHIG
UND JEDERZEIT PLANBAR INS FELD
Ausgerüstet mit dem Bucher-Ventil bewältigten Hubarbeitsbühnen
eine 45°-Steigung problemlos. Zwar ist keine Straße so steil, jedoch
könnten aufgrund des Einsatzes solche Hubarbeitsbühnen aber andere
Baustellenfahrzeuge selbständig über eine Rampe auf einen
LKW fahren, um zum nächsten Einsatzort gebracht zu werden.
Ein weiteres Anwendungsfeld bilden gezogene Arbeitsmaschinen
wie z.B. eine Kartoffelerntemaschine. Hier bewirkt ein eingebauter
Zusatzantrieb mit Differentialsperrventil, dass selbst bei sehr weichen,
schlammigen Bodenverhältnissen größtmögliche Traktion erreicht
und das ziehende Fahrzeug durch zusätzlichen Vorschub unterstützt
wird. Die zuschaltbare Kraftreserve sowie die präzise Aufteilung
über die Ventile, ermöglichen so eine konstante Ernte, selbst bei
plötzlich einsetzenden widrigen Wetter- und Bodenverhältnissen.
SCHNELLER EILGANG STATT TEUREM TRANSPORT
Das gesamte Konzept der Differentialsperrventile richtet sich an die
steigenden Anforderungen der Anwender hinsichtlich Kostenreduktion
und Effizienzsteigerung. So zählen zu dem Portfolio von
Bucher Hydraulics ebenfalls Umschaltventile, welche auf Schnelligkeit
abzielen.
Der Einbau eines Differentialsperrventils mit dem Umschaltventil
USV08 (NG08) bzw. USV16 (NG16) ermöglicht alle Fahrvarianten.
Bei schwierigen Straßenverhältnissen mit eingeschalteter
Sperre und für das Umsetzen wird mit ausgeschalteter Sperre der
Eilgang per Knopfdruck zugeschaltet. Während sich bei normaler
Fahrt die Ölmenge gleichmäßig auf beide Achsen verteilt, wird
anhand des Umschaltventils der gesamte Volumenstrom auf nur
eine Achse geleitet, während die zweite frei mitläuft. So ist die maximale
Geschwindigkeit realisierbar und der nächste Einsatzort
im Selbstfahrbetrieb erreichbar.
20
15
10
5
Nenngröße 08
Qzu [l/min]
01
Nenngröße 16
0
0 50 100 150 200 250
01 Die intelligente Stromteilung generiert so geringe Druckverluste,
dass die Gesamtleistung für den Fahrantrieb kaum beeinflusst wird
02 Die robusten, betriebssicheren Differentialsperrventile der
Baureihe MT..DV zeichnen sich über ihre Energieeffizienz über den
gesamten Volumenstrombereich aus und sind sowohl in verschiedenen
Standardausführungen sowie kundenoptimierten Versionen verfügbar
ROBUST UND BETRIEBSSICHER
Basierend auf umfangreichen Produkt- und Anwendungskenntnissen
entwickelten die Ventilspezialisten bei Bucher Hydraulics die
Baureihe MT..DV in den Nenngrößen NG08 und NG16. Mit 100
bzw. 250 l/min entsprechen die maximalen Volumenströme denen
der bekannten Hochdruck-Stromteilerventile. Gleiches gilt auch für
420 bar Betriebsdruck. In Abhängigkeit der Betriebsbedingungen
sind auf Anfrage auch Spitzendrücke von bis zu 520 bar möglich.
Bezogen auf die jeweilige Anzahl der eingesetzten Fahrmotoren
bietet Bucher Hydraulics Ausführungen für zwei, drei und vier Motoren.
Die 2-fach-Ausführung (MT..DV) sperrt Vorder- und Hinterachse
gegeneinander. Die Variante für drei Motoren (MT..DVD) kann zwei
Räder einzeln und eine Achse komplett sperren. Teleskop-Hubarbeitsbühnen,
Mähdrescher, Grader und Forwarder sind prädestiniert
für den Einsatz der 4-fach-Sperre (MT..DVV), mit der beide Achsen
separat und somit jedes Rad einzeln gesperrt werden kann.
VARIANTENREICH UND KUNDENOPTIMIERT
Wünschen entsprechend bietet Bucher Hydraulics zudem ein Low-
Cost-Differentialsperrventil (MTDA.HD) an. Bei diesen doppeltwirkenden
Stromteilerventilen wird der Volumenstrom permanent
durch den Stromteiler geleitet. Die Lösung eignet sich insbesondere
dann, wenn keine Umschaltung zwischen Fahrmodus und gesperrtem
Differentialmodus gefordert ist.
Bei allen Varianten können zur optimalen Abstimmung auf die
jeweilige Anwendung weitere Funktionen direkt integriert werden.
Hierzu zählt der Einbau des genannten Umschaltventils, Schaltventile
zum Lösen der Bremsen sowie Schock-/Nachsaugeventile zum
Schutz des Motors bei einer von außen auf die Räder aufgebrachten
plötzlichen Kraft.
Kennzeichnend für alle Ausführungen ist die einfache, robuste
und somit betriebssichere Konstruktion, die keine Wartungsmaßnahmen
erfordert. Das spart Kosten und erhöht gleichzeitig die
Verfügbarkeit der Maschine. Anwender können die Differentialsperrventile
für alle gängigen Hydromotoren einsetzen. Des Weiteren
sind die Ventile mit anwendungstypischen Steckern bis Schutzart
IP68 erhältlich, so dass auch die Hochdruckreinigung der Fahrzeuge
problemlos möglich ist.
www.bucherhydraulics.com
02
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 35

MESSTECHNIK
STOPP DER
PARTIKELKONTAMINATION
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
In fluidtechnischen Systemen wird das Öl
als konstruktives Element betrachtet, das
verschiedene Aufgaben erfüllt. Es überträgt
Leistung, übernimmt die Schmierung, den
Wärmehaushalt und transportiert den Schmutz
zu den Filtern. Obwohl es vielfältige Ursachen für
Ausfälle in fluidtechnischen Systemen gibt, rückt
neben mechanischer Ermüdung oder Überlast
einzelner Komponenten besonders der Zustand
des Öls in den Fokus. Hierbei sind vor allem
Partikel die Hauptursache für Verschleiß oder
Schädigung der Komponenten.
Unerwünschte Partikel im Öl können von außen in das System
gelangen, z.B. durch Belüfter oder Dichtungen, oder
sie werden durch Verschleiß im System selbst erzeugt.
Folgen der Partikelkontamination sind ein erhöhter Verschleiß,
der Ausfall von Komponenten und die Reduzierung der
Systemleistung sowie -lebensdauer. Die Partikelkontaminationen
des Öls verursachen damit hohe Kosten für den Eigentümer, weshalb
zur Reinhaltung fluidtechnischer Systeme verschiedene hochwertige
Filter eingesetzt werden sollten.
Um die Kosten weiter zu senken, besteht jedoch darüber hinaus ein
großes Interesse, erhöhten Verschleiß frühzeitig zu erkennen und
Schäden oder Stillstand zu vermeiden. Hierzu stehen unterschiedliche
Sensoren und Geräte zur Partikelmessung zur Verfügung, die
eine effektive und kostengünstige Überwachung nahezu aller Anwendungen
ermöglichen.
Neben der Verschleißüberwachung ist ein wachsendes Anwendungsfeld
für die Partikelmessung die Kontrolle von Reinigungsoder
Spülprozessen. Hier wird immer häufiger ein Nachweis
verlangt, dass die gespülten Teile oder Systeme der spezifizierten
Reinheitsanforderung genügen. Dem tragen die Hersteller und
Anwender von Reinigungsanlagen Rechnung, indem sie Partikelmesstechnik
in ihre Anlagen integrieren und dadurch jeden einzelnen
Reinigungsprozess dokumentieren können.
Hersteller können durch eine regelmäßige Partikelmessung
den sachgemäßen Gebrauch und Service von Anlagen überwachen
und damit Garantiekosten senken. Aus den gewonnenen
Informationen lassen sich im Umkehrschluss aber auch Optimierungspotentiale
im Anlagendesign identifizieren, um so die
eigenen Produkte zu verbessern. Weiterhin hat sich der Einsatz
von Partikelmesstechnik auch als Entwicklungswerkzeug für die
Verschleißbeurteilung an Pumpen, Getrieben, Lagern etc. bewährt.
Hierbei kann sowohl die notwendige Reinheit des Prüfmediums,
als auch ein Verschleiß der Komponente selbst gemessen
werden.
Bei der Abwägung, welche Methode zur Überwachung am besten
geeignet ist, stehen wirtschaftliche Überlegungen im Vordergrund.
Hierbei spielen nicht nur die Analysekosten der Einzelprobe eine
Rolle, sondern auch wie hoch das Ausfallrisiko und die Kosten für
einen Schaden oder Stillstand sind.
36 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

MESSTECHNIK
POINTIERT
ERHÖHTE PARTIKELKONTAMINATION FÜHRT
ZU VERSCHLEISS UND AUSFÄLLEN
REINHALTUNG FLUIDTECHNISCHER SYSTEME
DANK SENSOREN ZUR PARTIKELMESSUNG
SENKUNG DER BETRIEBSKOSTEN
UND AUSFALLZEITEN
PARTIKELMESSTECHNIK ALS WERKZEUG FÜR
DIE VERSCHLEISSBEURTEILUNG
01
Die optische Partikelmessung nach dem Lichtblockadeprinzip
als Standard der Online-Partikelmessung
PARTIKELMESSUNG
Das beste Preis-Leistungs-Verhältnis weisen automatische Partikelsensoren
auf, die in der Lage sind die Größe und Anzahl der Partikel
in Echtzeit online zu messen. Alternative manuelle Verfahren wie
Mikroskopie oder Gravimetrie, sind im Vergleich zur Online-Messung
aufwendig, fehleranfällig und unwirtschaftlich.
Die Vorteile der Online-Messung zur herkömmlichen Laboranalyse
liegen nicht nur in der einfacheren Handhabung und den
geringeren totalen Kosten, sondern speziell in der lückenlosen
Messung. Die Messdaten spiegeln nicht eine beliebige Momentaufnahme
wieder, sondern erfassen die kontinuierliche Veränderung.
Dadurch lässt sich eine zustandsabhängige, vorausschauende Instandhaltung
realisieren.
Weiterhin wird die Genauigkeit der Ölanalyse selbst maßgeblich
durch die Sorgfalt bei der Probenentnahme und Auswertung bestimmt.
Insbesondere im Hinblick auf die Partikelkonzentration
kann eine unsachgemäße Probenentnahme und Auswertung zu einer
erheblichen Verfälschung der Messergebnisse führen. Automatische
Partikelmessgeräte garantieren hier eine optimale Wiederholbarkeit
und damit erst die Vergleichbarkeit von Messergebnissen.
OPTISCHE PARTIKELMESSUNG
Als Standard bei der Online-Partikelmessung hat sich das optische
Verfahren mittels Lichtblockadeprinzip nach ISO 11500 durchgesetzt,
da es kostengünstig und sehr zuverlässig ist. Hierbei werden
die zu zählenden Partikel in einer Kapillare vereinzelt optisch vermessen.
Befinden sich keine Partikel in der Messzelle strahlt das
Licht ungehindert auf die Fotodiode. Passiert ein Partikel die Messzelle
wird der Lichtstrahl von diesem blockiert, wodurch auf der gegenüberliegenden
Fotodiode ein Schatten erzeugt wird. Die Größe
des Schattens ist proportional zur Größe des Partikels und ermöglicht
damit eine Charakterisierung der Partikel.
Anschließend wird die gemessene Partikelanzahl auf das Messvolumen
bezogen und als Konzentration angegeben. Diese ermöglicht
eine Darstellung nach unterschiedlichen Standards,
welche im Messgerät ausgewählt werden können. Neben dem gebräuchlichsten
Standard ISO4406:1999 stehen hier bei den Geräten
von Argo-Hytos auch noch SAE AS 4059, GOST 17216 und
NAS 1638 zur Auswahl.
02
OPCount Partikelzähler
03
OPCom Partikelmonitor
PARTIKELZÄHLER
Für extrem genaue Messung der Ölverschmutzung im Labor oder
im Feld sind insbesondere Partikelzähler geeignet. Mit dem
OPCount präsentiert Argo-Hytos einen Partikelzähler, der für den
Einsatz an hydraulischen Maschinen konzipiert ist. Die verbaute
volumetrische Partikelmesszelle garantiert, in Verbindung mit erstklassigen
Komponenten, dass jeder Partikel der durch den Sensor
fließt exakt gemessen wird.
Die interne Pumpe ermöglicht sowohl Online-, Flaschen- als
auch Tankmessungen. Das Gerät lässt sich dabei über ein Touch-
Display und komfortable Messprofile bedienen. Messdaten und zu-
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 37

MESSTECHNIK
peraturen, Schmutz, Feuchtigkeit und Vibrationen. Ein robustes Design
der Messtechnik ist für deren dauerhafte Funktion deshalb unerlässlich.
Alle Komponenten, wie Lichtquelle, Detektor oder Gehäuse,
müssen deshalb hohen technischen Anforderungen genügen. Mit einer
Schutzklasse IP67 sowie entsprechender Schock- und Störsicherheit,
eignet sich der Partikelmonitor OPCom auch für anspruchsvolle
Anwendungen. Ein bewährtes Einsatz gebiet für die Online-Partikelmessung
ist die Überwachung der Ölreinheit in stark beanspruchten
Industrieanwendungen wie Pressen oder Spritzgussmaschinen.
04
OPCom FerroS Verschleißsensor
sätzliche Informationen über die Probe, wie Temperatur, Viskosität
oder Öltyp, können intern gespeichert und direkt ausgedruckt werden.
Das zur Messung benötigte Zubehör lässt sich platzsparend
am Gerät verstauen, was die Handhabung erheblich erleichtert.
Der Partikelzähler OPCount wird häufig für Routineüberwachungen,
zur Qualitätskontrolle oder zu Störfalluntersuchungen eingesetzt.
Er ermöglicht den Aufbau von Datenbanken, mit deren Hilfe
sich die Geschichte des Öls einer Maschine nachvollziehen lässt.
Hieraus können wertvolle Informationen zur Reinheit und zum Zustand
von Maschinen gewonnen werden.
Optional ist es auch möglich einen ARGO-HYTOS Zustandssensor
aus der LubCos Reihe an den OPCount anzuschließen. Dadurch
lassen sich weitere Parameter wie Temperatur, Feuchtigkeit und Ölqualität
aufnehmen.
PARTIKELMONITOR
Für Systeme in denen die Partikelmessung nicht nur automatisch
sondern auch dauerhaft erfolgen soll, wird ein Gerät benötigt, das
fest verbaut werden kann. Hier empfehlen sich kompakte und robuste
Partikelmonitore, die sich einfach in ein hydraulisches System
integrieren lassen.
Die Anforderungen an eine stationäre oder mobile Messung können
hoch sein. Zu beachten sind hierbei u.a. hohe Drücke und Tem-
INDUKTIVE PARTIKELMESSUNG
Zur gezielten Erfassung ferromagnetischer Verschleißpartikel werden
induktiv messende Metallpartikeldetektoren eingesetzt. Eine
speziell für Getriebe entwickelte kostengünstige Alternative zu
herkömmlichen Metallpartikeldetektoren ist der Verschleißsensor
OPCom FerroS.
Der Verschleißsensor OPCom FerroS funktioniert nach dem
Prinzip einer magnetischen Verschlussschraube und akkumuliert
mit Hilfe eines Permanentmagneten ferromagnetische Partikel.
Eine Spule im Sensorkopf erfasst die angelagerten Partikel und erzeugt
ein Messsignal proportional zur angelagerten Menge. Für eine
kontinuierliche Messung kann der Sensor automatisch gereinigt
werden. Das bewährte Messprinzip ermöglicht die einfache Integration
des Sensors direkt im System. Hierbei muss, im Gegensatz zu
vergleichbaren Sensoren, kein Durchfluss generiert werden.
FRÜHZEITIGE PROBLEMERKENNUNG
UND -VERMEIDUNG
Der Einsatz von moderner Partikelmesstechnik ermöglicht neue
Service- und Instandhaltungskonzepte, mit denen sich Ölwechselintervalle
verlängern, Probleme frühzeitig erkennen und Ausfallzeiten
reduzieren lassen. Die heutigen Sensoren erfassen Veränderungen
frühzeitig und ermöglichen es, Verschleiß und Schäden rechtzeitig
zu erkennen. Die einfache Anwendung und der hohe Mehrwert
machen Partikelsensoren deshalb zu einem bewährten Mittel
zur Senkung der Betriebskosten von Maschinen und Anlagen.
www.argo-hytos.com
05
20
ISO4um [-]
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Beispiel einer
Partikelmessung
während der
Abreinigung
einer Spritzgussmaschine.
Hierbei wurde
die Maschine mit
einem mobilen
Nebenstromfiltergerät
abgereinigt und
die Partikelkonzentration
aufgezeichnet.
ISO 4406:99 Reinheitsklasse
ISO6um [-]
15
ISO14um [-]
10
5
0
0 0,5 1 1,5 2
Zeit [h]
38 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

MARKTPLATZ
KOMPLETTE ELEKTRONIK IM GEHÄUSE
Die induktiven Wegaufnehmer SM263/283 von A.B. Jödden mit
12 mm Gehäuse-Durchmesser sind für Messwege bis 360 mm
ausgelegt. Ein integrierter Microcontroller wertet die axiale
Verschiebung des Mu-Metallkerns aus. Die komplette Elektronik,
die ein wegproportionales Ausgangssignal liefert, ist im Gehäuse
eingebaut. Die geringe Stromaufnahme ermöglicht die Ausführung
des Sensors in Zwei-Leiter-Technik mit einem Ausgangssignal
von 4 bis 20 mA, das von vielen Steuerungen und Anzeigeeinheiten
direkt verarbeitet werden kann. Schutzart IP68 erlaubt den
Einsatz auch bei Ölnebel, Schlamm, Regen, Staub sowie bei hohen
Schock- und Vibrationsbelastungen.
SCHUTZ VOR KOLLISIONEN IN DER
BÜHNENTECHNIK
Die Bühnenleittechnik SYB3.0 von Rexroth unterstützt das
technische Personal bei anspruchsvollen Bewegungsabläufen mit
zwei Bausteinen der Kollisionsüberwachung. Das Anti-Kollisions-
System einerseits erkennt potenzielle Kollisionen im Voraus und
hindert die entsprechenden
Antriebe daran, ihre Fahrt zu
beginnen oder stoppt eine
gestartete Bewegung. Der
Anti-Kollisions-Assistent
andererseits funktioniert
nach einem Prinzip ähnlich
einer Einparkhilfe. Er warnt
vor möglichen Kollisionen
durch ein visuelles Feedback,
das verschiedene Warnstufen
in Abhängigkeit von
Geschwindigkeit und
Abstand bis zur potenziellen
Kollision signalisiert.
www.boschrexroth.com
LAGERDATEN VON INA UND FAG INTEGRIERT
www.abjoedden.de
INSERENTENVERZEICHNIS HEFT 7-8/2017
Bonfiglioli Deutschland, Neuss 17
CONEXA, Präzisionsarmaturen,
Hann. Münden 29
EKOMAT, Karben 29
KASTAS SEALING TECHNOL. EUROPE,
Quickborn 11
KVT-Fastening, Illerrieden 33
LEE Hydr. Miniaturkomp.,
Sulzbach7
MEORGA, Nalbach 59
DER DIREKTE WEG
Montanhydraulik, Holzwickede 13
PH Industrie-Hydraulik,
Sprockhövel5
SF Filter, Villingen-Schwenningen 39
Stauffenberg, Werdohl 19
TRIES, Hydraulik-Elemente,
Ehingen3
WANDFLUH, Frutigen (Schweiz) 21
Beilage:
MEORGA, Nalbach (Teilbelegung)
O+P IM INTERNET: www.oup-fluidtechnik.de
O+P ALS E-PAPER: www.engineering-news.net
O+P-REDAKTION: m.pfister@vfmz.de
WERBUNG IN O+P: a.zepig@vfmz.de
MDA TECHNOLOGIES – FLUIDTECHNIK INTERNATIONAL:
www.en.engineering-news.net
Die Version 03/2017 der Software von Kisssoft enthält jetzt die
aktuellen Lagerdaten aus dem Wälzlagerkatalog von Schaeffler
für die Marken INA und FAG. Die Datenbank verfügt nun
zusätzlich über die rund 7000 Lager, die in dem Katalog aufgeführt
sind. Mit ihnen können Anwender der Software nun
Getriebe entwerfen. Bei dem Update wurde die X-Life Harmonisierung
vollständig berücksichtigt. Für folgende Releases sollen
die Lagerdaten des Herstellers auf dem neusten Stand gehalten
werden.
www.kisssoft.ag
TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT
Dr.-Ing. C. Boes, Böblingen
Dipl.-Ing. M. Dieter, Sulzbach/Saar
Prof. Dr.-Ing. A. Feuser, Lohr a. M.
Dr.-Ing. M. Fischer, Kraichtal
Dr.-Ing. G. R. Geerling, Elchingen
Prof. Dr.-Ing. M. Geimer, Karlsruhe
Prof. Dr.-Ing. habil. W. Haas, Stuttgart
Dr.-Ing. W. Hahmann, Kempen
Prof. Dr.-Ing. S. Helduser, Krefeld
Frau Prof. Dr.-Ing. M. Ivantysynova,
Purdue University
Univ.-Prof. Dr.-Ing. G. Jacobs, Aachen
Dipl.-Ing. M. Knobloch, München
Dr. L. Lindemann, Mannheim
Prof. Dr.-Ing. P. U. Post, Esslingen
Dr.-Ing. K. Roosen, Kaarst
Dr.-Ing. P. Saffe, Hannover
Dr.-Ing. MBA IMD A. W. Schultz,
Memmingen
Dipl.-Ing. E. Skirde, Neumünster
Prof. Dr.-Ing. C. Stammen, Krefeld
Dipl.-Ing. P.-M. Synek, Frankfurt
Prof. Dr.-Ing. J. Weber, Dresden
Der Vorsitzende und stellvertretende
Vorsitzende des Forschungsfonds
Fluidtechnik im VDMA:
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O+P Fluidtechnik 7-8/2017 39

VERBINDUNGSELEMENTE
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL
Was haben Medizinprodukte und Autos
gemeinsam? Beides sind High-Tech-
Entwicklungen, die ohne hochpräzise gefertigte
Bauteile nicht funktionieren. Möglich ist eine
solch genaue Bearbeitung mit den
Werkzeugmaschinen der Grob-Gruppe. Bei der
spanenden Fertigung wirken extrem hohe Kräfte
auf die Werkstücke ein.
Sämtliche Vorrichtungen für die Werkzeug- und Werkstückspannungen
werden daher mit einer ausgefeilten Hydraulik
betrieben. Bei den Hydraulikverbindungen vertraut Grob
auf das Rohrumformsystem VossFormSQR in Kombination
mit der prozesssicheren Umformmaschine VossForm 100. Darüber
hinaus setzt das Unternehmen weitere Komponenten von Voss Fluid
ein, wie leckagesichere Schneidringverschraubungen.
HYDRAULIKVERBINDUNGEN FÜR
WERKZEUGMASCHINEN
Der Name Grob steht international für Werkzeugmaschinen höchster
Präzision. In der Automobilindustrie, im Flugzeugbau, in der
IN DER VERBINDUNG
LIEGT DIE KRAFT
Medizintechnik und in einer Reihe weiterer Branchen genießt das
Familienunternehmen mit Sitz in Mindelheim großes Vertrauen.
Das Produktportfolio gliedert sich in die Bereiche Systemmaschinen,
Universalmaschinen für die spanende Bearbeitung, Anlagen
für die Elektromobilität, komplette Montageanlagen, bestehend
aus modular aufgebauten Bearbeitungszentren und Sondermaschinen,
sowie den Bereich neue Technologien.
Weltweit erwirtschaftet die Grob-Gruppe mit knapp 6 000 Mitarbeitern
auf vier Kontinenten einen Umsatz von rund 1,3 Mrd.
Euro. „Wir stellen hohe Anforderungen an uns selbst und haben
den Anspruch, die Nummer 1 zu sein. Das erfordert ständige technische
Innovationen. Genau das Gleiche erwarten wir auch von
unseren Zulieferern“, erläutert Anton Kuhn, Abteilungsleiter
Fluid-Konstruktion bei Grob.
UNIVERSALMASCHINEN VON GROB
Grob-5-Achs-Universalmaschinen lassen sich in den unterschiedlichsten
Bereichen einsetzen – wie beispielsweise dem Formenund
Prototypenbau mit anspruchsvollen, hochgenauen Geometrien
mit Raumschrägen und Raumbohrungen. Die Werkzeugmaschinen
arbeiten auf einen tausendstel Millimeter genau. Eine solch exakte
Bearbeitung setzt voraus, dass die Werkstücke in komplexen
Spannvorrichtungen positioniert und fixiert werden. Dabei kommt
der Hydraulik eine besondere Bedeutung zu. Sie hat die Aufgabe,
Werkzeuge zu spannen und Gewichte auszugleichen. Außerdem
sorgt sie für die Klemmung von Achsen und Spindeln.
40 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VERBINDUNGSELEMENTE
POINTIERT
DIE VERBINDUNGSELEMENTE MÜSSEN HÖCHSTE
LECKAGESICHERHEIT AUFWEISEN
01
WEITERE ANFORDERUNGEN: EINFACHE HANDHABUNG,
REGELMÄSSIGE PRODUKT- U. MONTAGESCHULUNGEN
MONTAGESICHERHEIT DURCH DEN SCHUTZ
VOR ÜBERMONTAGE
In der Regel wirken bis zu 120 bar auf die Hydraulikverbindungen,
bei Druckspitzen vereinzelt sogar bis zu 300 bar. Rund 70 bis 100 m
Hydraulikleitung sind in den Werkzeugmaschinen der G-Reihe verbaut,
hinzu kommen unzählige Verbindungen. Gemäß den von Grob
definierten Qualitätsstandards müssen die Verbindungselemente
zwischen den einzelnen Hydraulikrohren höchste Leckagesicherheit
aufweisen. „Die Hydraulik ist ein sensibler Bestandteil unserer Werkzeugmaschinen,
denn hydraulische Antriebe sorgen für höchste Präzision
bei den Werkzeugbewegungen. Daher muss die Verbindungstechnik
zuverlässig und dauerhaft leckagefrei sein“, betont Anton
Kuhn. Neben der Leckagefreiheit sind eine einfache Handhabung
und ein attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis weitere Anforderungen,
die Grob an seine Lieferanten von Hydraulikverbindungen stellt.
02
01 Die 5-Achs-Universalmaschinen von Grob lassen sich in
den unterschiedlichsten Bereichen einsetzen – wie beispielsweise
dem Formen- und Prototypenbau
02 Eine exakte Bearbeitung setzt voraus, dass die
Werkstücke in komplexen Spannvorrichtungen positioniert
und fixiert werden – hier kommt die Hydraulik ins Spiel
03 Mehrheitlich setzt Grob die Verbindungslösung
VossFormSQR ein. Dank des besonderen Aufbaus steht sie für
höchste Prozess- und Leckagesicherheit.
04 Die Umformmaschine VossForm 100 formt einfach und
prozesssicher die erforderliche Rohrkontur an
03
ÜBER VOSS FLUID
Die Voss Fluid GmbH ist ein international führender Anbieter
von Fluidtechnik. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in
Wipperfürth und ist mit rund 480 Mitarbeitern Teil der Voss
Holding. Das Produktportfolio umfasst vormontierte
Rohrgeometrien, konfektionierte Schlauchleitungen, Rohrund
Flanschverbindungen, Schlaucharmaturen sowie
nützliches Zubehör für die Stationär- und Mobilhydraulik. Für
Voss Fluid als Entwicklungs- und Systempartner des internationalen
Maschinenbaus liegt der Schwerpunkt auf anwendungsspezifischen
Systemlösungen. Voss Fluid bietet
Kunden alles aus einer Hand: von der Projektierung und dem
Engineering über die Fertigung und Montage bis zu wirtschaftlichen
Logistikleistungen. Mit vier eigenen Vertriebsgesellschaften
in Europa sowie weiteren Präsenzen der
Voss-Gruppe und einem weltweiten Händlernetz gewährleistet
Voss Fluid jederzeit die zuverlässige Distribution ihrer
Systemlösungen.
04
www.voss-fluid.de
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 41

VERBINDUNGSELEMENTE
TITEL
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
EINFACH LECKAGEFREI
Mehrheitlich setzt Grob die Verbindungslösung VossFormSQR
ein. Neben der Qualität war die einfache Handhabung ein ausschlaggebender
Grund. Um eine sichere Verbindung zu erzeugen,
sind nur wenige Arbeitsschritte erforderlich: Zunächst formt die
Umformmaschine VossForm 100 binnen wenigen Sekunden an
das Ende eines Hydraulikrohres eine 24°-Rohrkontur an. Dazu
muss das Rohrende bis zur Anschlagplatte in die Maschine geschoben
werden. Da ein Innendorn am Ende des Stauchkopfes
die Einschnürung des Rohres verhindert, bleibt der Rohrinnendurchmesser
vollständig erhalten und Druckverluste durch Einwölbungen
werden verhindert.
Zusammen mit einer Weichdichtung aus FKM und einer spezifischen
SQR-Funktionsmutter entsteht eine einfache und hochwertige
Verbindung. Besonders die Montagesicherheit durch den Schutz vor
Übermontage ist für Grob ein entscheidender Vorteil des Systems:
Bei der Endmontage schlägt die Stirnseite des mit VossFormSQR umgeformten
Rohrendes gegen den Stutzengrund im Verschraubungskörper.
Beim Anzug der Funktionsmutter werden diese Komponenten
fest miteinander verspannt, wobei ein spürbarer Kraftanstieg
dem Monteur das Erreichen des Montageendes signalisiert.
„Ein Großteil aller auftretenden Leckagen entsteht durch falsche
Montage. Mit VossFormSQR reduzieren wir dieses Risiko entscheidend.
Deshalb ist diese Technik unserer Ansicht nach die sicherste
und beste Verbindung. Auch unsere Mitarbeiter sind mit dem System
zufrieden“, sagt Anton Kuhn. Weltweit hat Grob zwölf Voss-
Form 100 Umformmaschinen im Einsatz.
WEICHDICHTENDE SCHNEIDRINGE
Ergänzend zur Rohrumformung mit VossForm 100 setzt das international
agierende Familienunternehmen auch den weichdichtenden
Schneidring ES-4 aus dem Hause Voss ein. Diesen verbaut
Grob insbesondere in den Systemmaschinen für die Automobilindustrie.
Das Funktionsprinzip basiert auf einer Zwei-Schneiden-
Technologie mit zwei zusätzlichen Weichdichtungen. Die beiden
Weichdichtungen sind eine Besonderheit des ES-4: Mithilfe der
vollständig spaltfrei gekammerten Weichdichtung garantiert der
ES-4 auch bei einem eventuellen Nachlassen der metallischen
Dichtung eine trockene und schwitzfreie Verbindung. Selbst Vibrationen
hält die Verbindung auf diese Weise stand. Die spaltfreie
Kammerung der Dichtung erreicht der Anwender durch die Blockmontage.
Diese vermeidet, dass der Ring zu tief einschneidet – eine
Übermontage wird somit verhindert.
ANSPRUCH AUF DIE NUMMER 1
www.grobgroup.com
Anton Kuhn, Abteilungsleiter
Fluid-Konstruktion
bei der Grob-Werke
GmbH & Co. KG: „Wir
stellen hohe Anforderungen
an uns selbst und
haben den Anspruch, die
Nummer 1 zu sein. Das
erfordert ständige
technische Innovationen.
Genau das Gleiche
erwarten wir auch von
unseren Zulieferern.“
05
ÜBER DIE STIEFEL GMBH
Die Stiefel GmbH ist ein Anbieter von Produkten und
Dienstleistungen im Bereich Hydraulik- und Pneumatikkomponenten,
Schlauchtechnologie, Rohrbiegetechnik,
Aggregatebau und Baugruppenmontage.
Das Unternehmen verfügt über Standorte in
Deutschland und der Schweiz sowie über zahlreiche
Vertriebspartner in Asien. Hauptsitz des 1962
gegründeten Unternehmens ist Neu-Ulm. Zu den
Kunden zählen insbesondere Firmen aus dem
Fahrzeug- und Maschinenbau, sowie Sondermaschinenhersteller
und die Automobilindustrie. Die Stiefel
GmbH ist nach ISO9001ff zertifiziert.
www.stiefel-hydraulik.de
SERVICE UND SCHULUNGEN
Grob schätzt an seinem Partner Voss Fluid nicht nur die hohe Qualität
der Produkte und deren einfache und sichere Handhabung,
sondern auch den Service. „Voss Fluid ist ein agiles Unternehmen
und kundennah aufgestellt“, beschreibt Anton Kuhn. Um die geforderten
kurzen Reaktionszeiten zu gewährleisten, hält Voss Fluid zusammen
mit ihrem Premium-Vertriebs- und -Servicepartner, der
Stiefel GmbH, jeweils einen Teil des benötigten Materials bereit.
Grob profitiert nicht nur von hoher Termin- und Liefertreue, sondern
auch von Produkt- und Montageschulungen. Gemeinsam mit
ihrem Vertriebs- und Servicepartner trainiert Voss Fluid die Monteure
des Maschinenbauers regelmäßig in der korrekten Anwendung
der Voss-Lösungen.
KANBAN-SERVICE DURCH DIE STIEFEL GMBH
Seit mehr als 13 Jahren leistet der Voss-Fluid-Partner Stiefel für
Grob einen Kanban-Service. Dieser ist über ein klassisches Zwei-
Kisten-System mit einer definierten Mindestfüllmenge organisiert.
Dreimal pro Woche tauscht die Stiefel GmbH die Behälter aus. Einmal
pro Woche ist zudem ein Fachmann aus dem Bereich der Hydrauliktechnik
vor Ort und unterstützt Grob in allen Fragen zu den
Voss-Lösungen. „Seit dreizehn Jahren arbeiten wir mit Voss und
Stiefel zusammen. Seitdem sind wir sehr zufrieden mit der Produktqualität
und dem Service, den wir durch diese Partnerschaft
erhalten. Wir wünschen uns, dass das in Zukunft so bleibt“, resümiert
Anton Kuhn von Grob.
Fotos: VOSS Fluid; GROB-WERKE GmbH & Co. KG
www.voss-fluid.de
05 In den Systemmaschinen für die Automobilindustrie
verbaut Grob unter anderem den weichdichtenden
Schneidring ES-4 von Voss Fluid
42 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

NEUER AUFTRITT IN RESPONSIVEN DESIGN
Auf der neuen
Webseite der Dipl.
Ing. K. Dietzel
GmbH, Beerwalde,
finden Kunden
und Interessenten
jetzt Informationen
zum
Unternehmen in
neuem Design.
Der Relaunch war
notwendig geworden,
um die
Homepage an moderne Standards anzupassen; z. B. mit responsivem Webdesign. Die Oberfläche
der Webseite passt sich nun automatisch an verschiedene Endgeräte an. Alle Inhalte
wurden komplett überarbeitet. Dabei lag der Fokus auf der Hervorhebung der beiden Kernbereiche
des Unternehmens: „Standardsortiment“ und „Maßgeschneiderte Lösungen“. Neu
ist auch der separate „Servicebereich“ mit Informationen von Beratung bis Logistik sowie
die „Karriere“ Seite mit offenen Stellenangeboten, Entwicklungsperspektiven, Ausbildung
oder Praktika.
KOMPLETTE OPTISCHE
GRUNDERNEUERUNG
www.dietzel-hydraulik.de
DIE ZUKUNFT DER PNEUMATIK
Mit dem Festo Motion Terminal hat
Festo eine universelle, programmierbare
Plattform für eine hochflexible
und adaptive Automatisierung mit digitalisierter
Pneumatik entwickelt.
„Durch die Verschmelzung von Hardund
Software ist uns ein regelrechter
Technologiesprung gelungen. Während
der dreijährigen Entwicklungszeit
entstand nicht nur eine intelligente
pneumatische Automatisierungsplattform
für die Industrie 4.0, sondern eine Schlüsselinnovation für die Fertigung der Zukunft“,
sagt Dr. Julia Duwe, Leitung Future Motion Solutions Management. Unterschiedlichste
Ventilfunktionen lassen sich flexibel programmieren und über Motion Apps ansteuern.
Das Festo Motion Terminal vereint die Funktionen von rund 50 Einzelkomponenten
und ist Türöffner und Enabler für Unternehmen, die ihre Produktion fit für Industrie
4.0 machen wollen.
www.festo.com/motionterminal
Mit einem neu strukturierten Internetauftritt
und einer optischen Grunderneuerung
in ein ansprechendes, modernes
Design, präsentiert sich Lee Hydraulische
Miniaturkomponenten GmbH. Dank des
responsiven Designs ist lee.de fortan auch
auf Endgeräten wie Tablets und Smartphones
gut zu erfassen. Mit der neuen
Webpräsenz können sich Interessierte sowohl
über das Unternehmen informieren,
als auch über die Produktpalette informieren.
Dazu gehören auch Neu- und Weiterentwicklungen
im Bereich der Miniaturbauweise
sowie Links und Downloads von
Produktdatenblättern. Ein ständig aktualisierter
Messekalender und ein Terminologie-Glossar
für die Produktbeschreibung
runden das neue Online-Angebot ab.
www.lee.de
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 43

VDMA
ELF FORSCHUNGSPROJEKTE
IM ÜBERBLICK
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Am 22. Juni 2017 fanden in Frankfurt am Main
die Informationsveranstaltung und die
Mitgliederversammlung des Forschungsfonds
Fluidtechnik im VDMA statt. Am Vormittag
stellten die Forschungsstellen den aktuellen
Stand von elf laufenden Projekten vor.
Nachmittags folgten unter anderem die Wahl
des Vorsitzenden sowie des stellvertretenden
Vorsitzenden und es standen elf neue
Projektskizzen zur Entscheidung.
Im Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA werden branchenrelevante
Themen aufgegriffen und von den derzeit 57 Mitgliedsunternehmen
im Rahmen der vorwettbewerblichen Gemeinschaftsforschung
bearbeitet. Ziel ist es, die hohe Innovationsdynamik
in der Hydraulik und Pneumatik zu unterstützen und die
Position der deutschen Fluidtechnik als technologischer Weltmarktführer
zu halten.
Wettbewerbsfähig bleiben, erreichte Marktpositionen halten und
nach Möglichkeit auszubauen ist das erklärte Ziel eines jeden Unternehmens.
Dies verlangt große Anstrengungen im Entwicklungs-
und Forschungsbereich, deren alleinige Finanzierung manches
mittelständische Unternehmen überfordern kann. Hieraus entstand
der Gedanke der Gemeinschaftsforschung, den der Forschungsfonds
Fluidtechnik im VDMA aufgegriffen hat und unter
Zurückstellung des Wettbewerbsgedankens betreibt.
Im Forschungsfonds werden industriebezogene Forschungsthemen
diskutiert, formuliert und an ausgewählte Forschungsstellen
vergeben, die dann das jeweilige Vorhaben bearbeiten, in Abstimmung
und Begleitung eines industrieprojektbegleitenden Arbeitskreises.
Die öffentliche Informationsveranstaltung dient dazu, Mitglieder
und interessierte Fachleute aus der Fluidtechnik zu informieren
und über den Stand der laufenden Forschungsvorhaben zu
berichten.
Der folgende Bericht kann natürlich nur punktuell auf die einzelnen
Vorhaben eingehen und größtenteils nur auf die Zielsetzung
und den Stand der Arbeiten hinweisen. Für alle an den kompletten
Berichten interessierte Leserinnen und Leser verweisen wir auf die
Möglichkeit der direkten Kontaktaufnahme mit dem Forschungsfonds
Fluidtechnik im VDMA über die am Ende dieses Berichtes
angegebene Adresse.
ÖFFENTLICHE INFORMATIONSVERANSTALTUNG
Der Vorsitzende des Forschungsfonds Fluidtechnik, Professor Peter
Post, Festo AG & Co. KG, begrüßte die rund 90 Teilnehmerinnen
und Teilnehmer an der Informationsveranstaltung. Über folgende
elf Forschungsvorhaben wurde berichtet:
44 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 45

VDMA
STUDIE INDUSTRIE 4.0 IN DER
FLUIDTECHNIK AM FALLBEISPIEL DER
AUTOMATISIERTEN INBETRIEBNAHME
M. Sc. Raphael Alt, Institut für fluidtechnische Antriebe
und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen
Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 704080
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Zielsetzung:
Gegenstand dieser Studie ist die Analyse relevanter Aspekte bei der
Betrachtung einer Maschine im Kontext von Industrie 4.0. Das erste
Arbeitspaket gibt eine Übersicht über derzeit stattfindende Veränderungen
in der Industrie und identifiziert die vorantreibenden Einflussmechanismen.
Diese basieren nicht nur auf dem technischen
Fortschritt in der Informations- und Kommunikationstechnologie,
sondern auch auf neuen Geschäftsmodellen. Begrifflichkeiten, welche
in diesem Zusammenhang häufig zur Sprache kommen, werden
in einem Glossar aufgelistet und erklärt. Als Basis für eine weiterführende
Analyse des Fallbeispiels wird zum einen der aktuelle Stand
der Inbetriebnahme-Technik erarbeitet und zum anderen die Vision
einer automatisierten Inbetriebnahme beschrieben.
01 Generierung von Wissen und daraus folgende Aktionen
Generierung von Wissen und daraus folgende Aktionen (in Anlehnung an /PLA16/)
Virtuelle Welt
Vernetzen/
Verknüpfen
Bedeutung zuweisen/
Semantik/
Verstehen
Syntax/
Erkennen
Wissen
Informationen
Daten
Zeichen
Domäne C
Domäne B
Domäne A
Flexibles Handeln
Aktion
Reale Welt
Zusammenfassung und Ausblick:
Die folgenden Arbeitspakete dienen der detaillierten Analyse der beschriebenen
Fallbeispiele. Die darin betrachteten Aspekte beinhalten
im Wesentlichen die in der Forschungs-Roadmap aufgezeigten
vier Dimensionen: vertikale Integration, horizontale Integration, Produktlebenszyklus
und Mensch. Jede dieser Dimensionen beleuchtet
relevante Aspekte der Industrie 4.0 am Fallbeispiel der automatisieren
Inbetriebnahme aus unterschiedlichen Perspektiven. Hieraus
soll der Handlungsbedarf abgeleitet werden, der für die Fluidtechnik
Branche und alle beteiligten Firmen besteht, wenn sie an der Hebung
des Potenzials durch Industrie 4.0 beteiligt sein wollen.
Ein großer Teil der Entwicklungen und Innovationen von Industrie
4.0 sind mit dem Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie
in Verbindung zu bringen. Industrie 4.0 lässt viele
Sichtweisen und Interpretationen zu, was beim Sprechen über die
Thematik zu häufigen Missverständnissen führt.
In dieser Studie wurden zunächst die Grundlagen und Potenziale
aus Unternehmenssicht aufgezeigt. Zum Beschreiben der technischen
Umsetzung wird in die Sicht der Feldgeräte gewechselt. Die
meisten neuen Geschäftsmodelle können in der Unternehmenssicht
verortet werden. Hierzu findet sich auch zahlreiche Literatur.
Industrie 4.0 basiert zum einen auf der Beschaffung einer möglichst
umfassenden Wissensbasis, welche zur richtigen Zeit am richtigen
Ort zur Verfügung gestellt wird und zum anderen deren Umsetzung in
die Realität mittels flexibler Aktorik (Bild 1). Zur Vergrößerung
der Wissensbasis gehört eine intensive
Messen/Erfassen/
Detektieren
Datensammlung, -verarbeitung und Vernetzung der
CPS. Zur Verbesserung der Verfügbarkeit und Kommunikation
der Daten und Informationen ist eine
einheitliche Beschreibung notwendig. Zur Erhöhung
der Flexibilität lassen sich Systeme modularisieren
und mit einer serviceorientierten Architektur aufbauen.
Mechanische Funktionen werden, wenn
möglich in die Elektronik und die Software ausgelagert.
Funktionen werden gekapselt und dem Anwender
möglichst einfach zur Verfügung gestellt.
Der weitere Teil der Studie befasst sich mit der
Konkretisierung der angesprochenen Aspekte an
Hand der automatisierten Inbetriebnahme zweier
Fallbeispiele: einer elektrohydraulischen Kompaktachse
und einem pneumatischen 2D-Portalsystem.
Derzeit wird der Stand der Inbetriebnahme im Dialog
mit Vertretern aus der Industrie erfasst und eine Vision
der automatisierten Inbetriebnahme skizziert.
46 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
EFFIZIENTE VERSORGUNGSEINHEIT
FÜR MOBILHYDRAULISCHE SYSTEME
Dipl.-Ing. Lennart Roos, Institut für mobile Maschinen
und Nutzfahrzeuge (IMN) der TU Braunschweig
Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703270
Zielsetzung:
Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in einer Effizienzsteigerung
der hydraulischen Versorgungseinheit mobiler Arbeitsmaschinen
mit stark inhomogenem hydraulischem Leistungsprofil. Dabei
soll eine gleiche oder bessere Dynamik erreicht werden als mit konventionellen,
mechanisch-hydraulisch geregelten Verstellpumpen.
Diese dient für das Vorhaben stets als Referenz. Im Projekt soll keine
neuartige Pumpenkonstruktion entwickelt oder untersucht werden,
sondern es soll die Reduzierung komponentenspezifischer Verluste
durch einen systemtechnischen Ansatz erreicht werden. Als Beispielapplikation
wurde für das Projekt ein Traktor der 100-kW-Leistungsklasse
ausgewählt, weil diese Maschinen vielfältige Arbeitsaufgaben
mit nennenswertem hydraulischem Leistungsanteil ausweisen.
Prüfstandsaufbau mit Verteilergetriebe und den eingesetzten Pumpen
02
Zusammenfassung und Ausblick:
Der zentrale Ansatz besteht in einer Aufteilung des Fördervolumens
einer (großen) Verstellpumpe auf zwei (kleinere)
Pumpen, sodass temporär nicht benötigtes Fördervolumen
in einer Parallelschaltung deaktiviert werden kann.
Durch den Einsatz verschiedener Baugruppen ist eine
Vielzahl verschiedener Architekturen möglich. Im projektbegleitenden
Arbeitskreis wurde der Fokus auf drei Konzepte
gelegt, welche ausschließlich aus Pumpenparallelschaltungen
zweier Einheiten mit/ohne Wellenkupplung
bestehen.
Zur Untersuchung der beschriebenen Zwei-Pumpenkonzepte
wurde am IMN ein Prüfstand (Bild 2) aufgebaut,
an dem auch die Validierungsversuche zum Abgleich mit
der Simulation durchgeführt werden. Der Aufbau umfasst
drei Verstellpumpen in Schrägscheibenbauweise sowie
eine Innenzahnradpumpe, die alle auf eine zentrale Systemleitung
geführt werden. Da auf vorhandene Pumpen
zurückgegriffen wird, die zum Teil nicht durchtriebsfähig
sind, wird ein lastschaltbares Verteilergetriebe eingesetzt,
um weiterhin auch die Kupplungsfunktion darzustellen.
Die erzielte Charakteristik erfüllt nur qualitativ die Erwartungen,
da die minimalen quantitativen Vorteile keinen
Einsatz eines Doppelpumpensystems rechtfertigen.
Die ermittelte Größenordnung stimmt den ersten Messungen
zufolge mit der Simulation überein. Bevor eine abschließende
Bewertung sowie ein Abgleich mit der Simulation vorgenommen
wird, werden zwecks statistischer Absicherung noch weitere
Messreihen gefahren. Messergebnisse für die beiden weiteren Konzepte
liegen aktuell noch nicht vor. Für eines der beiden wird ein besseres
Effizienzverhalten für geringe Volumenströme erwartet, weil
durch die abgekuppelte Pumpe keinerlei Schleppverluste anfallen.
Gegenwärtig liegt der Fokus der Tätigkeiten auf der Versuchsdurchführung
der Zweipumpensysteme mit und ohne Kupplungsfunktion.
Neben der Versuchsdurchführung und -auswertung stehen
noch die Validierung der Simulationsmodelle sowie die Bewertung
am Beispiel der gewählten Applikation aus. Der Abschluss dieser
Aufgaben komplettiert die aktuellen Aufgaben und mündet
schließlich in den Abschlussbericht.
Prüfstandsaufbau mit Verteilergetriebe und den eingesetzten Pumpen
Lamellenkupplung
Verteilergetriebe
E-Maschine
Pumpe 1
Pumpe 4
Pumpe 3
Pumpe 2
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 47

VDMA
SIMULATIONSGESTÜTZTE THERMISCHE
ANALYSE DER SPALTSTRÖMUNGEN IN EINER
AXIALKOLBENPUMPE ZUR VERBESSERUNG
IHRES SCHMIER- UND LECKAGEVERHALTENS
M. Sc. Ahmed El Shorbagy, Institut für Fluidtechnik (IFD)
der TU Dresden
Förderung: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V.
(AiF) aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi);
Nr. 18975 BR/1
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Zielsetzung:
Für eine hohe Energieeffizienz moderner Hydrauliksysteme müssen
insbesondere die Teillastwirkungsgrade der eingesetzten Verdrängereinheiten
verbessert werden. Der tribologische Kontakt Zylindertrommel-Steuerspiegel
verursacht die größten Anteile an Leckagen
und Drehmomentverlusten durch Reibung in Axialkolbenpumpen.
Die optimale Auslegung dieses Tribokontaktes ist deshalb
der Schlüssel zur Steigerung der Teillasteffizienz. Dabei müssen neben
der hydrostatischen und hydrodynamischen Abstützung
druck- und temperaturabhängige Bauteilverformungen und Fluidstoffdaten
berücksichtigt werden.
Zusammenfassung und Ausblick:
Ziel des Forschungsprojektes ist die experimentelle und numerische
Untersuchung des Spalts zwischen Zylindertrommel und
Steuerspiegel. Da derzeit der Industrie dazu kein geeignetes Spalt-
Berechnungswerkzeug zur Verfügung steht, soll im Projekt ein auf
Ergebnis des entwickelten Mehrfeldkopplungsmodells
03
Ergebnis des entwickelten Mehrfeldkopplungsmodells
Z
Heat: Temperature [C]
80
40
Z
2-Wege-Fluid-Struktur-Interaktion basierender Simulationsansatz
entwickelt werden, der in der Lage ist, die im Spalt auftretenden
thermischen sowie strömungstechnischen Vorgänge zu beschreiben.
Die Anhebung der Teillasteffizienz von Verdrängereinheiten
durch verringerte Reib- und Leckageverluste in den tribologischen
Kontaktpaarungen stellt einen interessanten Forschungsgegenstand
zur Erfüllung der Anforderungen moderner Hydrauliksystemarchitekturen
dar. Dabei ist der optimale Einsatz von Verdrängersteuerungen
systemseitig und die Minimierung von Reibung und
Leckagen pumpenseitig der Schlüssel zur Effizienzsteigerung, insbesondere
für Teillastbetriebspunkte. Hierfür werden bisher iterative
Konstruktionsanpassungen auf der Basis zeitaufwendiger und
kostenintensiver Versuchsreihen mit Prototypen durchgeführt.
Im Forschungsprojekt wird ein Mehrfeldkopplungsmodell
(Bild 3) auf der Basis kommerzieller Software zur Spaltberechnung
entwickelt, welches es gestattet, die Konstruktionsanpassungen virtuell
zu testen sowie die Erweiterung der Betriebsbereiche von Axialkolbenpumpen
zu prüfen. Das virtuelle
Prototyping kann aufwendige Versuchsreihen
ersetzen und somit signifikant
zur Zeit- und Kostenersparnis
Stress: Displacement Z [um] beitragen.
33.9201
Der im Rahmen des Vorhabens untersuchte
Einsatz ermöglicht durch eine
umfangreiche Messdatenbasis ein
vertieftes Verständnis der thermischen
Wechselwirkungen im Spalt
zwischen Zylindertrommel und Steuerspiegel.
Dabei werden die Messungen
für die Modellvalidierung und
-23.8186
gegebenenfalls zur Nachkalibrierung
von Rand- und Anfangsbedingungen
des Modells genutzt. Künftig soll im
Ergebnis des Vorhabens ein Katalog
konstruktiver und betriebsstrategischer
Gegenmaßnahmen zur Anwendung
auch auf andere Pumpen als
die im Projekt untersuchten entwickelt
werden.
48 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
ELEKTROHYDRAULISCHE KOMPAKT-
ANTRIEBE MIT SCHALTBARER ÜBER-
SETZUNG
Dipl.-Ing. Giacomo Kolks, Institut für Fluidtechnik (IFD)
der TU Dresden
Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703490
Zielsetzung:
Ziel des Forschungsvorhabens ist die systematische Erarbeitung
von Strukturen zur Umsetzung einer schaltbaren Übersetzung in
elektrohydraulischen Kompaktantrieben mit hermetisch abgeschlossenem
Ölkreislauf. Zur Wahrung der Kompaktheit der Antriebe
wird eine einseitig ausfahrende Kolbenstange als Randbedingung
festgelegt. Eine strukturelle Herausforderung besteht in
der Kompensation des Pendelvolumens, welches durch die einseitige
Kolbenstange entsteht, und der Kombination mit Prinzipien
zur Umschaltung der Übersetzung.
Zusammenfassung und Ausblick:
Um dem Anwender die Vorteile durch Einsatz umschaltbarer Übersetzung
in seiner spezifischen Applikation aufzuzeigen, ist zunächst
eine Methodik zur Abschätzung des Downsizing-Potenzials
zu erarbeiten. Diese Methodik lässt Rückschlüsse auf die optimal
umzusetzenden Übersetzungsverhältnisse zu.
Systemtechnisch stellt eine diskrete Umschaltung der Getriebeübersetzung
eine Unstetigkeit dar. Es besteht die Herausforderung,
die Umschaltung derart zu gestalten, dass keine Anregung der Maschine
erfolgt. Insbesondere bei Prozessen, bei denen die Umschaltung
während der Bewegung erfolgt, darf der Umschaltvorgang
nicht störend auf den Prozess einwirken. Eine geeignete Ventilstruktur
zur Umsteuerung sowie eine Ansteuerungsstrategie für
den geregelten Antriebsmotor und die Umsteuerventile sind zu
entwickeln.
Für definierte Antriebsaufgaben sind die Potentiale gegenüber
elektromechanischen und herkömmlichen elektrohydraulischen
Achsen unter den Aspekten Baugröße, Massen, Energieeffizienz
und Regelgüte klar herauszustellen.
Das laufende Forschungsvorhaben zielt darauf ab, elektrohydraulische
Kompaktantriebe (Bild 4) mit einer umschaltbaren
Übersetzung auszustatten, die gegenüber elektromechanischen
Antrieben ein Downsizing des elektrischen Antriebs erlauben soll.
Dazu wurde eine Systematik entwickelt, die es zunächst erlaubt,
die prinzipiellen Vorteile in Bezug auf das Downsizing der elektrischen
Antriebskomponenten abzuschätzen. Lösungsräume zur
diskreten Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses wurden
systematisch aufgespannt und relevante Konzepte für Systeme
mit abgeschlossenem Ölkreislauf synthetisiert. Im weiteren Projektverlauf
werden Vorzugsvarianten für die Untersuchung im
Versuch definiert und entsprechende Demonstratoren entwickelt.
Diese werden auf ihre dynamischen Eigenschaften und ihr Umschaltverhalten
untersucht, um sie für verschiedene Anwendungen
zu qualifizieren.
04
Beispiele für Systemlösungen umschaltbarer elektrohydraulischer
Kompaktantriebe
Generatorisch diskrete Umschaltung
Aktorisch diskrete Umschaltung
M
3~
A 1
A 2
A 3
A 4
04
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 49

VDMA
BETRIEBSBEREICHSERWEITERUNG
HYDROSTATISCHER KOMPONENTEN
FÜR DEN EINSATZ MIT WASSER-
HALTIGEN DRUCKFLÜSSIGKEITEN
Dipl.-Ing. Dominik Krahl, Institut für Fluidtechnik (IFD)
der TU Dresden
Förderung: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V.
(AiF) aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi);
Nr. 18491 BR/1
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Zielsetzung:
Im Fokus des Forschungsprojektes stehen zwei zentrale Ziele:
Erstens sind die Ursachen und Wirkungen des durch Kavitation bedingten
Erosionsverschleißes in HFC-Komponenten experimentell
aufzuarbeiten und zu bewerten. Zweitens sind den Komponentenentwicklern
ein CFD-gestütztes Simulationswerkzeug sowie konstruktive
Lösungsansätze zur Verbesserung der strömungskritischen
Bereiche ihrer HFC-Komponenten nutzbar zu machen.
Zusammenfassung und Ausblick:
Schwerentflammbare HF-Flüssigkeiten werden in einigen Industriezweigen,
die ein erhöhtes Zündrisiko aufweisen, gesetzlich gefordert.
Dabei hat sich in Deutschland die Untergruppe der HFC-
Flüssigkeiten etabliert. Aufgrund einiger fluidspezifischer Eigenschaften
wird jedoch der Betriebsbereich von HFC-Komponenten
im Vergleich zu herkömmlichen Mineralöl-Komponenten stark
eingegrenzt. Die Kavitationsfreudigkeit von HFC-Flüssigkeiten und
die damit verbundene Kavitationserosion bei Überschreiten der zulässigen
Betriebsgrenzen sind dabei als besonders kritisch zu bewerten.
Für eine wirtschaftliche Entwicklung von HFC-Komponenten
fehlen jedoch bisher eine systematische Aufarbeitung der HFCspezifischen
Kavitationseigenschaften
sowie eine effiziente
Möglichkeit der simulationsgestützten
Vorhersage der Kavita-
05
tionserosion. An diese Defizite
knüpft das Vorhaben der Betriebsbereichserweiterung
von
HFC-Komponenten an.
Um eine simulationsgestützte
Abbildung der Strömungsvorgänge
zu ermöglichen, erfolgte
zunächst die Stoffwertbestimmung
der dafür relevanten Stoffparameter.
Dabei steht die Analyse
des Kavitationsverhaltens
der HFC-Flüssigkeit im Fokus.
Erste experimentelle Untersuchungen
zeigen ein im Vergleich
zu herkömmlichem Mineralöl deutlich geringeres Luftlösevermögen
von HFC. Das experimentell erfasste zeitliche Verhalten der
Gasausscheidung wird zur Parametrierung des Gaskavitationsmodells
genutzt.
Die experimentelle Kavitationserosionsanalyse bildet die Grundlage
für eine spätere Entwicklung eines simulationsgestützten Erosionsmodells.
Entsprechende Erosionsversuche wurden mit dem
Referenzmedium HLP an zwei hydrauliktypischen Geometrien abgeschlossen
(Bild 5). Dabei wurde neben dem Schädigungsbereich
und dem Volumenabtrag der jeweiligen Erosionsversuche auch der
Betriebspunkt einsetzender Kavitationserosion bestimmt. Die Analyse
der Erosionsproben erfolgte dabei unter anderem mittels 3D-
Profilometer.
Aktuell befindet sich der Prüfstand zur Untersuchung der hydrauliktypischen
Komponenten im Umbau, um eine HFC-Eignung
zu gewährleisten. Nach Abschluss der Umbaumaßnahmen werden
die Versuche analog zum Referenzmedium HLP mit HFC durchgeführt.
Parallel dazu erfolgt die Entwicklung der Kavitations- und Kavitationserosionsmodelle.
Diese werden im Anschluss zur simulationsgestützten
Ableitung von Maßnahmen zur Betriebsbereichserweiterung
von HFC-Komponenten herangezogen.
Beispiel der der Kavitationserosionsschäden an an der der Erosionsprobe des des Pumpenmodells
nach nach abgeschlossenem Erosionsversuch mit mit HLP HLP
Beispiel der Kavitationserosionsschäden an der Erosionsprobe des Pumpenmodells
nach abgeschlossenem Erosionsversuch mit HLP
Montierte Erosionsprobe
des des ebenen ebenen Pumpenmodells
Kavitationserosion auf auf
den den Flächen Flächen A 1
und A 1
und A 2
A 2
nach nach Erosionsversuch
50 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
ANALYTISCHE STRÖMUNGSKRAFT-
BERECHNUNG VON LÄNGS-
SCHIEBERVENTILEN
Ing. Patrik Bordovsky, Institut für fluidtechnische
Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen
Förderung: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V.
(AiF) aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi);
Nr. 18569 N/1
Zielsetzung:
Die durch das strömende Fluid verursachte Strömungskraft soll
im Rahmen dieses Forschungsvorhabens untersucht werden. Das
Ziel ist es, die Strömungskraft in Abhängigkeit der verschiedenen
Betriebsparameter sowie geometrischen Gegebenheiten analytisch
beschreiben zu können. Um die gewonnenen Erkenntnisse
in der Praxis einsetzen zu können, werden die mathematischen
Modelle in MS-Office umgesetzt, sodass zur schnellen Auslegung
des Aktors ein einfach zu verwendendes Tool entsteht.
06
Geometrien der untersuchten Schieber
SmSK
Geometrien der untersuchten Schieber
Form der Steuerkante
SmS SmF SmR
Form der Steuerkerben
SmRK SmAK SmTK
Zusammenfassung und Ausblick:
Im vorliegenden Bericht werden die Motivation, der Lösungsweg
und der aktuelle Stand der Arbeiten zur Untersuchung der Strömungskräfte
von Längsschieberventilen dargelegt. Die folgenden
Projektergebnisse wurden bereits erzielt:
Ein analytisches Modell zur Strömungskraftberechnung wurde hergeleitet
und anhand von Messdaten für einfache Ventilgeometrien
validiert. Es wurde gezeigt, dass die Strömungskraftberechnung mit
Variablen der Strömungswinkel und des Durchflusskoeffizienten
zuverlässig berechnet werden kann.
Die für die Strömungskraftberechnung notwendigen Strömungswinkel
und Durchflusskoeffizienten wurden für verschiedene Schiebergeometrien
(Bild 6) und jeweils beide Strömungsrichtungen ermittelt.
Dabei wurden physikalische und geometrische Parameter
mit der Methode „Design and Analysis of Simulation Experiments“
variiert und deren Einfluss auf die Strömungswinkel und die Durchflusskoeffizienten
bestimmt.
Es wurden Strömungskräfte von
Industrieventilen gemessen und diese
mit den berechneten verglichen.
Aus dem Vergleich für das Ventil V1
der Firma H1 ergab sich, dass das
analytische Modell der Strömungskraft
für die untersuchten Industrieventile
eingeschränkt verwendet
werden kann. Die Abweichungen
sind vor allem auf die Komplexität
der Schiebergeometrie und die Ungültigkeit
der Annahmen für die Strömungskraftberechnung
zurückzuführen.
Eine Untersuchung der Strömungskraftberechnung
realer Ventilgeometrien
wäre daher notwendig,
da die Steuerkante oft aus mehreren
einfachen Geometrien besteht.
Es wurde ein Excel-Werkzeug entwickelt,
um die Strömungskraft effizient
berechnen zu können. Dabei
wurden drei Eingabe-Möglichkeiten
implementiert. Das Excel-Werkzeug
eignet sich zum Beispiel für eine
Vorauslegung von Ventilen.
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 51

Modellbildung
Flussdichte B
FEM
Simulation
VDMA
SENSORGERECHTE KONSTRUKTION
ELEKTROMAGNETISCHER
VENTILAKTOREN
Dipl.-Ing. Thomas Kramer, Institut für Fluidtechnik (IFD)
der TU Dresden
Förderung: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V.
(AiF) aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi);
Nr. 19093 BR/1
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Zielsetzung:
Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung der sensorlosen Positionsbestimmung
von elektromagnetischen Ventilaktoren durch die gezielte
Anpassung der Magnetgestaltung und der Ansteuerung. Der
Informationsgehalt soll erhöht werden, indem der Arbeitsbereich
bzw. die Genauigkeit der Positionsbeobachtung maximiert wird.
07 Aktuelle Aktuelle Arbeiten Arbeiten zur Modellbildung zur Modellbildung und FEM-Simulation und FEM Simulation
Beispielaktoren
• elektrische Leitfähigkeit κ
• Magnetkennlinien B (H)
Parametrierung
3D
3D
Feldstärke H
2D
2D
Zusammenfassung und Ausblick:
Der Entwicklungsstand elektromagnetischer Aktoren ist bereits auf
einem hohen Stand, jedoch noch nicht vollständig ausgeschöpft.
Für die stetig steigenden Anforderungen bezüglich Sicherheit, Verfügbarkeit,
Lebensdauer und Komfort rückt die sensorische Erfassung
von charakteristischen Ventilgrößen zunehmend in den Fokus.
Um gleichzeitig der Miniaturisierung und Robustheit Rechnung
zu tragen, kann über die inhärenten Zusammenhänge eines
Elektromagneten beispielsweise die Ankerposition mit einfacher
Strom- und Spannungsmessung beobachtet werden. Elektromagnetische
Ventilaktoren sind derzeit vorrangig für deren Aktorfähigkeit
ausgelegt. Die gezielte Ausprägung der inhärenten Zusammenhänge
in Form der Sensorfähigkeit blieb bisher unberücksichtigt.
Nur mit der gezielten Weiterentwicklung kann das Potenzial von
Ventilaktoren weiter ausgeschöpft werden.
Der Fokus des Projekts ist die gezielte Weiterentwicklung elektromagnetischer
Ventilaktoren hinsichtlich ihrer Sensorfähigkeit. Dazu
wird exemplarisch an zwei Beispielaktoren, die für die Fluidtechnik
repräsentativ sind, eine systematische Verbesserung der Sensoreigenschaften
gezeigt. Aktuell werden zu zwei ausgewählten Beispielaktoren
FEM-Simulationsmodelle aufgebaut, die die relevanten
Einflüsse von Sättigung, magnetischer Materialhysterese und Wirbelstrom
abbilden (Bild 7). Problemstellen, die zu einer unzureichenden
Positionsbeobachtung führen, werden anschließend identifiziert.
Im Folgenden werden Lösungen aufgezeigt, um den Arbeitsbereich
der Positionsbeobachtung zu erhöhen sowie um parasitäre
Effekte, die zu Mehrdeutigkeiten der Positionsbeobachtung führen,
zu reduzieren. Die Lösungen werden gezielt
Kennfelder des
induktiven
Verhaltens
an den Problemstellen der Beispielaktoren
angewandt und simulationsgestützt untersucht.
Dazu werden Gestaltungsmaßnahmen
und Werkzeuge entwickelt, um das Vorgehen
an anderen elektromagnetischen Ventilaktoren
zielorientiert anwenden zu können. Das
erreichte Verbesserungspotenzial der Sensorfähigkeit
wird mit Hilfe eines aufzubauenden
Demonstrators validiert. Die Ansteuer- und
Auswertealgorithmen werden bezüglich der
verbesserten Positionsbeobachtung mit dem
Fokus einer praxistauglichen industrienahen
Nutzung weiterentwickelt.
Im Ergebnis steht sowohl das Verbesserungspotenzial
beispielhaft dargestellt an
zwei ausgewählten repräsentativen Ventilaktoren
als auch eine Methodik, die eine einfache
Übertragung an weitere Aktoren zulässt.
Darüber hinaus werden weitere Anwendungsgebiete
unter Nutzung der verbesserten
Positionsbeobachtbarkeit erschlossen.
52 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
ENERGIEEFFIZIENTE KONZEPTE ZUR
DRUCKWANDLUNG IN DER PNEUMATIK
M. Sc. Elvira Rakova, Institut für Fluidtechnik (IFD)
der TU Dresden
M. Sc. Stephan Merkelbach, Institut für fluidtechnische
Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen
Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA;
FKM-Nr. 703461/703462
Zielsetzung:
Pneumatische Antriebe kommen in großen Stückzahlen für den automatisierten
Betrieb heutiger Produktionsanlagen zum Einsatz,
wobei sie Antriebsaufgaben mit sehr unterschiedlichen Anforderungen
und Parametern lösen. Im Vergleich zu anderen Antriebstechnologien
zeichnen sie sich durch eine hohe Robustheit und
niedrige Anschaffungskosten, Wartungsfreundlichkeit und einen
geringen Installationsaufwand aus..
Zusammenfassung und Ausblick:
Im Rahmen des Projekts werden durch Ausnutzung von Analogien
zur Hydraulik und Elektrotechnik neuartige Konzepte zur energieeffizienten
Druckwandlung in der Pneumatik entwickelt und untersucht.
Die Entwicklungsstrategie zielt auf die Überführung bestehender,
energieeffizienter Konzepte aus den Bereichen der elektrotechnischen
Schaltwandler und hydraulischen
Transformatoren in
pneumatische Systeme ab.
Zur Erfüllung der Zielstellung werden
verschiedene für die Übertragung geeignete
Konzepte simulationstechnisch
analysiert und bewertet. Die Lösungsvarianten
werden hinsichtlich ihrer funktionalen
Eignung und ihres Potenzials zur
Effizienzsteigerung gegenüber konventionellen
Systemen untersucht. Jeweils ein
Konzept zur Druckerhöhung und -reduzierung
wird als Demonstrator aufgebaut
und vermessen. Im Ergebnis soll
das Potenzial zur Weiterentwicklung
und wirtschaftlichen Verwertbarkeit der
Konzepte beurteilt werden.
Ziel des vorgestellten Projekts ist es,
durch Übertragung von Wandlungsprinzipien
aus der Elektrotechnik und der
Hydraulik auf die Pneumatik die Effizienz
der lokalen Druckanpassung gegenüber
den derzeit genutzten Druckminderern
und -boostern zu erhöhen.
Das IFAS untersucht die Übertragung von Hydrotransformatorkonzepten
aus der Hydraulik in die Pneumatik. Diese nutzen jeweils
einen Kompressor und einen Druckluftmotor, welche auf einer
gemeinsamen Welle laufen (Bild 8). Sie bieten die Möglichkeit
eines erhöhten Massestroms bei abgesenktem Druck oder aber einer
Druckerhöhung bei geringerem Massestrom hinter dem Transformator.
Am IFD wurde die Umsetzung elektrischer Schaltwandlerprinzipien
in die Pneumatik untersucht. Durch die Simulation verschiedener
zur Druckerhöhung bzw. zur Druckabsenkung geeigneter
Schaltwandlerkonzepte wurden funktionsfähige Schaltungen
sowie Konstruktions- und Befüllparameter identifiziert.
Auf Basis der Simulations- und Optimierungsergebnisse wurden
im dritten Arbeitspaket an beiden Instituten jeweils Funktionsmuster
aufgebaut, anhand derer die Umsetzbarkeit der Prinzipien
für die Nutzung in realen Druckluftsystemen dargestellt wurde.
08 Schematische Schematische Darstellung Darstellung des Konzepts des aus Konzepts getrennten aus Einheiten getrennten Einheiten
p Vers
p Umg
p Vers
p Umg
SV M,ein
SV M,aus
Variation des
Schaltpunkts
CV K,ein
CV K,aus
V M,OT
V M,UT
V K,OT
V K,UT
p Ziel
p Vers
p Ziel
p Vers
Variation des
Schaltpunkts
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 53

VDMA
ANALYSE DER SCHALLEMISSION
PNEUMATISCHER KOMPONENTEN
M. Sc., M. Sc. Maximilian Waerder, Institut für fluidtechnische
Antriebe und Steuerungen (IFAS) der RWTH Aachen
Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703290
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Zielsetzung:
Das vorgestellte Projekt beinhaltet die Untersuchung der Entstehung
und Ausbreitung der Schallemission von pneumatischen
Komponenten. Die Forderung nach der Einhaltung von Grenzgeräuschpegeln
ist inzwischen gesetzlich verankert, da Lärmbelästigung
erwiesenermaßen zu psychologischen wie auch physiologischen
Beschwerden führt. Die Pneumatik steht durch die Verwendung
des Druckmediums Luft und die damit verbundenen Kompressions-
und Expansionsvorgänge in direktem Zusammenhang
mit der Entstehung von Luftschall. Durch eine Interaktion von Fluidströmung
und Starrkörperdynamik ist ein weiterer Schallentstehungsmechanismus
durch den sogenannten Körperschall gegeben.
Zusammenfassung und Ausblick:
Ziel des Forschungsvorhabens ist daher ein genormtes Messverfahren
zu verwenden, um pneumatische Komponenten zu vermessen
und Produkte mit hohem Reduktionspotenzial zu definieren. Nach
09Stationäre Strömungssimulation eines 2/2 Wege Proportionalventils
Stationäre Strömungssimulation eines 2/2-Wege-Proportionalventils
Netz
Modell
Turbulenzmodell
k-omega SST
Randbedingungen
Fluid: Luft (kompressibel)
Einlass: p 1
= 1,77 bar
Auslass: p 2
= 1,68 bar
Validierung
Q O,sim
= 883,36 Nl/min
Q 0,mess
= 807,2 Nl/min
Ergebnisse
Δp = 0,09 bar
ṁ = 0,0174 kg/s
v max
= 219,9 m/s
den Empfehlungen durch ISO 3740 wurde die Schallmessung nach
ISO 3744 als geeignet klassifiziert. Zur Einordnung und methodischen
Anwendung der Schallmessung wurde eine erste Messreihe
von unterschiedlichen Schalldämpfern im institutseigenen
Schallmessraum durchgeführt. Dabei wurden die Randbedingungen,
welche zur Anwendbarkeit und Gültigkeit der Messung
eingehalten werden müssen, aufgezeichnet und überprüft. Die notwendigen
Umgebungs- und Fremdgeräuschkorrekturwerte wurden
bestimmt und bei der Ermittlung des gemittelten, A-bewerteten
Gesamtgeräuschpegels berücksichtigt.
Die Messungen haben ergeben, dass eine freie Entlüftung zu
Lärmpegeln bis 80 dB(A) führt, was oberhalb vorgeschriebener
Grenzwerte liegt. Auch wenn die Verwendung handelsüblicher
Schalldämpfer zur Pegelreduktion führt, ist kritisch zu bewerten,
dass komplexere und größere pneumatische Antriebe bei höheren
Systemdrücken und -volumenströmen zu einer signifikanten Steigerung
des Gesamtgeräuschpegels führen können. Darüber hinaus
bestehen die meisten pneumatischen Anlagen aus
mehreren Komponenten, die jeweils eine Quelle
von Schallemission darstellen. Die Einflüsse der
Systemparameter (wie z. B. Systemdruck, Bewegungsrichtung,
Lastmasse und Einstellung der Endlagendämpfung)
konnten anhand ausgewählter
pneumatischer Linearantriebe evaluiert werden.
Das Simulationsmodell, welches die Strömungsgrößen
des Luftstroms mit den Schwingungsgrößen
der Ventilstruktur und der umgebenden Luft verknüpft,
konnte für ein ausgewähltes Beispiel eines
2/2-Wege-Proportionalventils geschlossen werden
(Bild 9). Die Simulation hat gezeigt, dass der Rechenaufwand
selbst für kleine Komponenten nicht
tragbar ist, da für das gesamte Hörspektrum eine
Rechenzeit von über vier Jahren auf einem Standardsimulationsrechner
erreicht wird. Deshalb sollen
im letzten Projektteil alternative Verfahren zur
Bestimmung des Schallfeldes untersucht werden,
um eine wirtschaftliche Methodik zu etablieren, die
sinnvoll in den Konstruktionsprozess eingebunden
werden kann.
54 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
EINFLUSS VON MOLEKÜLSTRUKTUR
UND ADDITIVEN AUF DIE GLEITLÄNGE
IN DER HYDRODYNAMISCHEN
SCHMIERUNG
M. Sc. Tobias Corneli, Institut für Fluidsystemtechnik
(FST) der TU Darmstadt
Förderung: Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA; FKM-Nr. 703410
Zielsetzung:
Hydraulikflüssigkeiten dienen der Kraftübertragung. Zur Erfüllung
dieser Aufgabe werden in der Fluidtechnik überwiegend mineralölbasierte
Hydraulikflüssigkeiten eingesetzt. Neben der Aufgabe der
Kraftübertragung werden dem Hydraulikfluid zusätzliche Aufgaben
zuteil wie Schmierung, Kühlung oder Transport von Verunreinigungen.
Um all diese Aufgaben erfüllen zu können, bestehen typische
Hydrauliköle aus einem Basisöl und verschiedenen Additivpaketen.
Zusammenfassung und Ausblick:
Die tribologischen Eigenschaften von Hydraulikflüssigkeiten werden
heute noch allein durch die kinematische Viskosität des Basisöls
spezifiziert. Dessen ungeachtet und ungeachtet von Ölspezifikationen
nach geltenden Normen, kommt es bei Bauteilprüfungen,
z. B. an Schrägscheibenpumpen, bei der Verwendung konkurrierender
Öle gleicher Spezifikation zu gänzlich unterschiedlichen Ergebnissen.
Bei diesen Tests treten sowohl Versagen nach wenigen
Betriebsstunden als auch Durchläufer auf. An diesen Ergebnissen
wird deutlich, dass die bestehende Spezifizierung von Hydraulikflüssigkeiten
nicht ausreichend ist, um das tribologische Verhalten
eines Hydrauliksystems praxistauglich hinsichtlich Reibung und
Verschleiß zu beschreiben.
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurden systematische
Messungen zur Bestimmung der Gleitlänge in Abhängigkeit der
Temperatur für ein Polyalphaolefin (PAO) 6 durchgeführt. Der stochastische
Fehler der Einzelmessung konnte durch Wiederholungsmessungen
auf 8 nm reduziert werden. Durch das an der TU
Darmstadt entwickelte Kalibrationsverfahren für Absolutmessungen
mit kapazitiven Abstandssensoren in Öl konnte erstmals
die Gleitlänge für das technische System Stahl/PAO/Stahl in einem
Temperaturbereich von 10 bis 60 °C gemessen werden. Die Gleitlänge
nimmt mit zunehmender Temperatur von 950 ± 200 nm bei
10 °C auf 350 ± 200 nm bei 60 °C ab.
Im Rahmen des Projekts konnte erstmals gezeigt werden, dass
die Gleitlänge in Abhängigkeit der Temperatur durch eine Arrhenius-Beziehung
beschrieben werden kann (Bild 10). Der Forschungsstelle
ist auch kein anderes Experiment bekannt, in dem
systematische Messungen zur Temperaturabhängigkeit der Gleitlänge
durchgeführt wurden.
Im Folgenden wird nun systematisch der Projektplan abgearbeitet.
Die Restlaufzeit des Projekts beträgt noch neun Monate. Laut Projektplan
sollten aktuell die Variationen der Additivierung vermessen
werden. Momentan werden noch die Basisöle vermessen. Dieser
Projektverzug stellt aber infolge der Automatisierung kein Problem
dar. Durch die Vollautomatisierung ist es möglich pro Monat
für 2,5 unterschiedliche Öle Arrhenius-Beziehungen zu messen,
das macht bei neun Monaten Restlaufzeit 22 Ölvariationen. Bei den
ursprünglich veranschlagten sechs Wochen pro Ölspezifikation wären
im Rahmen des Projektes ohne die Automatisierung lediglich
17 Variationen möglich gewesen.
10
VERSCHIEBUNGSFAKTOR ,
Arrhenius-Beziehung für Gleitlänge und
dynamische Viskosität
Arrhenius-Beziehung für Gleitlänge und
dynamische Viskosität
101 PAO 6
T 0 =313.15 K
log ( )
( 0 ) = 1 1 −
0
10 0
log ( )
( 0) = 1 1 −
0
2.8 3 3.2 3.4
x10-3
10 -1
1/TEMPERATUR in 1/K
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 55

VDMA
EINFLUSS DER OBERFLÄCHENRAUHEIT
VON HYDRAULIKSTANGEN AUF
REIBUNG UND LECKAGE
M. Sc. Mario Stoll, Institut für Maschinenelemente (IMA)
der Universität Stuttgart
Förderung: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V.
(AiF) aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie
(BMWi); Nr. 18054N/1
FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Zielsetzung:
Das Verständnis des Abdichtmechanismus von Hydraulikstangendichtungen
beruht im Wesentlichen auf einem makroskopischen Ansatz
aus den 60er Jahren – Reibung und Leckage lassen sich damit
nicht ausreichend erklären. Besonders der Einfluss der Stangenoberfläche
auf das Dichtsystem ist bisher nur unzureichend erforscht. Ziel
des Projekts war deshalb die genauere Untersuchung des Einflusses
der Hydraulikstangenoberfläche auf das Dichtsystem. Des Weiteren
sollten Kennwerte identifiziert werden, welche sich zur funktionalen
Beschreibung der Stangenoberflächen eignen.
Zusammenfassung und Ausblick:
Zu diesem Zweck wurden im Forschungsprojekt gezielt 15 Hydraulikstangen
und acht Gegenlaufflächen für Triboversuche hergestellt
und mit zwei Dichtungswerkstoffen (PU und PTFE) experimentell
11
Korrelation mit
PU-Leckage
Korrelation mit
PU-Leckage
Korrelation von 2D- und 3D-Oberflächenkennwerten mit
Korrelation PU-Leckage von 2D und im Dauerlauf
3D-Oberflächenkennwerten mit PU-Leckage im Dauerlauf
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
–0,1
–0,2
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
–0,1
–0,2
Ra
Rz
Rt
Rp
Rv
Rq
Rsk
Rku
Rdq
Rvk
Rvk*
Rpk
Rpk*
Rk
2D-Kennwerte
3D-Kennwerte
Mr1
Mr2
Rmax
Rmr Rdc
Sq
Ssk
Sku
Sp
Sv
Sz
Sa
Smr
Smc
Sxp
Sal
Str
Std
Sdq
Sdr
Vm
Vv
Vmp
Vmc
Vvc
Vvv
Spd
Spc
S10z
S5p
S5v
Sda
Sha
Sdv
Shv
am Prüfstand untersucht. Dabei zeigte sich, dass „raue“ Stangen
per se nicht schlecht sein müssen. Besondere Beachtung sollte dafür
der Orientierung der Strukturen auf der Oberfläche gewidmet
werden. Hier zeigt sich, dass je weiter Strukturen in Bewegungsrichtung,
also senkrecht zum Dichtring orientiert sind, desto kritischer
ist dies für das Dichtsystem. Bereits feine Riefen in Längsrichtung
auf der Stange können zu exzessiver Leckage und Dichtungsverschleiß
führen. In der Praxis treten solche Strukturen häufig
im Betrieb durch Schmutz auf. Kommt es zu einem Ausfall des
Dichtsystems sollte bei Längsriefen auf der Stange neben einem
neuen Dichtring auch die Überarbeitung oder der Tausch der Hydraulikstange
in Betracht gezogen werden. Nur so kann wieder die
ursprüngliche Lebensdauer erreicht werden.
Besonders interessant zeigten sich auch die gedrehten Stangen,
welche trotz ihrer hohen Rauheit in Bezug auf Reibung, Leckage und
Verschleiß sehr gut funktionierten. Bisher werden gedrehte
Stangen im Bereich von Hydraulikdichtungen noch nicht eingesetzt.
Hier zeigt sich ein hohes Potenzial zur günstigen Herstellung
von Hydraulikstangen, welches zukünftig weiter untersucht
werden sollte.
Um die experimentell gewonnen Erkenntnisse für Stangenoberflächenvorgaben
umsetzen zu können reichen die bekannten
2D-Kennwerte nach DIN EN ISO 4287 nicht aus. Für
eine umfangreichere Beschreibung der Stangenoberflächen
werden 3D-Kennwerte benötigt. Im Rahmen einer Korrelationsbetrachtung
haben sich hierbei die Kennwerte Sdr (Oberflächenverhältnis),
Std (Texturrichtung) und Sdq (mittlere quadratische
Oberflächensteigung) der DIN EN ISO 25178 als besonders
geeignet erwiesen (Bild 11). Eine einheitliche Vorgabe
für Hydraulikstangenoberflächen erwies sich dabei als nicht
zielführend. Grund hierfür ist der Einfluss der Betriebsbedingungen.
Je nach Druck, Geschwindigkeit, Temperatur und eingesetztem
Dichtring verändert sich die ideale Stangenoberfläche.
Abhilfe kann hier zukünftig die Kombination von dreidimensionalen
Oberflächenkennwerten mit Betriebsbedingungen
sein, mit der eine sehr gute Prognose von Leckage,
Reibung und Verschleiß erreicht werden kann. Dazu werden
derzeit jedoch Vorkenntnisse über das Verhalten des Dichtsystems
bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen benötigt.
56 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VDMA
Dr.-Ing. Robert Rahmfeld (links),
Prof. Dr.-Ing. Peter Post (Mitte),
Dipl.-Ing. Peter-Michael Synek (rechts)
Mitgliederversammlung:
Der Vorsitzende des Forschungsfonds Fluidtechnik, Professor Peter
Post, Festo AG & Co. KG, begrüßte die Vertreter der Mitgliedsfirmen,
der Forschungsstellen sowie der Fachpresse und eröffnete die
Mitgliederversammlung. In diesem Jahr standen die Wahlen des
Vorsitzenden und des stellvertretenden Vorsitzenden des Forschungsfonds
Fluidtechnik im VDMA für die Amtsperiode 2017 bis
2021 an. Zum Vorsitzenden des Forschungsfonds Fluidtechnik wurde
Professor Peter Post, Festo AG & Co. KG, wiedergewählt. Ebenso
wiedergewählt wurde Dr.-Ing. Robert Rahmfeld, Danfoss Power
Solutions GmbH & Co OHG, zum stellvertretenden Vorsitzenden.
Neue Forschungsprojekte:
In diesem Jahr standen elf neue Projektskizzen zur Entscheidung.
Alle Projektvorschläge wurden inhaltlich in den jeweiligen projektbegleitenden
Arbeitskreisen bzw. mit Industrieexperten diskutiert,
abgestimmt und eine Vorstellung auf der Mitgliederversammlung
empfohlen. Folgende Projekte werden vom Forschungsfonds Fluidtechnik
aufgegriffen:
Eigenfinanzierung:
n Parametrierung von Kavitationsmodellen für die gezielte Betriebsbereichserweiterung
ölhydraulischer Komponenten
und Systeme, Institut für Fluidtechnik (IFD) der TU Dresden
n Automatisierte Inbetriebnahme drehzahlvariabler Linearantriebe
im geschlossenen Kreis, Institut für Fluidtechnik (IFD)
der TU Dresden
Einreichung bei der AiF:
n Modellgestütztes Condition Monitoring mit verrauschten
Signalen, Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen
(IFAS) der RWTH Aachen und Institut für Statistik und Wirtschaftsmathematik
(ISW) der RWTH Aachen
n Risiken und Möglichkeiten des Cloud- &-Edge-Computing für
fluidtechnische Systeme, Institut für fluidtechnische Antriebe
und Steuerungen, RWTH Aachen
n Effizienzsteigerung im Konstantdrucksystem – Selbst-Optimierende
Steuerstrategie zur Verlustminimierung eines
Konstantdrucksystems mit Zwischendruckleitung und
4-Flächen-Zylinder, Teilinstitut Mobile Arbeitsmaschinen,
Karlsruher Institut für Technologie
n Sensorgestützte Sicherheitstechnik für pneumatische
Energiesparschaltungen, Institut für Fluidtechnik (IFD) der TU
Dresden
n Maßgeschneiderte Durchfluss- und Stellkraftkennlinien von
Sitzventilen, Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen
(IFAS) der RWTH Aachen
Nachwuchsförderung:
Das 11. IFK findet vom 19. bis 21. März 2018 in Aachen statt – unterstützt
durch den Fachverband und den Forschungsfonds Fluidtechnik
im VDMA. Der Forschungsfonds Fluidtechnik wird auch 2018
wieder Studierenden, die von den jeweiligen Institutsleitern empfohlen
werden, eine kostenfreie Teilnahme ermöglichen.
Fachtagungen:
n 75. Internationale Landtechnik-Tagung
am 10. und 11. November 2017 in Hannover
n 11. IFK
vom 19. bis 21. März 2018 in Aachen
n 20. ISC
am 10. und 11. Oktober 2018 in Stuttgart
n 10. Kolloquium Mobilhydraulik
am 16. und 17. Oktober 2018 in Braunschweig
Termin:
Die nächste Mitgliederversammlung in Verbindung mit einer vorangestellten
Informationsveranstaltung des Forschungsfonds Fluidtechnik
im VDMA findet am 21. Juni 2018 in Frankfurt am Main statt.
Informationen über den Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA gibt:
Peter-Michael Synek, Forschungsfonds Fluidtechnik im VDMA, Lyoner Straße 18,
60528 Frankfurt am Main, E-Mail: peter.synek@vdma.org.
O+P Fluidtechnik 7-8/2017 57

FLUIDTECHNIK
PREDICTIVE
MAINTENANCE:
WAS ERWARTEN UNTERNEHMEN
VOM EINSATZ VON PM?
KOSTENSENKUNG
21%
15%
Reduzierte Reperaturund
Ersatzteilkosten
Sonstiges
6%
LEISTUNGSSTEIGERUNG
33%
79%
Erhöhte Anlagenverfügbarkeit
und Nachhaltigkeit (HSE)
Erhöhte Betriebssicherheit
5%
Erhöhte Lebensdauer
der Anlage
11%
12%
Verbesserte Planung
von Servicezyklen
KUNDENNUTZEN
18%
Erhöhte Produkt-/Prozessqualität
Quelle: Roland Berger
Roland Berger, VDMA und Deutsche Messe zeigen in einer Gemeinschaftsstudie die Erwartungshaltung
der Maschinenbauer an den Einsatz von Predictive Maintenance in ihren Unternehmen.
KOSTENLOSER DOWNLOAD DER STUDIE: http://bit.ly/2vArn8K
58 O+P Fluidtechnik 7-8/2017

VORSCHAU
IM NÄCHSTEN HEFT: 09/2017
ERSCHEINUNGSTERMIN: 01. 09. 2017
ANZEIGENSCHLUSS: 17. 08. 2017
01
01 Durch die rasante Entwicklung bei den
3D-Druckern haben sich sowohl die Kostenstruktur
als auch die Fertigungszeiten rapide
verbessert. Dennoch bleibt die Frage offen, ob
das Direkt Metal Printing zur Herstellung
hydraulischer Bauteile geeignet ist.
Foto: Tries
02 Heutzutage sind innovative Ideen gefragt,
die in Richtung Systemverbesserung und
Energieeffizienz abzielen. Unter diesen
Aspekten wird eine neue und innovative
Produktlinie im Aggregatebau lanciert.
Foto: Wandfluh
02
03
03 Der Einsatz von Produkten in einer
explosionsgefährdeten Umgebung bedarf
besonderen Sicherheitsanforderungen, da
Explosionsunglücke oftmals schwer oder sogar
tödlich verlaufen. Um Unfällen vorzubeugen
richtet sich die ATEX-Richtlinie sowohl an
Hersteller als auch an Anwender und regelt den
Explosionsschutz.
Foto: Parker
Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten!
E I N L A D U N G
Mittwoch, 13. Sept. 2017
8:00 bis 16:00 Uhr
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O+P Fluidtechnik 7-8/2017 59

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Teilnehmer 2017: