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O+P Fluidtechnik 4/2022

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04

5445

April 2022

€ 16,50

Organ des Forschungsfonds

Fluidtechnik im VDMA

FLUIDTECHNIK

TITEL

VERBESSERTE ÖKO-

BILANZ MIT HYDRAULIK

Kraft und Dynamik in der

Verpackungsherstellung

RISIKEN VERMINDERN

Sicherheitsequipment für

Schlauchleitungen

MEMBRANVENTILE

RICHTIG AUSWÄHLEN

Einsatzbedingungen analysieren

MIT 14 SEITEN

MOBILE MASCHINEN

Top-Thema:

EFFEKTIV SCHALTEN

oup-fluidtechnik.de


Standards

Edelstahl 1.4571

Höchste Präzision

Zulassungen & Normen

Hohe Verfügbarbeit

Einsatzgebiete

Wasser- & Schiffsbau

Bahntechnologie

Offshore-Technik

Maschinenbau

PH Industrie-Hydraulik GmbH & Co. KG

Wuppermannshof 8, 58256 Ennepetal, Germany

Tel. +49 (0) 2339 6021, Fax +49 (0) 2339 4501

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MIT SICHERHEIT.

EDELSTAHL VERBINDUNGSTECHNIK

VON PH.

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EDITORIAL

KEINE SICHERHEIT OHNE

VERANTWORTUNG

Liebe Leserinnen, liebe Leser,

mit der Ostsee-Pipeline Nord Stream 2 sollte die Kapazität der Erdgaslieferungen

von Russland nach Deutschland verdoppelt werden. Nun hat die

Bundesregierung wegen des Überfalls Russlands auf die Ukraine die

Genehmigung und damit die Inbetriebnahme der Anlage auf Eis gelegt.

Doch die Pipeline ist bereits fertiggestellt und mit 177 Millionen

Kubikmetern technischem Gas befüllt, das unter einem Druck von 103

bar an der Deutschen Ostseeküste anlandet. Stellt sich nun die Frage:

Was geschieht mit dem Gas und wer ist dauerhaft verantwortlich für die

Instandhaltung der Pipeline? Die Schweizer Betreibergesellschaft Nord

Stream AG wohl kaum. Die hundertprozentige Tochter des russischen

Gazprom-Konzerns hat bereits mehr als 100 Mitarbeiter freigestellt und

Konkursmeldungen machen die Runde. Von politischer Seite heißt es,

man sehe sich in Sachen Sicherheit der Anlage in der Verpflichtung. Aber

wie lange noch? Schließlich wurde schon vor der Stilllegung betont, Nord

Stream 2 sei ein rein privatwirtschaftliches Projekt.

Auch Hydraulikleitungen stehen teilweise unter mehreren 100 bar Druck.

Werden sie nicht verantwortungsbewusst gewartet, können sie bersten

oder mit enormer Energie aus den Armaturen reißen. Damit es erst gar

nicht zu solchen Katastrophen kommt, wird in der Branche gemeinsam

Verantwortung übernommen. So kümmert sich z.B. der VTH Verband

Technischer Handel e.V. zusammen mit seinen Partnerunternehmen um

das Thema Sicherheit von Hydraulikanlagen. Wie diese Verantwortung

vor allem in Sachen Hochdruckleitungen aussieht, lesen Sie im Beitrag:

„Risiken vermindern: Sicherheitsequipment für Schlauchleitungen“.

Ihr

Manfred Weber

m.weber@vfmz.de


INHALT

12

24

30

MENSCHEN UND MÄRKTE

BIG PICTURE

06 Schiffe in 38 Meter Höhe

O+P LOUNGE

10 Trend zur Fertigung in

klassischen Industrieländern

UNTERNEHMENS-

PARTNERSCHAFT

12 Voss Fluid und HypTec

gehen Partnerschaft ein

UNTERNEHMENS-

PRÄSENTATION

13 Eine virtuelle Zeitreise durch

80 Jahre Hydraulik

ANZEIGE

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

TITEL ELEKTROHYDRAU-

LISCHE AKTUATOREN

14 Moderne Hydraulik

verbessert Ökobilanz

SCHLAUCHLEITUNGEN

20 Risiken vermindern:

Sicherheitsequipment für

Schlauchleitungen

DRUCKLUFTERZEUGUNG

22 Ölfreie Druckluft: Effiziente

Antriebstechnik für effiziente

Kompressoren

HYDROSPEICHER

24 Punktgenauer Kolbenhub für

zuverlässige Fertigung

PHARMAANWENDUNGEN

28 Gesucht: Das passende

Membranventil

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG

SIMULATION

DRUCKLUFTBREMSE

30 Simulationsmodell einer

Güterzugdruckluftbremse zur

Untersuchung eines Ansatzes

zur Zugvollständigkeitserkennung

44

PROPORTIONALVENTILE

FÜR GETRIEBESTEUERUNGEN

36 Effizient beim Schalten

TITELBILD

Bosch Rexroth AG

Lohr

SERVICE

03 Editorial

08 Impressum

SONDERTEIL MOBILE MASCHINEN

ANTRIEBSTECHNIK

42 Intelligente Motoren für

intelligente Agri-Bots

BATTERIESYSTEME

44 Nachhaltig auch unter Tage

PROPORTIONALMAGNETE

46 Wenig Hysterese bei hoher

Präzision

HYBRIDANTRIEBE

48 Die Systemfrage: FVV forscht

am nachhaltigen Hybridantrieb

4 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


SCHMERSAL STOPPT BELIEFERUNG RUSSLANDS

Die Geschäftsführung der

Schmersal Gruppe hat den

Vertriebspartner für

Russland angewiesen, die

Belieferung der in Russland

ansässigen Kunden mit

Sicherheitsschaltgeräten

und -systemen einzustellen.

Geschäftsführer Philip

Schmersal (Bild): „In der

Vergangenheit haben wir

vertrauensvoll über unseren Vertriebspartner mit unseren

Kunden in Russland zusammengearbeitet. Der Schritt, diese

Zusammenarbeit vorerst einzustellen, fällt uns nicht leicht,

zumal wir damit auf ein Umsatzvolumen verzichten, das

spürbar ist. Aber wir sehen die Notwendigkeit, Position zu

beziehen. Wir möchten keinen Beitrag dazu leisten, die

Wirtschaft und die Produktion eines Landes zu fördern, das die

Souveränität eines anderen Landes missachtet und großes Leid

über dessen Bevölkerung bringt. Und wir sind entsetzt, dass

dies jetzt in Europa geschieht. Ich denke, damit spreche ich

nicht nur für die Geschäftsführung, sondern für die gesamte

Belegschaft der Schmersal Gruppe.“

Die Schmersal Gruppe hat in Russland sowohl führende

Unternehmen des Maschinenbaus beliefert als auch die

Endanwender von Maschinen und Anlagen in verschiedenen

Branchen – von der Rohstoffgewinnung über die Konsumgüterindustrie

bis zur Automobilproduktion. Diese Zusammenarbeit

wird jetzt ausgesetzt. „Die Wirtschaftssanktionen durch den

deutschen Maschinenbau, bestärken uns in unserer Entscheidung“,

so der Geschäftsführer.

www.schmersal.com

SCHMALZ IST ANGEKOMMEN IN TAICANG

Ab sofort fertigt

Schmalz in

seinem neuen

China-Headquarter

in Taicang

sowohl einzelne

Vakuum-Komponenten

als auch

komplette

Systeme für die

Automation und

manuelle Handhabung mit Vakuum. Beim Spatenstich vor zwei

Jahren setzte sich das Glattener Unternehmen das Ziel, neben

dem praktischen Nutzen auch Nachhaltigkeitsaspekte in den

Fokus zu stellen. Anfang 2020 erwarb die J. Schmalz GmbH ein

etwa 27.000 Quadratmeter großes Grundstück in der West

Dalian Road, Taicang City, rund 50 Kilometer nordwestlich vom

Zentrum Shanghais. Heute stehen dort ein Büro- und ein

Produktionsgebäude sowie ein Lager. Daneben unterhält

Schmalz eine Vertriebszentrale in Shanghai und mehrere

Außenbüros, unter anderem in Beijing und Shenzhen. Im neuen

Headquarter Schmalz (China) Co., Ltd. in Taicang konzentriert

man sich auf die Fertigung von Vakuum-Komponenten und

Systemen. Mit dem neuen Standort wird nicht nur die lokale

Wertschöpfung signifikant ausgebaut, auch werden Kunden

aus verschiedensten Branchen bestmöglich bedient. Hierbei

sollen zukünftig auch speziell für den chinesischen Markt

entwickelte Produkte entstehen – ganz nach dem „local-forlocal“-Grundsatz.

www.schmalz.com

IHR RUF HÄNGT VON JEDER VON

UNS HERGESTELLTEN KOMPONENTE AB

Wir verstehen, dass Leistung und Zuverlässigkeit wesentlich

zu Ihrem Erfolg beitragen. Sie können sich auf HydraForce

bei der Entwicklung und Herstellung von Einschraubventilen,

Steuerblöcken und elektrohydraulischen Systemen von

höchster Qualität verlassen. Unser Ziel ist es, sicherzustellen,

dass Ihre Maschinen einwandfrei funktionieren – tagtäglich

bei den härtesten Einsätzen.

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Lincolnshire, IL, USA +1 847-793-2300

Birmingham, UK +44 121 333 1800

Changzhou, China +86 519 6988 1200

São Paulo, Brasilien +55 11 4786 4555

Eussenheim, DE +49 9353 9855 86

Karlsruhe, DE +49 721 2048 3493

Zweibrücken, DE +49 6332 79 2350

© 2022 HydraForce, Inc.


MENSCHEN UND MÄRKTE


SCHIFFE IN 38 METER HÖHE

5.800 Tonnen muss das

Schiffshebewerk Scharnbeck auf 38

Meter Höhe heben, um Schiffen den

Weg vom Mittellandkanal in den

Elbe-Seiten-Kanal und umgekehrt zu

ermöglichen. Jeder Trog verfügt über

eine hydraulisch betätigte

Haltevorrichtung, die ihn während der

Ein- und Ausfahrt der Schiffe sicher in

Position hält. Auch bei der

Verriegelung der diversen Kanaltore

kommt Hydraulik zum Einsatz. Bei der

hydraulischen Technik setzt der

Betreiber seit Jahren auf die Firma

Hansa-Flex als Partner. Schnelle

Beschaffung von Schlauchleitungen

und Montagearbeiten gehören zu

deren Spezialitäten. Denn das

Hebewerk arbeitet 360 Tage im Jahr

- da muss immer alles funktionieren.

www.hansa-flex.com

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 7


SZENE

MARCEL

BOGUSCH

WOLF-HENNING

SCHEIDER

DR. MICHAEL

DAMMER

THOMAS

TREFZER

PASCAL

FRIEDERICH

ist seit Anfang dieses

Jahres bei der Schmersal

Gruppe der verantwortliche

Branchenmanager

für den Bereich

Logistik. Das Unternehmen

will die Marktpräsenz

in dem Wirtschaftszweig

ausbauen.

Bogusch war

zuletzt bei einem

Hersteller im Bereich

Logistik und Automatisierungstechnik

vor

allem für die Markteinführung

von Robotersystemen

und neuer

Steuerungsgenerationen

tätig.

hat den Aufsichtsrat

von ZF in seiner letzten

Sitzung informiert,

dass er seinen im

Januar 2023 auslaufenden

Vertrag nicht

verlängern wolle. Nach

über drei Jahrzehnten

in der Automobilindustrie

und Erreichen des

60. Lebensjahres habe

er sich entschlossen,

seine aktive Zeit in der

Branche zum Jahresende

zu beenden. In seine

Zeit als Vorstandsvorsitzender

fiel unter

anderem die Wabco-

Akquisition.

hat die Geschäftsführung

der Paletti

Profilsysteme GmbH &

Co. KG übernommen.

Damit tritt er die

Nachfolge von Helmuth

Kahl an, der das

Unternehmen vor mehr

als 30 Jahren gegründet

hat. Dr. Dammer

hat an der RWTH

Aachen Maschinenbau

mit der Fachausrichtung

Fertigungstechnik

studiert und war die

vergangenen neun

Jahre Geschäftsführer

der Dömer GmbH & Co.

KG, Lennestadt.

ist seit März 2022

Geschäftsführer bei der

Gimatic Vertrieb GmbH

in Hechingen. Der Dipl.-

Ing. für Luft- und

Raumfahrttechnik

startete seine Karriere

zunächst mit einer

Offizierslaufbahn bei

der Bundeswehr.

Anschließend hatte er

verschiedene Management

Positionen

innerhalb der Branche

inne. Er übernimmt

nun das Amt von

Johannes Lörcher, der

sich fortan verstärkt

seiner Firma widmet.

Tenure-Track-Professor

am Karlsruher Institut

für Technologie (KIT),

erhält den Heinz

Maier-Leibnitz-Preis

der Deutschen Forschungsgemeinschaft

(DFG). Der Preis gilt als

wichtigste Auszeichnung

für den wissenschaftlichen

Nachwuchs

in Deutschland.

In seiner Arbeit konzentriert

sich Friederich

u.a. auf den Einsatz von

KI in der Materialsimulation

sowie Methoden

zur automatischen

Materialerkennung.

IMPRESSUM

MENSCHEN UND MÄRKTE

FLUIDTECHNIK

erscheint 2022 im 66. Jahrgang

REDAKTION

Chefredakteur: Miles Meier (mm),

Tel.: 06131/992-208, E-Mail: m.meier@vfmz.de

(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV)

Redakteur:

Dipl.-Ing. Manfred Weber (MW),

Tel.: 06131/992-202, E-Mail: m.weber@vfmz.de

Redaktionsassistenz:

Vivien Backof, Tel.: 06131/992-415, Melanie Lerch,

Tel.: 06131/992-261, Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371,

E-Mail: redaktionsassistenz_vfv@vfmz.de,

(Redaktionsadresse siehe Verlag)

Herausgeberin: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Katharina Schmitz,

Institutsdirektorin, Tel: 0241/80-47701

E-Mail: sc@ifas.rwth-aachen.de

ifas – Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme

RWTH Aachen University, Campus-Boulevard 30,

52074 Aachen, www.ifas.rwth-aachen.de

Organ: Organ des Forschungsfonds des Fachverbandes

Fluidtechnik im VDMA

GESTALTUNG

Sonja Daniel, Anette Fröder, Conny Grothe

ISSN 0341-2660

ISSN E-Paper: 2747-8009

SALES

Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,

E-Mail: o.jennen@vfmz.de

Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,

E-Mail: a.zepig@vfmz.de

Auftragsmanagement: Heike Rauschkolb,

Tel.: 06131/992-241, E-Mail: h.rauschkolb@vfmz.de

Anzeigenpreisliste Nr. 69: gültig ab 1. Oktober 2021

LESERSERVICE

vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG,

Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266

Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige Änderungen

Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit

(Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de).

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Einzelheftpreis: € 16,50 (zzgl. Versandkosten)

Jahresabonnement Inland: € 159,- (inkl. Versandkosten)

Jahresabonnement Ausland: € 179,- (inkl. Versandkosten)

Abonnements verlängern sich automatisch um ein

weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor

Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden.

VERLAG

Vereinigte Fachverlage GmbH

Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz

Postfach 100465, 55135 Mainz

Tel.: 06131/992-200, Fax: 06131/992-100

E-Mail: info@vfmz.de, www.vereinigte-fachverlage.de

Handelsregister-Nr.: HRB 2270, Amtsgericht Mainz

Umsatzsteuer-ID: DE149063659

Ein Unternehmen der Cahensly Medien

Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Matthias Niewiem

Verlagsleiter: Dr. Michael Werner, Tel.: 06131/992-401

Chef vom Dienst: Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer

Leitende Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke

Head of Sales: Carmen Nawrath

Tel.: 06131/992-245, E-Mail: c.nawrath@vfmz.de

(verantwortlich für den Anzeigenteil)

Vertrieb: Sarina Granzin, Tel.: 06131/992-148,

E-Mail: s.granzin@vfmz.de

DRUCK UND VERARBEITUNG

Westdeutsche Verlags- und Druckerei GmbH

Kurhessenstraße 4 - 6, 64546 Mörfelden-Walldorf

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Ihre Daten werden von der Vereinigte Fachverlage GmbH

gespeichert, um Ihnen berufsbezogene, hochwertige Informationen

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ausgewählten Unternehmen genutzt, um Sie über berufsbezogene

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beim Verlag widersprochen werden (vertrieb@vfmz.de).

Die Zeitschrift sowie alle in ihr enthaltenen Beiträge und

Abbildungen sind urheberrechtlich geschützt. Mit der

Annahme des redaktionellen Contents (Texte, Fotos,

Grafiken etc.) und seiner Veröffentlichung in dieser

Zeitschrift geht das umfassende, ausschließliche, räumlich,

zeitlich und inhaltlich unbeschränkte Nutzungsrecht

auf den Verlag über. Dies umfasst insbesondere das Recht

zur Veröffentlichung in Printmedien aller Art sowie

entsprechender Vervielfältigung und Verbreitung, das

Recht zur Bearbeitung, Umgestaltung und Übersetzung,

das Recht zur Nutzung für eigene Werbezwecke, das

Recht zur elektronischen/digitalen Verwertung, z. B. Einspeicherung

und Bearbeitung in elektronischen Systemen,

zur Veröffentlichung in Datennetzen sowie Datenträger

jedweder Art, wie z. B. die Darstellung im Rahmen

von Internet- und Online-Dienstleistungen, CD-ROM, CD

und DVD und der Datenbanknutzung und das Recht, die

vorgenannten Nutzungsrechte auf Dritte zu übertragen,

d. h. Nachdruckrechte einzuräumen. Eine Haftung für die

Richtigkeit des redaktionellen Contents kann trotz sorgfältiger

Prüfung durch die Redaktion nicht übernommen

werden. Signierte Beiträge stellen nicht unbedingt die Ansicht

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8 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


SZENE

WIRTSCHAFTSMINISTER HABECK BEI

SENSORIK-HERSTELLER

Im Rahmen seiner Bund-Länder-Reise

durch NRW besuchte

Bundeswirtschafts- und

Klimaschutzminister Dr.

Robert Habeck das Gladbecker

Produktions- und

Logistikcenter des Unternehmens

Lenord+Bauer und

staunte über High-Tech-Sensorik

„Made in Germany“.

„Stellvertretend für viele

andere Unternehmen in der Region haben wir heute die

Chance, Themen aus unserem Unternehmensalltag anzusprechen,

die abseits der allgemeinen Diskussion zum Klimaschutz

liegen“, sagt Dr. Rudo Grimm, Vorsitzender der Geschäftsführung

bei Lenord+Bauer. „Nachhaltiges und werteorientiertes

Handeln ist in unserem Unternehmen seit vielen Jahren

selbstverständlich.“ Bereits heute erzielt Lenord+Bauer in etwa

die Hälfte des Umsatzes im Umfeld der Energie- und Mobilitätswende.

„Aber es ist nicht zu beschönigen: Konsequenter

Klimaschutz kostet erst einmal Geld“, so Dr. Matthias Lenord,

geschäftsführender Gesellschafter. „Wir dürfen beim Wandel

der deutschen Industrie die internationale Wettbewerbsfähigkeit

nicht aus den Augen verlieren.“ Robert Habeck beschreibt

die Wichtigkeit seiner Bund-Länder-Reise wie folgt: „Nordrhein-

Westfalen strebt als bedeutender Industriestandort bei der

Transformation der Industrie hin zu mehr Klimaneutralität eine

Vorreiterrolle an.“

www.lenord.de

WECHSELSTROM-PROJEKT FÜR DIE NORDSEE

Hitachi Energy, Technologieunternehmen

für

Stromnetze, ist von Aker

BP, dem norwegischen

Öl- und Gasexplorations-

und Produktionsunternehmen,

als

Technologiepartner für

das Noaka Power-from-

Shore-Projekt vor der norwegischen Küste ausgewählt worden.

Das gesamte Projekt wird mit bis zu 150 Megawatt erneuerbarer

Energie aus dem Festlandnetz versorgt und ist mit rund 250

Kilometer die weltweit längste Power-from-Shore-Wechselstromverbindung.

Hitachi Energy wird detaillierte Front-End-

Engineering- und Designstudien (FEED-Studien) für eine

Power-Quality-Lösung durchführen, die es ermöglichen werden,

das von Aker BP betriebene Noa-Fulla-Feld und das von Equinor

betriebene Krafla-Feld in der Nordsee vom Festland aus mit

Strom zu versorgen. Der an Hitachi Energy vergebene Auftrag

beinhaltet eine Option zur Lieferung der Power-Quality-Lösung

nach Abschluss der FEED-Studien.

Um die reibungslose, zuverlässige und sichere Übertragung von

Elektrizität zu den Offshore-Plattformen zu gewährleisten,

kombiniert die Lösung von Hitachi Energy zwei Power-Quality-

Technologien: ein Hochleistungs-Statcom, genannt SVC Light,

und thyristorgesteuerte Reihenkondensatoren. Durch das

MACH Steuerungs- und Schutzsystem werden die beiden

Technologien als eine einzige synchronisierte und harmonisierte

Lösung zusammenarbeiten.

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www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 9


TREND ZUR FERTIGUNG

IN KLASSISCHEN

INDUSTRIELÄNDERN

Ulrich Lampen ist Leiter Product Management bei SMC Deutschland

in Bad Homburg. Insgesamt hat er über 25 Jahre Erfahrung im

Produktmanagement technischer Entwicklungen. Eine wichtige

Aufgabe dabei ist die Marktbeobachtung, die Trends und

Entwicklungen der Branche im Auge zu behalten. Seine Erkenntnisse

nutzt er zum Aufbau langfristiger Kundenbeziehungen. Hier teilt er

sie mit den Lesern der O+P Fluidtechnik.

Wie sind Sie zur Fluidtechnik gekommen, was fasziniert Sie an dieser Technik?

Product Management ist der rote Faden meiner beruflichen

Laufbahn und Product Management hat

mich auch vor mehr als zehn Jahren zur Fluidtechnik

gebracht, erstmals über die Hydraulik in Bau- und

Landmaschinen. Wenn Sie einmal in einem Bagger

gesessen haben und die Kraft und Präzision von Hyd-

raulik erleben durften, dann werden Sie das nicht

mehr vergessen. Die ganze Bandbreite der Fluidtechnik

eröffnete sich mir mit meinem Wechsel zu SMC

vor zweieinhalb Jahren. Seitdem freue ich mich auf

jeden Tag, denn es gibt noch viel dazuzulernen.

Wie schätzen Sie die Bedeutung der Pneumatik in der Industriewelt von morgen ein – Wachstum oder Schrumpfung?

MENSCHEN UND MÄRKTE

Allgemein wächst die Automatisierung nach wie vor.

Besonders in Deutschland sehen wir hier noch viel

Potenzial, das auch von der Digitalisierung getrieben

wird. Die Pneumatik wird ebenfalls in der modernen

Industriewelt weiter wachsen, da sie in vielen Anwendungen

die optimale Lösung bietet. Besonders

wichtig in diesem Zusammenhang sind unsere weltweiten

Lieferketten, die wir aktuell korrigieren und

robuster gestalten. Wir sehen hier eine Entwicklung

hin zu mehr Fertigung in den klassischen Industrieländern,

was einen hohen Grad an Automatisierung

erfordert. Da würde es mich wundern, wenn die

Pneumatik auf dem Rückzug wäre.

Auch in der Fluidtechnik werden immer häufiger Lösungen statt Komponenten angeboten. Wie sehen Sie

diese Entwicklung und wie verhält sich SMC hier?

SMC ist Hersteller, Partner und Lösungsanbieter für

seine Kunden für pneumatische und elektrische Automatisierungstechnik.

Das bedeutet konkret: Wir

arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um die

perfekten Lösungen für zukünftige Aufgaben zu finden.

Mit weltweit 8.700 Spezialistinnen und Spezialisten

allein im Vertrieb bieten wir viel Know-how

und eine persönliche Betreuung. Oft liefern wir Komponenten

an unsere Kunden, die dann die gemeinsam

erarbeiteten Lösungen zusammenstellen und

vertreiben. In diesem Zusammenhang sei etwa das

Thema der Maschinensicherheit nach ISO 13849

erwähnt, das bei vielen Betrieben zunehmend an

Bedeutung gewinnt. Wir haben hier die richtigen

Produkte, um die technischen Anforderungen sehr

effizient zu erfüllen.

10 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


Ulrich Lampen

Digitalisierung und Nachhaltigkeit werden häufig als die aktuell wichtigsten Treiber für die Industrie genannt.

Wie wird sich das Ihrer Ansicht nach auf die Pneumatik auswirken?

Automatisierung und Digitalisierung gehen Hand in Hand –

besonders dann, wenn Lohnkosten hoch sind, Fachkräfte fehlen

und Effizienz im Fokus steht. Genau das ist die Situation,

die wir heute in den Industrieländern erleben. Dementsprechend

wird uns die Digitalisierung noch über viele Jahre begleiten

und die Branche vorantreiben. Aktuell gibt es in diesem

Bereich sehr viele neue Produkte und Entwicklungen bei SMC.

Mindestens ebenso wichtig ist für uns bei SMC das Thema

Nachhaltigkeit. Wir betrachten das Thema über den gesamten

Produktentstehungsprozess hinweg. In der Entwicklung achten

wir auf ressourcenschonendes Design, lange Lebensdauer der

Produkte und eine hohe Energieeffizienz. Aus den täglichen

Gesprächen mit unseren Kunden wissen wir, dass wir hier richtig

aufgestellt sind.

In der Fertigung setzen wir stark auf hauseigene Technologie,

um mit eigenen Lösungen die Energiebilanz unserer Werke zu

optimieren. Das betrifft alle Bereiche von der elektrischen und

thermischen Energie über den Wasserverbrauch bis zum Recycling.

Die Produkte selbst, die wir heute unseren Kunden anbieten,

leisten natürlich auch einen wichtigen Beitrag, um den

Energieverbrauch und somit die CO 2

-Emissionen im Betrieb

zu minimieren. Einige Komponenten und Lösungen in unserem

Portfolio sparen im Vergleich zu herkömmlichen Produkten

80 bis 90 Prozent der Versorgungsenergie ein.

Welche Pfeile hat SMC hier im Köcher?

Der Köcher von SMC ist prall gefüllt und bunt. Ein sehr einfaches

Beispiel ist unsere Impulsblaspistole der Serie IBG. Sie

pustet die störenden Partikel nicht mehr mit einem massiven

Luftstrom weg, sondern nutzt einen einzigen Druckimpuls, der

nur wenige Millisekunden anhält. Das verbraucht mehr als 80

Prozent weniger Energie bei besserem Ergebnis.

Mein Lieblingsbeispiel kommt aus der Vakuumtechnik. Hier

bieten wir für Pick-&-Place-Anwendungen Vakuumejektoren

an, die nur dann Vakuum erzeugen, wenn es notwendig ist.

Jeder kennt Saugnäpfe in der Küche oder im Bad. Die halten so

lange, bis das Vakuum durch Leckage nachlässt. Unser Ejektor

erkennt dieses Nachlassen selbst und stellt das Vakuum sofort

wieder her. Bis eine erneute Leckage wieder Arbeit erfordert,

schaltet er sich danach aber wieder aus. Somit lässt sich im

Vergleich zu Ejektoren, die permanent Vakuum ziehen, mehr

als 90 Prozent der Energie einsparen.

Selbst für einen einfachen Zylinder bietet SMC eine Technologie

an, die die benötigte Energie um bis zu 40 Prozent reduziert.

In bestimmten Anwendungsfällen benötigt man nur für

den Arbeitshub die volle Energie, während der Rückhub mit

weniger Kraft erfolgen kann. Dies machen wir uns zunutze

und recyceln die eingesparte Energie aus dem Rückhub für

den nächsten Arbeitshub. Bis zu 40 Prozent geringere Energiekosten

sind mit dieser Technik realisierbar.

www.smc.eu

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 11


UNTERNEHMENSPARTNERSCHAFT

VOSS FLUID UND HYPTEC

GEHEN PARTNERSCHAFT EIN

Nach der Vertragsunterzeichnung: (v.l.) Christian Mertens (CEO/

Geschäftsführer, Voss Fluid GmbH), Thomas Höller (CEO/Geschäftsführer,

HypTec GmbH) und Carsten Beissel (CFO/Geschäftsführer, Voss

Automotive GmbH)

Innovationspartner und Ventiltechnik für eine grüne Zukunft:

Unter diesem Motto entwickelt und vertreibt die 2010 gegründete

HypTec GmbH Wasserstoff- und Erdgastechnologie. Das

Portfolio des österreichischen Unternehmens umfasst Behälterventile,

Druckregeleinheiten, Rückschlagventile und End Plug

Units (EPU). Ein USP: Die Ventile werden im Hochdruckbereich

angewendet, sind aber bis zu viermal kleiner und sechsmal leichter

als vergleichbare Modelle. Daraus resultiert ein fast lautloser

Betrieb mit einem geringeren Energieverbrauch. Das fortschrittliche

Behälterventil entfaltet sein volles Potenzial in Kombination

mit dem Voss Lok 40-Rohrumformsystem, das seine Stärken

vor allem in den Bereichen Dichtheit, Montagefreundlichkeit

und hoher Wirtschaftlichkeit ausspielt. Die modernen Ventile

passen perfekt auf die Voss Lok 40-Kontur und schaffen damit eine

hochdichte Verbindung in wasserstoff- und gasbasierenden

Antriebssystemen – insbesondere für den Hochdruckbereich von

bis zu 700 bar.

MENSCHEN UND MÄRKTE

Voss Fluid hat die Mehrheit an der

österreichischen HypTec GmbH erworben.

Durch den Zusammenschluss erweitert der

Hersteller innovativer Rohrverbindungssysteme

sein Portfolio um effiziente

Hochdruckventilkomponenten für

Wasserstoffanwendungen und den fluiden

Gastransport. In Kombination mit dem

bewährten Voss Lok 40-Rohrumformsystem

bündeln beide Partner Synergien, um

leckagesichere Verbindungen für entsprechende

Antriebssysteme zu schaffen. Die Aktivitäten in

diesem Bereich sind im Geschäftsfeld

„Fluid-Transport & -Speicherung“ strategisch

vereint.

EXPERTISE WÄCHST ZUSAMMEN

Einen Namen gemacht als führender Marktbegleiter hat sich

HypTec vor allem mit seinem hochmodernen Testcenter für hydraulische

und pneumatische Prüfungen. Dort werden u. a.

Wasserstofftanks für namhafte Unternehmen aus ganz Europa getestet.

Lange Zeit war dieses Center das Standbein der HypTec

GmbH. Durch die neue Partnerschaft mit Voss Fluid rücken die

Ventile nun mehr in den Vordergrund. Mittlerweile erstreckt sich

das Portfolio über alle Ventile vom Behälter bis zur Brennstoffzelle.

Aus dem Zusammenschluss von Voss Fluid und HypTec entstehen

durch die sich sehr gut ergänzenden Produktlösungen

Systeme für Wasserstoffanwendungen sowie für den fluiden

Gastransport.

STÄRKEN BÜNDELN MIT FOKUS AUF

WASSERSTOFF UND DARÜBER HINAUS

Die beiden Unternehmen passen in ihrem Bestreben, die Technologie

Wasserstoff voranzutreiben, ideal zusammen. Diese

Kompetenzen fließen im neuen Geschäftsbereich „Fluid-Transport

& -Speicherung“ zusammen. Für Christian Mertens, Geschäftsführer

von Voss Fluid, war aber auch der zwischenmenschliche

Faktor ausschlaggebend für die Zusammenarbeit:

„Mit HypTec haben wir einen hochinnovativen Anbieter von

Wasserstoff-Hochdruckventilkomponenten und Prüfungen als

Partner auf Augenhöhe gewonnen. Dieses Verhältnis ist uns

wichtig, denn mit dem Zusammenschluss wachsen die Kompetenzen

beider Seiten zusammen und ergänzen sich perfekt.

Dadurch erweitert sich unser Produktportfolio, und unsere

Chancen in diesem sich dynamisch entwickelnden Markt verbessern

sich deutlich. Und nicht zuletzt stimmt einfach die Chemie –

auch weil es menschlich hervorragend zusammenpasst.“

Die durch die Zusammenarbeit stark angestiegene Innovationskraft

soll die beiden Unternehmen in einem zukünftig enorm

wachsenden Geschäftsfeld als Bench-Mark Partner etablieren.

Thomas Höller, Geschäftsführer der HypTec GmbH resümiert:

„Durch diesen Zusammenschluss entsteht ein innovatives, global

agierendes Unternehmen, das die Wasserstofftechnologie als Basis

der zukünftigen Mobilität und Energieversorgung zur Erreichung

unserer Klimaziele als eines ihrer strategischen Ziele in

den Mittelpunkt ihrer Bemühungen stellt. Wir bündeln die Stärken

wie Innovation, Flexibilität, Verlässlichkeit und globale

Marktbetreuung, um den Erfolg unserer Kunden weiter gewährleisten

zu können.“

Bild: Voss Fluid, Nokhoog – stock.adobe.com

www.voss-fluid.net

12 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


UNTERNEHMENSPRÄSENTATION

EINE VIRTUELLE ZEITREISE

DURCH 80 JAHRE HYDRAULIK

Weber-Hydraulik bietet für digitale

Besucher*innen ein ganz neues Erlebnis und

eine einzigartige Erfahrung. Auf vier Ebenen

können Interessierte Weber-Hydraulik digital

erleben und virtuell durch eine beeindruckende

Welt navigieren. Dabei lernen sie das

Unternehmen, dessen Anfänge und eine

Auswahl an Anwendungen und Produkten

ganz neu kennen.

Wer schon immer einmal Weber-Hydraulik kennenlernen

wollte, hat im neuen Showroom die Chance

dazu. Besucher*innen können hier viele interessante

Details über das Unternehmen erfahren und Produkte

sowie Anwendungen spielerisch erleben. Dabei reisen sie

durch die Zeit: Von den ersten Schritten in der Landtechnik bis

hin zu innovativen Entwicklungsprojekten. „Mit unserer virtuellen

Welt gehen wir nicht nur für unsere Branche, sondern auch

darüber hinaus, ganz neue Wege. Das Erlebnis für die

Besucher*innen unseres Showrooms steht für uns im Vordergrund.

Zudem ist er individuell sowie von Ort und Zeit unabhängig

nutzbar“, sagt Christine Grotz, geschäftsführende Gesellschafterin

von Weber-Hydraulik. Eine Erweiterung des Showrooms mit

zusätzlichen Themen und Segmenten ist bereits geplant.

EINTRITT IN DIE VIRTUELLE WELT

Nach erfolgreicher Registrierung erhält jeder Gast in einem kurzen

Erklärvideo Tipps und Tricks, wie er sich durch die virtuelle

Welt bewegen kann und wird anschließend von den beiden Weber-Maskottchen

Emilia und Emil am Infopoint begrüßt.

Eine Meeting Lounge lädt die Besucher*innen im

Foyer zum informativen Austausch und zu Fachgesprächen

mit den Vertriebsmitarbeitern von Weber-Hydraulik

ein. Informationen zum Unternehmen runden das

Erlebnis im Erdgeschoss ab. Über eine Treppe oder einen

Fahrstuhl gelangen die Gäste des Showrooms in die

anderen Stockwerke.

DER SHOWROOM MACHT

WEBER-HYDRAULIK ERLEBBAR

Im nächsten Stockwerk angekommen, erleben die Besucher*innen

eine Ausstellung mehrerer Landmaschinen: Vom Traktor über eine

Erntemaschine bis zum Pflug. Rote nummerierte Punkte weisen

auf die Platzierungen der Weber-Hydraulik-Produkte in den jeweiligen

Fahrzeugen hin. Dazu lassen sich weitere Zusatzinformationen

zu dem Produkt und ein eigenes drehbares sowie zoombares

3D-Modell des verbauten Fahrzeugteils öffnen. Exemplarisch können

die Besucher*innen beim Pflug auf eine von fünf Nummern

klicken und sich so näher über einen eingebauten Pflugwendezylinder

mit integrierter Ventiltechnik oder einen Breitenverstellzylinder

bis hin zur Überlastsicherung informieren und erlebbar anschauen.

Auf der dritten Etage befindet sich die Zukunftsebene mit einem

Blick auf Innovationen aus verschiedenen Anwendungsgebieten.

So begegnen den Gästen der virtuellen Welt beispielsweise

ein intelligentes Lenksystem oder Onlineanwendungen, Apps

und Smart Devices als digitale Helfer im Bereich der Feuerwehr

und technischen Hilfeleistung.

Zu finden ist die neue Plattform unter showroom.weber-hydraulik.com

oder der Weber-Website. Mit dem Tablet oder dem PC

können sich die Nutzer*innen eigenständig sowie zeit- und

ortsunabhängig durch die Ebenen bewegen. Einen ersten Eindruck

in Form eines Videos erhalten alle Interessierten unter youtu.be/pQ6EJ0vu9vw.

Bild: Weber-Hydraulik

www.weber-hydraulik.com

VON DER VERGANGENHEIT IN

DIE ZUKUNFT

Die drei weiteren Ebenen bilden die Vergangenheit, die

Gegenwart und die Zukunft von Weber-Hydraulik. Auf

der Ebene 1 durchleben Interessierte eine Zeitreise von

den Anfängen des Unternehmens im Jahr 1939, bis zur

Gründung des Joint Ventures „Rescue Digital Systems“

für digitale Technologien aus dem Jahr 2019. Jedem historischen

Meilenstein ist dabei ein aktueller Bezug zur

Seite gestellt. Ein weiteres Highlight der Ebene ist die

Möglichkeit, eine Originaltonspur des Gründers Emil

Weber zu hören, in der er erzählt, warum und unter welchen

Umständen er das Unternehmen gegründet hat.

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 13


PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL

14 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


MODERNE HYDRAULIK

VERBESSERT ÖKOBILANZ

ELEKTROHYDRAULISCHE AKTUATOREN

Kraft und Dynamik: Verpackungshersteller Rick

Produktion sichert sich diese beiden

Erfolgsfaktoren der Hydraulik durch ein

Upgrade seiner Produktionsmaschinen mit der

autarken Achse CytroForce von Bosch Rexroth.

Das steigert nicht nur den Output, sondern

auch die Energieeffizienz.

In den Werkshallen des traditionsreichen Kartonverarbeiters

Rick Produktion bei Schleiden in der Eifel herrscht ein hohes

Tempo. Tausende Tonnen an Frischfaser- und Zellstoffkarton

werden hier jedes Jahr zu Einweggeschirr, Verpackungs- und

Lebensmittelschalen verarbeitet. Die Rohstoffe stammen größtenteils

aus nachhaltiger Forstwirtschaft, die Hälfte der dafür genutzten

Primärenergie aus regenerativen Quellen.

LEISTUNGSDICHTE UND DYNAMIK

UNVERZICHTBAR

Für kurze Taktzeiten bei der Produktion von Lebensmittelschalen

sorgen unter anderem vier Hydraulikpressen, deren Stempel mit

350 Millimetern pro Sekunde auf das Rohmaterial zueilen, um es

anschließend mit 15 Tonnen Presskraft (150 kN) in Form zu bringen.

Durch den rasanten Wechsel von Kraft und Dynamik nahm

die Verfügbarkeit der Maschinen mit zunehmendem Alter ab.

KOMBINATION AUS KRAFTDICHTE

UND DYNAMIK DER HYDRAULIK

IST UNVERZICHTBAR

„Um Produktionsausfälle rechtzeitig zu vermeiden, mussten wir

die Maschinen modernisieren“, berichtet Geschäftsführer Tom

Kantelberg. „Wir überlegten uns zunächst einen elektromechanischen

Umbau. Dieser konnte jedoch nicht überzeugen, da wir

damit die erforderliche Kombination aus Kraft und Geschwindigkeit

nicht wirtschaftlich realisieren konnten.“

ELEKTROHYDRAULISCHES UPGRADE

Thomas Kuzia, Kundenbetreuer bei Bosch Rexroth, kennt ähnliche

Situationen in vielen Unternehmen. „Nur die wenigsten

Hydraulikanwender können auf die typische Kombination von

Kraftdichte und Dynamik verzichten“, so der Experte. „Gleichzeitig

stehen sie vor der Herausforderung, ihre Anlagen zu modernisieren,

sie einfacher, energieeffizienter und produktiver zu machen.“

Als passenden Lösungsansatz für Rick Produktion empfahl

Thomas Kuzia die von Bosch Rexroth entwickelte autarke Achse

CytroForce. Der elektrohydraulische Aktuator mit gekapseltem

Hydraulikkreislauf besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten:

einem drehzahlvariablen Antrieb Sytronix, einem strömungsoptimierten

Hydraulikblock und einem passenden Zylinder.

Im Fall von Rick Produktion kommt ein Tandemzylinder für

Eil- und Schleichgang zum Einsatz.

AUTARKE ACHSE MIT ELEKTRISCHEM

ANTRIEBSSTRANG

Antrieb und Steuerung der autarken Achse CytroForce sind rein

elektrisch. Das kam Rick Produktion entgegen, da es aus produktionstechnischer

Sicht kein Umdenken erforderte. „Steuerung,

Umrichter und Programmierung sind dieselben Komponenten wie

in der Elektromechanik“, berichtet Niklas Hanf, der die

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 15


ELEKTROHYDRAULISCHE AKTUATOREN

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN TITEL

MASCHINEN-UPGRADE MIT

AUTARKEN ACHSEN

01 In der einbaufertig und vorkonfiguriert gelieferten autarken Achse spielen digitale Regler,

Elektromotor und strömungsoptimierte Hydraulik intelligent zusammen

Mit der CytroForce steigert Bosch Rexroth die Effizienz der

Hydraulik. Dank ihres elektrohydraulischen Antriebs und

des schlanken Designs eignet sich die autarke Achse

insbesondere als funktionelles und energetisches

Upgrade für Pressen, Werkzeugmaschinen und viele

weitere Anwendungen mit Kraft-/Weg-Aufgaben. Nach

einer kurzen Konfigurationsphase beim Hersteller wird

die CytroForce einbaufertig und vorkonfiguriert geliefert.

Nach der Plug-and-produce-Inbetriebnahme vor Ort

arbeitet die Linearachse nahezu wartungsfrei. Die Pflege

des Fluids ist dank eines speziellen Service-Kits sehr

einfach und weniger zeitaufwendig als das manuelle

Schmieren mechanischer Achsen. Im Vergleich zur

konventionellen Hydraulik sinken die Energiekosten bei

halb so großem Bauraum um bis zu 80 Prozent, während

die benötigte Ölmenge um bis zu 97 Prozent abnimmt.

Upgrades als Projektleiter verantwortet. „Auch die Installation benötigte

kein spezielles Hydraulikwissen, da die Achse einbaufertig

geliefert wurde.“ Dank ihres kompakten Designs findet die Cytro-

Force im vormaligen Hydraulikteil der Maschine Platz und benötigt

dabei nur halb so viel Bauraum wie die bisher eingesetzte Lösung.

MEHR PRODUKTIVITÄT, WENIGER ENERGIE

UND CO 2

-EMISSION

Die erste mit CytroForce modernisierte Maschine arbeitet um bis

zu 14 Prozent schneller als zuvor. Gleichzeitig spart sie 69 Prozent

der bisherig verbrauchten Energie und damit entsprechend

CO 2

-Emissionen ein, wie abschließende Messungen ergaben.

Verantwortlich für den Effizienzsprung ist in erster Linie die integrierte

Verdrängersteuerung. Diese erzeugt nur so viel Leistung

wie im jeweiligen Prozesspunkt benötigt wird. Weil der Zylinderdirektantrieb

außerdem keine Regelventile erfordert, entfallen

auch die entsprechenden Reibungsverluste. Der Steuerblock

leistet ebenfalls einen Beitrag zur Energieeffizienz, da ihn Bosch

Rexroth mithilfe von Simulation und 3D-Sandkerndruck auf optimale

Strömungsbedingungen trimmte.

Angesichts der damit möglichen Energie- und CO 2

-Ersparnis

möchte Rick Produktion für den Umbau der weiteren Maschinen

16 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


02

03

02 Alte Maschine, neue Effizienz: Das elektrohydraulische Upgrade

mit zwei autarken Achsen zum Stanzen und Pressen senkt den

Strombedarf um 69 Prozent

03 Der in der Papptellerproduktion eingesetzte Aktuator benötigt 95

Prozent weniger Öl und muss dank des geschlossenen Kreislaufs nicht

gegen Fluidaustritt gesichert werden

04 Die mit CytroForce upgedatete Hydraulikpresse arbeitet mit 15 t

Presskraft (150 kN) und erreicht im Eilgang bis zu 350 mm/s

einen Förderantrag beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle

(BAFA) stellen.

HYGIENISCH VORTEILHAFTES DESIGN

Auch bezüglich des Betriebsmittelverbrauchs kann die CytroForce

punkten, denn ihr geschlossener Kreislauf benötigt 95 Prozent weniger

Öl als die frühere Baugruppe. Eine elektromechanische Lösung

würde bei dieser Anwendung eine rund 50 Prozent größere

Menge an Schmiermittel verbrauchen. Die Wartung der autarken

Achse ist einfach: Mithilfe eines Service-Kits wird turnusmäßig eine

Fluidprobe entnommen und zur Analyse eingeschickt. Je nach Ergebnis

füllt der Maschinenbediener Öl aus einer Kartusche nach.

Der geschlossene Kreislauf und der bessere Schutz vor Leckagen

bringen weitere Vorteile für die Produktion: Die modernisierte Maschine

muss nun nicht mehr speziell gegen Fluidaustritt gesichert

werden. Darüber hinaus bietet Bosch Rexroth bei Bedarf auch ein

lebensmittel-zertifiziertes Fluid für die CytroForce an.

ERHÖHTE VERFÜGBARKEIT DURCH CONDITION

MONITORING

Mit dem elektrohydraulischen Upgrade kann Rick Produktion

den Output bei niedrigeren Energie- und Wartungskosten steigern

und damit noch mehr für den Klimaschutz tun. „Wir sind

begeistert, wie leistungsstark und effizient die CytroForce arbeitet

und wie engagiert uns Bosch Rexroth begleitet“, resümiert Niklas

Hanf. Auch die technischen Voraussetzungen für eine vorausschauende

Wartung sind bereits erfüllt. „Für die Zukunft planen

wir, auch die ergänzende Service-Lösung CytroConnect Solutions

zu nutzen, um mithilfe von Condition Monitoring verschleißbedingte

Ausfälle frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden.“

Die optimierten Betriebs- und Ausfallkosten wirken sich wiederum

positiv auf die Produktivität aus. „Die autarke Achse von

Bosch Rexroth hat uns auf ganzer Linie überzeugt“, bestätigt

Geschäftsführer Tom Kantelberg. „Wir haben jetzt eine leistungsstarke

Alternative zur klassischen Hydraulik gefunden, die so einfach

zu handhaben ist wie eine rein elektrische Lösung. Das erleichtert

uns nicht nur die Modernisierung, sondern verbessert

gleichzeitig unsere Ökobilanz und Wettbewerbsposition.“

Bilder: Bosch Rexroth AG

www.boschrexroth.de

04

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 17


MARKTPLATZ

PUMPEN RESSOURCENSCHONEND ENTWICKELN

Die Pumpen der Baureihe R5 zählen zu den Standardprodukten im Portfolio des Pumpenherstellers

Rickmeier, die Kunden können eine Vielzahl von Optionen aus einem Baukasten

wählen. Um die Wettbewerbsfähigkeit weiter zu stärken, wurde das Baukastensystem unter

Ressourceneffizienzmerkmalen optimiert. Um dieses Ziel zu erreichen, nutzte Rickmeier das

Beratungsangebot „ecodesign“ der EFA (Duisburger Effizienz-Agentur NRW). Das „ecodesign“

beschreibt einen Gestaltungsansatz mit dem Ziel, die Umweltbelastungen von Produkten

und Dienstleistungen über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu minimieren.

Zunächst wurde ein Referenzprodukt herausgesucht und gezielt auf Potenziale zur Materialeinsparung

analysiert, wozu verschiedene unter ecodesign-Gesichtspunkten entwickelte

Veränderungen in Bezug auf das Produkt sowie die Fertigungs- und Montageeffekte verglichen

wurden. Durch die Verbesserung wird der Materialbedarf reduziert und der Montageaufwand

verringert. Das Ergebnis ist die neue Pumpenserie R6 mit einem optimierten

Baukastensystem, mit dem die Variantenvielfalt um 70 Prozent reduziert wird, was zur Reduktion von Montageaufwänden von ca.

25 Prozent führt. Bei vollständiger Substitution der Baureihe R5 durch die R6 können bis zu 34 Tonnen Grauguss und 55 Tonnen

CO2-Äquivalente jährlich eingespart werden. Ferner wurde durch die gezielte Analyse die Substitution der bleihaltigen durch

bleifreie Lagerbuchsen erreicht.

wwww.rickmeier.de

LAST CALL – BAUMA INNOVATIONSPREIS 2022

PNEUMATIKSTEUERUNG FÜR HEBETECHNIK

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

Bereits zum 13. Mal wird im Rahmen der bauma 2022 der

Internationale Innovationspreis vergeben – ein gemeinschaftliches

Projekt der bauma mit namhaften Verbänden. Aussteller

können sich noch bis zum 3. Mai bewerben. Die Verleihung des

Innovationspreises findet traditionell am Vorabend zur Messeeröffnung

in der Münchner Residenz statt. Alle notwendigen

Informationen zu den Teilnahmebedingungen sind auf www.

bauma-innovationspreis.de abrufbar. Zugelassen sind Innovationen,

die noch nicht auf anderen Messen beworben wurden

oder bereits einen Preis erhalten haben. Bewerberinnen und

Bewerber können ihre Unterlagen über ein Formular im

Webportal einreichen. Um dem technischen Fortschritt und den

gesellschaftlichen sowie politischen Entwicklungen gerecht zu

werden, haben die verantwortlichen Mitglieder in der Task Force

die Kategorien überarbeitet. Sie lauten: Klimaschutz, Digitalisierung,

Maschinentechnik, Bauen, Forschung. Der VDMA Baumaschinen

und Baustoffanlagen und der VDMA Mining, zusammen

mit der Messe München und den Partnerverbänden HDB, ZDB

und bbs, führen das Bewerbungsverfahren durch.

www.bauma-innovationspreis.de

TECHNISCH-WISSENSCHAFTLICHER BEIRAT

Dr.-Ing. C. Boes, Böblingen

Dipl.-Ing. M. Dieter, Sulzbach/Saar

Dr, Steffen Haack, 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

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:

Prof. Dr.-Ing. P. U. Post, Esslingen

Dr.-Ing. R. Rahmfeld, Neumünster

Für Instandhaltungs- und Reparaturarbeiten müssen mitunter

tonnenschwere Fahrzeuge mithilfe von Grubenhebern in die

Höhe gestemmt werden. Um den Arbeitsablauf derartiger

Wartungsarbeiten an Pkw sowie Nutz-, Agrar- und Sonderfahrzeugen

reibungslos und sicher zu gestalten, setzt die MAHA

Maschinenbau Haldenwang GmbH & Co. KG bei der Konstruktion

ihrer neuen Teleskop-Grubenheber die Pneumatik-Kompaktsteuerung

der Konstandin GmbH ein. Bei der Steuerung sind

die komplette Pneumatik sowie die Ventil- und Vakuumtechnik

in einem Block integriert. Dieser ist aufgrund seiner kompakten

Größe hervorragend an enge Einbausituationen angepasst, wie

sie bei Grubenhebern angesichts ihres Einsatzes in schmalen

Arbeitsgruben gegeben sind. Bei einem Komponentenausfall

kann die Steuerung unter

minimalem Aufwand

schnell ausgetauscht

werden. Dank robuster

Materialien wie Edelstahl

und Aluminium sowie einer

unkomplizierten Verschlauchung

werden auch die

Montage und die Wartung

der Maschine vereinfacht.

Mithilfe der beiden

Fußtaster für Eil- und

Lasthub kann der Teleskop-

Grubenheber bequem ohne

Einsatz der Hände betätigt

werden. Dabei ermöglicht

die pneumatische Eilsteuerung

ein schnelles An- und

Abfahren der Kolbenstange zum Lastenaufnahmepunkt,

wodurch sich der gesamte Arbeitsprozess effizienter gestaltet.

Alternativ kann das Gerät mittels Handsteuerventil mit

Spiralschlauch aus einer Entfernung von bis zu einem Meter

flexibel von allen Seiten im normalen sowie im Eilmodus

ferngesteuert werden. Bei Nichtbenutzung kann das Handsteuerventil

mit seinem Magnetkopf am Grubenheber selbst oder

an entsprechenden metallischen Oberflächen im Arbeitsumfeld

angebracht werden. Das verbaute ODER-Element sorgt dabei

für die reibungslose Weiterleitung der Signale aus den beiden

Modulen für die Hand- und Fußsteuerung. Hinzu kommt ein

Stößelventil, das es erlaubt, den Grubenheber bei Bedarf

mittels eines Handrads zügig abzusenken.

www.konstandin.com

18 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


EHEDG-ZERTIFIZIERTES PNEUMATIK-FITTING

MARKTPLATZ

Speziell für Anwendungen, die oft und regelmäßig gereinigt werden und/oder mit Flüssigkeiten in Berührung

kommen, hat der Automatisierungsspezialist SMC die neuen Klemmverbindungen der Serie KFG2H-E

entwickelt – Pneumatik-Fittings, welche die strikte Zertifizierung der European Hygienic Engineering and

Design Group (EHEDG) nach Typ EL Class I Aux erfüllen. Dank der Einhaltung dieser Anforderungen an

Bauteilen in offenen Prozessen, die mit Flüssigkeiten (nass) und ohne Demontage gereinigt werden, lassen

sich die Fittings schnell und effektiv säubern und prädestiniert sie als Ideallösung für optimierte Hygienesicherheit

in der Lebensmittelindustrie.

Die Serie KFG2H-E verfügt zum einen über eine polierte, rostfreie Edelstahl-Oberfläche (AISI 316) und offene

Winkel, welche das Anhaften von Verschmutzungen vermeiden. Zum anderen werden die blau gefärbten

und damit bestens sicht- und detektierbaren Dichtungen aus speziellem Naturkautschuk (FKM) bei der

Montage durch Metallanschläge definiert komprimiert, die sich damit nahtlos in die Konstruktion einreihen.

Die Verschraubungen erfüllen die Schutzart IP69K und somit die höchste Schutzklasse gegen Schmutz und

Feuchtigkeit.

Geeignet für die Medien Wasser, Dampf und Druckluft sowie mit einer Temperaturbeständigkeit von - 5 bis +150 ºC (kein Gefrieren)

und einem Betriebsdruckbereich zwischen -100 kPa bis 1 MPa sind die neuen Fittings ideal für den Einsatz unter schwierigsten

Bedingungen bei Anwendungen im Lebensmittelbereich.

www.smc.de

SCHLAUCHPUMPEN

IM PROGRAMM

Die Schlauchpumpen vom Typ

Peripro erweitern das

Pumpenportfolie von Netzsch

Pumpen & Systeme durch

ihre Eigenschaften als robuste

und leistungsstarke Pumpen,

die auch bei hohen Drücken

viskose und abrasive Medien

problemlos fördern. Diese

Pumpen überzeugen aufgrund

ihrer langen Betriebsdauer,

sind einfach zu

bedienen und ermöglichen

zudem wegen ihres intelligenten

Designs hohe Energieeinsparungen.

Diese

Schlauchpumpen kommen

nahezu ohne Verschleißteile

aus. Auf Ventile oder Gleitringdichtungen

wird komplett

verzichtet; das einzige

Verschleißteil ist der

Schlauch, der sich aufgrund

eines innovativen Herstellungserfahren

durch besondere

Beständigkeit auszeichnet.

Außerdem sind die

Pumpen unempfindlich gegen

Trockenlauf, benötigen

weniger Schmiermittel und

ermöglichen eine hohe

Dosiergenauigkeit.

Pumps-systems.netzsch.com

Lead Center

Sealing Solutions

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SCHLAUCHLEITUNGEN

RISIKEN VERMINDERN:

SICHERHEITSEQUIPMENT FÜR

SCHLAUCHLEITUNGEN

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

Peitschende Hochdruckschlauchleitungen und

dadurch unkontrolliert austretende Flüssigkeiten

bilden gefährliche Risiken. Die Auswahl des

richtigen Sicherheitsequipments ist dringend

geboten, auch aus rechtlichen Gründen. Der

Technische Handel ist für Unternehmen dabei

ein wichtiger Partner.

Hochdruckschlauchleitungen lassen Betriebsdrücke von

mehreren 100 bar zu. Sie unterscheiden sich in

Schlauchleitungen, die Flüssigkeiten als Arbeitsmittel

verwenden (Hydraulik-Schlauchleitungen) und solche,

die Fluide transportieren. Von beiden Schlauchleitungstypen

können erhebliche Gefahren und Risiken für Mensch und Maschine

ausgehen. Besonders groß ist die Gefährdung, wenn

Schlauchleitungen platzen oder mit enormer Energie aus den Armaturen

herausgerissen werden und dann unkontrolliert umherschleudern.

Regelmäßige wiederkehrende Prüfungen und Wartungen dieser

Arbeitsmittel sind daher selbstverständlich und werden in der

Betriebssicherheitsverordnung gefordert. Gefahr-Hinweisschilder

an den Maschinen und in den gefährdeten Arbeitsbereichen,

spezifische Unterweisungen der an den Maschinen arbeitenden

Beschäftigten und persönliche Schutzausrüstungen für diese

Personengruppe (ganz wichtig: Schutzhandschuhe und Schutzbrillen)

reichen aber nicht aus. Es sind technische Nachrüstungen

notwendig, um die Risiken zu begrenzen. Dazu zählen

20 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


Schlauchfangsicherungen und Schutzschläuche (Berstschutzschläuche), aber auch Abschirmungen

aus Blech sowie Auffangwannen. Bei der richtigen Wahl dieser Spezialprodukte beraten

„Zertifizierte Fachbetriebe für Schlauch- und Armaturentechnik“ im VTH Verband Technischer

Handel e. V. Sie halten das gesamte Produktsortiment vollumfänglich für ihre Kunden bereit und

können die notwendige Funktions- und Sicherheitsprüfung der Schlauchleitungen wiederkehrend

übernehmen.

Stahlverschraubungen in

Zink Nickel

IhrLieferantfür höchste

Anforderungen in der

Fluidtechnik.

Füralle Anwendungen.

SO FUNKTIONIERT EINE SCHLAUCHFANGSICHERUNG

Für den Fall, dass sich unter Druck die Verbindung zwischen den Anschlussarmaturen löst (in der

Fachsprache „Peitschen“ genannt), begrenzt eine Schlauchfangsicherung den Schleuderweg der

Schlauchleitung. Wie eine zweite Absicherungsstufe fixiert sie das Fangseil an der Maschine.

Hartmut Schmitz, Vorsitzender der VTH-Fachgruppe „Schlauch- und Armaturentechnik“ (SAT),

rät Unternehmen unter folgenden Voraussetzungen eine Schlauchfangsicherung einzusetzen:

„Wenn der Betriebsdruck in den Leitungen 50 bar und mehr beträgt, sich Personen im Umkreis

der Maschine aufhalten und durch eine peitschende Schlauchleitung getroffen werden könnten,

dann besteht akuter Handlungsbedarf.“ Eine potenzielle Gefährdung liege auch bei neuwertigen

Schlauchleitungen vor, ergänzt der Experte.

SCHUTZ GEGEN FLUID-AUSTRITT UND SCHLIMMERES

Eine weitere Gefährdung besteht, wenn Öle und andere gefährliche Fluide unkontrolliert austreten.

Beschäftigte können ausrutschen und verunfallen und durch herausspritzende Flüssigkeit in

den Augen und auf der Haut verletzt werden. Schließlich kann ein Kontakt bestimmter Fluide mit

Zündquellen sogar Explosionen und Brände auslösen. Um diese Risiken bei einem unkontrollierten

Schlauchplatzer zu reduzieren, sollten Schutzschläuche wie Berstschutzschläuche angewendet

werden. Der als flaches Band gelieferte Schutzschlauch wird in Längsrichtung um den zu

schützenden Schlauch gelegt und mittels eines Klettverschlusses verschlossen. Für einen Rundumschutz

empfiehlt sich eine doppelte Ausführung. Schmitz erklärt: „Somit kann ein Berstschutzschlauch

ohne jegliche Demontage der Schlauchleitung angebracht werden.“

Schneidringverschraubungen

Schlauchverbinder

Schweissverschraubungen

UMGANG MIT VERBLEIBENDEN RESTRISIKEN

Die Vielzahl der Sicherheitsprodukte kann die Risiken deutlich reduzieren, einen hundertprozentigen

Schutz aber nicht gewährleisten. „Es verbleiben Restrisiken“, betont Experte Schmitz.

Über solche sei Buch zu führen und das Personal entsprechend zu unterrichten. Doch nicht jeder

Betreiber von Schlauchleitungen bringt eine entsprechende Ausbildung und Erfahrung mit, um

alle Restrisiken zu erkennen. Auch hier kann der Technische Händler wichtige Hinweise liefern.

Flanschverbinder

Bild: Schmitz Siegen / Matthias Grosse

www.vth-verband.de

VTH-FACHGRUPPE „SCHLAUCH- UND ARMATURENTECHNIK“

Der Technische Handel kann Unternehmen sowohl bei der Prüfung ihrer Schlauchleitungen

als auch bei der Auswahl des passenden Sicherheitsequipments beraten. Die in der

Fachgruppe SAT organisierten Händler vernetzen den gesamten deutschsprachigen

Raum. Mit der Registrierung zum „Zertifizierten Fachbetrieb für Schlauch- und Armaturentechnik“

zeigen sie Kunden an, dass sie über die geeignete Betriebsausstattung und

qualifiziertes Personal für die Herstellung und Prüfung von Schlauchleitungen unter

Zugrundelegung der geltenden Vorschriften und Normen verfügen. Fachgruppen-Vorsitzender

Hartmut Schmitz erklärt: „Kompetente Fachberatung und vom Komponentenhersteller

unabhängig geprüfte Schlauchleitungen gehören zu den Kernkompetenzen der

Fachgruppen-Mitglieder. Durch eine langjährig aufgebaute Expertise können wir ein

Mehr an Sicherheit bieten und uns von weniger erfahrenen Wettbewerbern absetzen.“

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DRUCKLUFTERZEUGUNG

ÖLFREIE DRUCKLUFT: EFFIZIENTE ANTRIEBS-

TECHNIK FÜR EFFIZIENTE KOMPRESSOREN

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

Bei der Drucklufterzeugung spielt

Energieeffizienz eine wichtige Rolle – sowohl aus

Kostengründen als auch im Hinblick auf

Nachhaltigkeit. Ölfreie Schraubenkompressoren

kombiniert mit intelligenten Regelungssystemen

für das Druckluftmanagement sind hier der

richtige Lösungsansatz. Leistungsfähige

Frequenzumrichter, effiziente Motoren und

darauf abgestimmte Steuerungstechnik spielen

bei solchen Konzepten eine Schlüsselrolle.

Immer noch ist die Meinung verbreitet, dass Öl als Schmiermittel

im Kompressor die Verdichtung von Luft energieeffizienter

und damit Druckluft billiger macht. Jedes Jahr werden deshalb

Millionen Barrel Mineralöl für die Drucklufterzeugung verbraucht

und danach als Altöl und ölhaltiges Kondensat entsorgt.

Außerdem ist die Öl-Dichtheit nie garantiert. Die mit Öl kontaminierte

Druckluft verteilt das Öl in der Umwelt und kontaminiert

Produkte. Dies ist insbesondere in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie

unbedingt zu vermeiden. Deshalb sind Aufwand

und Kosten für Beschaffung, Filtration und Entsorgung des Öls

beträchtlich und machen wieder einen bedeutenden Teil des an-

Autoren: Sven Meth, Key Account Manager, Yaskawa, Roland Endrass,

Technical Sales Support Manager, Yaskawa, und Ellen-Christine Reiff,

Redaktionsbüro Stutensee

gedachten energetischen Vorteils zunichte. Warum also Öl in den

Verdichtungsprozess integrieren, wenn es mit ölfreier Druckluft

sogar kostengünstiger und besser funktioniert?

WASSER ALS SCHMIERMITTEL

Dass es besser geht, beweist das deutsche Unternehmen AquaAir

aus Augsburg mittlerweile seit einigen Jahren mit seinen durch

Fresenius zertifizierten Schraubenkompressoren, die statt Öl

Wasser als Schmier- und Dichtmittel nutzen. Die zertifizierten

Kompressoren sind nachweislich biokompatibel und liefern

100 Prozent öl- und keimfreie Druckluft. Dabei arbeiten die Kompressoren

sehr energieeffizient und ohne verschleißbedingten

Effizienzverlust über die gesamte Lebensdauer. Bei der Druck-

Bei den Frequenzumrichtern für die ölfreien Kompressoren

fiel die Wahl auf die Serie GA700

22 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


lufterzeugung lassen sich mit ihrer Hilfe bis zu 35 Prozent Energiekosten gegenüber

konventionellen Lösungen sparen. Eine wesentliche Grundlage dafür sind die innovativen

Schraubenrotoren, die aus neu entwickelten Hochleistungspolymeren bestehen.

2018 wurde diese nachhaltige und ökologisch sinnvolle Technologie mit

dem „Innovationspreis Bayern“ ausgezeichnet.

Die ölfreien Schraubenkompressoren „Made in Germany“ sind in einem fein abgestuften

Produktspektrum erhältlich, als frequenzgeregelte Anlage mit einer Antriebsleistung

von 4 bis 110 kW, einem Volumenstrom von 0,3 bis 20 m³/min und

einem Betriebsenddruck von 5 bis 15 bar. Hinzu kommt eine leistungsstarke und benutzerfreundliche

Steuerung, die sich über ein Touch-Panel einfach bedienen lässt.

Dementsprechend ist das Einsatzspektrum breitgefächert. Industrielle Anwendungen

gehören ebenso dazu wie die Druckluftversorgung in Brauereien, der Impfstoffherstellung

oder in medizintechnischen Geräten, wie sie zur Beatmung eingesetzt

werden. Sogar im UN-Hauptgebäude in Genf (Schweiz) sind die ölfreien Kompressoren

aus Augsburg im Einsatz.

DREHZAHLREGELUNG SPART ENERGIE

„Die Erzeugung von Druckluft benötigt immer Energie. Aber allein durch die Nutzung

einer Drehzahlregelung mit Frequenzumrichtern anstelle von Getrieben oder

Ventilen erschließen sich große Einsparpotentiale“, weiß Marco Lodni, Geschäftsführer

bei AquaAir. Bei ihrem Energiesparkonzept arbeiten die Hersteller der ölfreien

Kompressoren von Anfang an eng mit Yaskawa zusammen und seit 2016 ist der

Automatisierungsspezialist Hauptlieferant, nicht nur für Frequenzumrichter, sondern

auch für die kompakten Steuerungen und Touch-Panels. Lodni liefert die Begründung:

„Bei Yaskawa spielen Energieeffizienz und Nachhaltigkeit eine ebenso

wichtige Rolle wie bei uns, hinzu kommt die jahrzehntelange Erfahrung mit Frequenzumrichtern

und ihrem Einsatz bei Kompressoren sowie der exzellente Support.

Das macht sich für uns vor allem dann bezahlt, wenn es um die Entwicklung

kundenspezifischer Lösungen und Softwareanpassungen geht.“

Wie gut die Zusammenarbeit funktioniert, zeigte sich auch bei Kompressoren für

die Atemlufterzeugung. Die Software für diese medizintechnische Anwendung haben

beide Partner gemeinsam entwickelt und Yaskawa hat den gesamten Validierungsprozess

mit Know-how und Manpower unterstützt. Lodni ergänzt: „Zudem haben wir

einen Automatisierungsspezialisten im Boot, der auch international sehr gut aufgestellt

ist und weltweite Unterstützung vor Ort bei unseren Kunden garantieren kann.“

KOMPLETTLÖSUNG AUS EINER HAND

Bei den Frequenzumrichtern für die ölfreien Kompressoren fiel die Wahl auf die Serie

GA700. Die kompakten Umrichter decken alle für die Kompressoren benötigten

Leistungen von 4 bis 220 kW ab und erreichen Wirkungsgrade von bis zu 98,5 Prozent.

Darüber hinaus optimieren sie vollautomatisch die Motoreffizienz. Durch die

elektronische Drehzahlregelung gibt es an den Kompressoren zudem weniger bewegte

Teile, was den Betrieb verschleißarm macht. Die Umrichter eignen sich für

Asynchron-, Permanentmagnet- oder Reluktanzmotoren. Die energieeffiziente Antriebslösung

kann für Stand-Alone-Systeme ebenso genutzt werden wie für Systeme

mit vernetzten Antrieben oder Anwendungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen.

Mit einer Feldbusschnittstellen-Karte in nur einem Umrichter können bis zu

fünf GA700-Frequenzumrichter vernetzt werden, was die Kosten senkt und den Verdrahtungsaufwand

minimiert. Mit der integrierten STO-Funktion (Sicher abgeschaltetes

Drehmoment) sind die Umrichter auch für Anwendungen geeignet, die Sicherheitslevel

bis SIL3/Ple erfordern. Über eine 24-V-Schnittstelle lassen sich bei Bedarf

zusätzliche Sensoren versorgen, z. B. für Druck oder Temperatur. Trotz dieser vielen

Features sind die Umrichter innerhalb weniger Minuten in Betrieb zu nehmen.

Die Ansteuerung der Frequenzumrichter übernehmen kompakte Yaskawa Steuerungssysteme

aus der SLIO-Serie. Diese lassen sich in TIA, Siemens Step7 oder

Speed7Studio programmieren und durch ihren modularen Aufbau gut an die jeweilige

Anwendung anpassen. Um die Kompressoren komfortabel bedienen zu können,

wurde die Steuerung mit einem Smart-HMI ausgestattet. Die Panels sind optimal für

kleine bis mittlere Applikationen ausgelegt. Ihr 7-Zoll-Display ermöglicht nicht nur

eine menügeführte Bedienung, sondern dient auch der Visualisierung. Für große

Kompressoranlagen gibt es mit der IPC-Serie ebenfalls eine passende Lösung, die

einen leistungsstarken Industrie-PC mit einem Touch-Panel kombiniert.

Bilder: Yaskawa

www.yaskawa.de

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 23

Starke Sache 60x265.indd 1 03.02.22 11:08


HYDROSPEICHER

PUNKTGENAUER KOLBENHUB FÜR

ZUVERLÄSSIGE FERTIGUNG

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

Die Druckgießanlagen eines Schweizer

Herstellers dienen zum Gießen großer und

komplexer Komponenten. Nun hat der Hersteller

sein Sortiment um zwei neue leistungsstarke

Druckgießmaschinen erweitert. Damit begegnet

das Unternehmen der steigenden Nachfrage

der Automobilindustrie nach Maschinen zur

Herstellung von immer größeren Bauteilen.

Ein wichtiger Baustein der neuen Maschinen sind

die Hydrospeicheranlagen. Sie ermöglichen eine

hohe Bauteilqualität und sorgen für zuverlässige

und energieeffektive Gießkräfte der Maschine.

Die Automobilhersteller gehen in ihrer Produktion neue

Wege. Für die Fertigung großformatiger und komplexer

Bauteile aus Aluminium für Karosserien sind neue Produktionsprozesse

mit hohen Schließkräften nötig, etwa

um vordere oder hintere Unterböden für Fahrzeuge herzustellen.

Die neuen Druckgießmaschinen Carat 840 und Carat 920 von

Bühler aus Uzwil, Schweiz, ermöglichen solche Produktionslösungen.

Zentraler Baustein ist dabei eine leistungsstarke und

präzise Gießeinheit mit einer gleichmäßigen Schließkrafteinleitung.

Für die zuverlässige Bewältigung dieser Anforderung entschied

sich Bühler für den Einsatz einer Druckspeicheranlage

von Roth Hydraulics. Sie ist der Antrieb der Gießeinheit, die maßgeblich

die Bauteilqualität erzeugt und für eine dauerhaft verlässliche

Leistung sorgt.

LEISTUNGSSTARKE UND DYNAMISCHE

GIESSEINHEIT

Der Anspruch an die Speicheranlage ist vielseitig: Einerseits benötigen

die neuen Lösungen eine größere Menge an gespeicherter

Energie und andererseits eine rasche Leistungsentfaltung, um

die notwendige Dynamik der Gießeinheit sicherzustellen. So entfaltet

etwa die Carat 920 Gießeinheit 2.130 Kilonewton dynamische

Gießkraft und 5.340 Kilonewton Nachdruck. Die besondere

Herausforderung ist hierbei in der zweiten Phase des Gießprozesses

innerhalb von 100 Millisekunden rund 1,5 Meter Kolbenhub

zu ermöglichen. Die Beschleunigung des Gesamtsystems,

inklusive flüssigen Aluminiums, erfolgt praktisch von Null aus.

„Die Carat 920 kann innerhalb von Millisekunden mehr als 200

Kilogramm flüssiges Aluminium in eine Form einschießen. Dabei

hält sie die Form mit einer Kraft von 92.000 Kilonewton zusammen.

Das ist, als ob der gesamte Eiffelturm mit seinem Gewicht

von rund 9.000 Tonnen auf die Form pressen würde“, erklärt

Michael Cinelli, Product Manager Bühler Die Casting. Die Hydrospeicheranlage

von Roth Hydraulics schafft diese Produktionsaufgabe

mit Leichtigkeit und hoher Genauigkeit.

Für das Erreichen solcher Lösungen kooperieren die Experten

von Bühler und Roth Hydraulics seit vielen Jahren. Cinelli: „Die

langjährige Zusammenarbeit in der Komponentenentwicklung

mit Roth hat es immer wieder ermöglicht, neue Lösungen rasch

zu entwickeln und bestehende Technologie weiterzuentwickeln.

Im gemeinsamen Fokus stehen dabei immer der Endkunde und

die erforderte Zuverlässigkeit der Komponenten.“

Die größten Druckgießmaschinen der Carat Serie sind so groß

wie ein Haus. Sie sind acht Meter hoch und stehen auf einer

Grundfläche von rund 100 Quadratmetern. Zudem verfügt die

Zweiplatten-Technologie der Carat über ein patentiertes und

steifigkeitsoptimiertes Plattendesign für eine gleichmäßige

Schließkrafteinleitung, die eine minimale Plattendurchbiegung

und eine hohe Maßgenauigkeit der Gussteile sicherstellt. In Kom-

24 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


HYDROSPEICHER

bination mit der echtzeitgeregelten Gießeinheit von Bühler und

der DataView-Steuerung bietet die Carat höchste Gießdynamik

und -qualität.

HOHE PRODUKTIVITÄT UND NACHHALTIGKEIT

SIND DAS ZIEL

Die Speicheranlagen von Roth Hydraulics sind komplett verrohrt,

verfügen über alle notwendigen Sicherheits- und Überwachungseinrichtungen

und entsprechen internationalen Regelwerken

Die enorme Leistungsdichte von Hydrospeichersystemen sowie

das passgenaue Freisetzen der Energie in der richtigen Menge

und zum benötigten Zeitpunkt in der Druckgussfertigung spart

elektrische Energie und reduziert die erforderliche Anschlussleistung

erheblich. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung von

recyceltem Aluminium oder durch erneuerbare Energien gewonnenes

Aluminium das Potenzial einer CO 2

-neutralen Produktion.

Als ein Bestandteil der ganzen Produktionskette verbessert dies

den ökologischen Fußabdruck des Endprodukts, in dem Fall des

Fahrzeugs.

Die Vision von Bühler für die Zukunft der Druckgussindustrie

ist 0 Prozent Ausschuss, 40 Prozent weniger Zykluszeit und

24/7-Verfügbarkeit. Je größer die Gussteile, desto größer ist der

Hebel zur Reduktion der Produktionskosten mittels Reduktion

von Zykluszeit, Ausschuss und der Erhöhung der Verfügbarkeit.

Bühler sieht sich als Vorreiter mit Maschinen für die Fertigung

großer Druckgussteile und führend in diesem Segment. Das

Familienunternehmen Roth zählt in den Segmenten Energiespeichersysteme,

Composite Technologien und Flächen-Heizund

Kühlsysteme zu den führenden Unternehmen. Frank Fuchs,

Geschäftsführer von Roth Hydraulics, erklärt: „Familiengeführte

Unternehmen verfolgen ähnliche Werte und stellen die persönliche

Kundenbeziehung in den Fokus. Wir freuen uns und

sind stolz darauf, dass wir auf dieser Basis schon viele Jahre mit

Bühler kooperieren. Der Einsatz unserer Hydrospeicheranlagen

in der neuen Carat Baureihe untermauert unsere erfolgreiche

Partnerschaft.“

Roth Hydraulics bietet energieeffiziente Hydrospeicherlösungen

für Technologien bei denen hydraulische Energie gespeichert

oder gewandelt werden muss. Zum Einsatz kommen die

fluidtechnischen Bauteile nicht nur in Druckgussmaschinen,

sondern etwa auch in der Energie- und Kraftwerkstechnik, Mobilhydraulik

oder in der Öl- und Gastechnik. Roth Hydraulics ist

ein Traditionsunternehmen der Branche mit einer fast 80-jährigen

Firmengeschichte – bekannt unter der vorherigen Firmierung

„Bolenz & Schäfer“. Als Vollsortimenter liefert Roth Hydraulics

eine komplette Technologie-Palette mit Kolben-, Blasen- und

Membranspeichern sowie Speicheranlagen für verschiedenste

Anwendungen. Know-how und Erfahrung in der Entwicklung

und Produktion von Kolbenspeichern macht das Unternehmen

zu einem echten Spezialisten. Die Roth Speichersysteme sind

nach einem Baukastenprinzip ausgelegt. Je nach Anforderung

realisiert der Hersteller kundenspezifisch angepasste und wirtschaftliche

Lösungen wie in diesem Fall für das Familienunternehmen

Bühler.

Bilder: Bühler AG, Roth Hydraulics

www.roth-hydraulics.de

TRIES HYDRAULIKVENTIL BAUREIHE

HITZEBESTÄNDIG BIS +200° C

UNS IST

KEINE

AUFGABE

ZU HEISS


MARKTPLATZ

NAMUR-TIEFTEMPERATURVENTILE FÜR DEN

EINSATZ BIS -50 °C

KOMPAKTE UND PLATZSPARENDE

RÜCKSCHLAGVENTILE

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

Für den Einsatz in frostigem

Umfeld hat das Unternehmen

Airtec neue elektrisch

betätigte Namur-Tieftemperaturventile

der Baureihe

TMN-05 in Ausführungen

mit 3/2- und 5/2-Wegen

entwickelt. Diese monostabilen

Kolbenschieber-Ventile halten Umgebungstemperaturen

von -50 °C bis +60 °C problemlos stand. Mit einer Nennweite

von sieben Millimeter sind sie für einen Arbeits- und Steuerdruck

von 2,5…10 bar bei Durchflussmengen von 950 Nl/min

bzw. 1100 Nl/min ausgelegt. Das Namur-Tieftemperaturventile

wird durch Zuschaltung der Spannung umgesteuert und ist

zusätzlich mit einer rastenden Handhilfsbetätigung ausgestattet,

die sich mittels Schraubendreher betätigen lässt. Die

Schutzart IP65 bietenden TMN-05-Ventile im eloxierten

Aluminium-Gehäuse verfügen über Dichtungen aus NBR, FKM

und MVQ. Die Innenteile sind aus rostfreiem Stahl und Messing

gefertigt. Darüber hinaus gehören Befestigungsschrauben,

Codierstift und O-Ringe zum Lieferumfang.

www.airtec.de

EXPLOSIONSGESCHÜTZTE DREHGEBER

Die ATEX/IECEx-zertifizierten

explosionsgeschützten

IXARC-Drehgeber

von Posital verfügen

über Aluminiumoder

Edelstahlgehäuse,

die so

konstruiert wurden,

dass elektrische

Hotspots oder

Funkenbildung, die

eine Explosion auslösen könnten, ausgeschlossen sind. Die

Drehgeber sind sowohl in inkrementalen als auch in absoluten

Varianten erhältlich und werden mit optischen oder magnetischen

Messsystemen angeboten. Optische Drehgeber eignen

sich für hochpräzise Anwendungen und bieten eine Auflösung

von bis zu 16 Bit sowie eine hervorragende Dynamik. Magnetische

Varianten bieten eine ähnliche Auflösung und zeichnen

sich durch ein kompaktes, robustes Design aus, das sie äußerst

vielseitig und für raue Umgebungen geeignet macht. Bei vielen

magnetischen Drehgebern können einige Betriebseigenschaften

durch Software-Updates geändert werden, ohne dass

mechanische Änderungen erforderlich sind. Bei programmierbaren

inkrementalen Drehgebern kann etwa die Auflösung

zwischen 1 und 16.384 PPR (Impulse pro Umdrehung) eingestellt

werden, indem die entsprechenden Softwareparameter

ausgewählt werden. Bei den absoluten Drehgebern sind sowohl

magnetische als auch optische Varianten für den Multiturn-Betrieb

verfügbar, deren Zählelektronik batterielos funktioniert

und auf Energy-Harvesting per Wiegand-Technik setzt.

Wie sämtliche Geräte der IXARC-Drehgeberfamilie können auch

die ATEX/IECEx-zertifizierten Modelle mit einer Vielzahl von

Montageflansch-Designs und Wellenkonfigurationen bestellt

werden. Sie sind wahlweise mit Steckverbindern (M12 etc.)

oder mit angeschlossenen Kabeln erhältlich. Unterstützt wird

dabei eine Vielzahl von Kommunikationsschnittstellen.

www.posital.de

Die TVR400 von Weh sind

mechanische Absperrventile,

die den freien Durchfluss

in Einschraubrichtung

ermöglichen und den

Medienstrom in der

anderen Richtung absperren.

Aufgrund ihrer

kompakten Bauweise

nehmen die Ventile nur geringen Platz in Anspruch und sind

daher sehr wirtschaftlich.

Im Gegensatz zu metallisch dichtenden Ventilsitzen, sind die

einschraubbaren Rückschlagventile weichdichtend. Die

Abdichtung erfolgt durch einen federbelasteten Dichtkegel mit

O-Ring. Daher zeichnen sich die Ventile durch eine hohe

Dichtheit aus, verbunden mit einem hohen Durchfluss. Die

Einschraubventile lassen sich einfach mit einem Innensechskantschlüssel

in Bohrungen mit Innengewinde einschrauben.

Gefertigt aus hochwertigem Edelstahl erweisen sie sich als

langlebig bei geringem Verschleiß und besonders geräuscharmen

Betrieb.

Die mechanischen Absperrventile TVR400 von Weh haben sich

bereits bei hydraulischen und pneumatischen Anwendungen

im Maschinen- und Anlagenbau, in der Fördertechnik und

Medizintechnik sowie in der Chemie- und Pharmaindustrie und

für Gase-Anwendungen bewährt.

www.weh.de

NEUES STRÖMUNGSMODUL ZUR

LECKAGEERKENNUNG

Die IST AG bringt ein

neues Strömungsmodul

OOL Mass Flow Meter auf

den Markt. Präzise, robust

und sofort einsatzbereit:

Das kompakte und korrosionsbeständige

Modul

eignet sich zur Durchflussüberwachung

und

Leckageerkennung

verschiedenster Flüssigkeiten. Geeignet für verschiedenste

Anwendungen von Kühlkreisläufen, Dosierpumpen, Haushaltsgeräten,

CIP-Anlagen für die Lebensmittelindustrie, Landmaschinen,

Industrie-Nasssauger bis hin zu Getriebeölen in der

Metallbearbeitung und im Bergbau kann der neue thermische

OOL-Strömungsdurchflussmesser einfach in neue oder bestehende

industrielle Systeme integriert werden. Sein robustes

Gehäuse enthält die bewährte OOL-Technologie der IST AG, die

das bewährte und langzeitstabile thermische Messprinzip mit

einer korrosionsbeständigen Oberfläche kombiniert und

dadurch eine industriereife Lösung für die Durchflussüberwachung

von wässrigen Lösungen, Alkoholen und Ölen, einschließlich

aggressiver Flüssigkeiten, schafft. Der OOL Mass

Flow Meter kommt werkskalibriert mit DI-Wasser und überträgt

gleichzeitig Durchfluss- und Temperaturmessungen über

eine standardisierte digitale Schnittstelle im I2C Protokoll. Das

Modul ist mechanisch robust, genau über einen dynamischen

Messbereich. Eine gute Empfindlichkeit bei geringem Durchfluss

ohne Druckverlust mach das OOL Modul besonders gut

auch für Aufgaben im Bereich Leckageerkennung geeignet.

www.ist-ag.com

26 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


AUTOMATISIERTE TEMPERIERUNG VON DRUCKGUSSWERKZEUGEN

Beim Aluminiumdruckguss führen die Wasserstrecken im

Kühlkreislauf direkt durch die Werkzeuge. Üblicherweise

wird der Durchfluss des Kühlwassers nach dem klassischen

Auf/Zu-Verfahren gesteuert und mittels manueller

Ventile eingestellt. Der Vorgang ist zeitaufwendig, nicht

reproduzierbar und Druckschwankungen mindern die

Leistung der Anlagen.

Bürkert Fluid Control Systems hat deshalb automatisierte

Regelsysteme für die Temperierung entwickelt, die als

Ekomat.indd 1

anschlussfertige Komplettlösung auf die jeweilige Anwendung abgestimmt sind.

Dadurch wird der gesamte Prozess effizienter, die Produktqualität steigt und sogar

das Wartungskonzept lässt sich optimieren.

Für eine hohe Ausfallsicherheit, selbst bei Verschmutzungen und Partikeln im Kühlkreislauf, werden in den automatisierten

Regelsystemen schmutzunempfindliche Motorregelventile vom Typ 3280 eingesetzt. Das Leckagerisiko, das besonders

bei Schraubverbindungen und Temperaturänderungen besteht, lässt sich durch den Einsatz eines flexiblen Schweißgehäuses

minimieren. Das komplette maßgeschneiderte Regelsystem, bestehend aus Fluid- und Elektrotechnik, wird dann

für eine einfache Installation und Inbetriebnahme in einem kompakten Schaltschrank vormontiert, programmiert,

geprüft und ausgeliefert. Installiert in der Anlage werden die Daten dann über nur eine digitale Schnittstelle an die

übergeordnete Steuerung gesendet, überwacht und dokumentiert. Im Betrieb kann die Kühlleistung so digital beobachtet

werden und bei Abweichungen sind Wartungsmaßnahmen planbar.

www.buerkert.de

Ekomat.indd 1 07.11.2012 07:49:19

HYDRAULISCHER DIREKTANTRIEB IN EINER EINHEIT

Das neue Antriebssystem von Hägglunds bietet Anwendern in der Fördertechnik,

dem Bergbau und weiteren Branchen erstmals eine Plug-and-play-Lösung. Bei

dem Fusion Antriebssystem werden alle Komponenten an der Drehmomentstütze

montiert, vom Hydraulikmotor und den Pumpen bis hin zum Gehäuse. Das

ermöglicht ein hohes Drehmoment und absolute Zuverlässigkeit aus einer

einzigen Einheit heraus – und das bei minimalem Platzbedarf. Es gibt weder ein

Getriebe noch ein Fundament und es muss keine Ausrichtung vorgenommen

werden. Auch auf Hydraulikleitungen und -schläuche kann verzichtet werden.

Bei Anlagen im unteren Leistungsbereich, zum Beispiel Plattenbänder, Bandförderer,

Gurtförderer und Zuführbänder, werden die Vorteile der Hägglunds Lösung besonders deutlich. Die Hägglunds

Lösung bietet maximales Drehmoment ab Drehzahl null und einen integrierten Überlastschutz. Das erhöht die Produktivität,

verringert die Betriebskosten und ermöglicht eine einfache Montage.

www.hagglunds.com

TRIES HYDRAULIKVENTIL BAUREIHE

KÄLTEUNEMPFINDLICH BIS -40° C

IHR

PROBLEM

EISKALT

GELÖST


PHARMAANWENDUNGEN

GESUCHT: DAS PASSENDE

MEMBRANVENTIL

PRODUKTE UND ANWENDUNGEN

In der Pharmaproduktion müssen häufig

hochpreisige Rohstoffe exakt nach Rezeptur

dosiert werden. Zuverlässigkeit und verlässliche

Funktionalität sind dabei wesentliche

Voraussetzungen für höchste Produktqualität,

eine wirtschaftliche Produktion und letztendlich

für die Zulassung. Meist sind hier

Membranventile im Einsatz. Damit sie

effizient arbeiten, ist eine Analyse der

Einsatzbedingungen zwingend erforderlich.

Nur die genaue Kenntnis von Stoffströmen,

Schalthäufigkeit, eingesetzten Chemikalien und

Medientemperaturen erlaubt es, ein exakt auf

die Anforderungen zugeschnittenes Ventil

auszuwählen. Im Betrieb ist dann fachgerechte

Wartung wichtig, damit die Membranen den

hohen Anforderungen lange gerecht werden.

Autor: Michael Wiedmann, Produktmanager Membranventile

bei Bürkert Fluid Control Systems

Membranventile eignen sich für viele Anwendungen,

bei denen Fluide entsprechend verfahrenstechnisch

geführt werden müssen. Ob in Fermentations- und

Bioreaktoren, in CIP/SIP-Systemen, bei Filtration

oder Abfüllung, in der Chromatographie oder bei der Reinstwasserherstellung,

jede Anwendung hat ihr besonderes Anforderungsprofil.

Bürkert Fluid Control Systems bietet daher eine

breite Palette an Membran-Ventilausführungen zusammen mit

darauf abgestimmten Antriebssystemen und Lösungen zur einfachen

Automatisierung. Der Baukasten an vielfältigen Komponenten

gewährleistet bei richtiger Auswahl einen langen, störungsfreien

Betrieb und planbare Wartungsintervalle.

MEMBRANVENTILE SIND SPEZIALISTEN

Moderne Membranventile sind Multifunktions-Spezialisten, die

für zuverlässige Funktion genau auf ihren Einsatzbereich ausgelegt

werden und die ganze Bandbreite an Medien und Betriebsparametern

beherrschen. Insbesondere die Auswahl des

Materials bei den Membranen ist eine Kunst und erinnert an die

Reifenwahl in der Formel 1. Nur der richtige Materialmix ermöglicht

es, das Fahrzeugpotential unter den jeweiligen Bedingungen

auch auf die Straße zu bringen. Regenreifen taugen nicht für

trockene Fahrbahn, Slicks nicht für Nässe, der Reifenpoker entscheidet

über Sieg oder Niederlage. Bei Membranventilen ist es

ähnlich, denn auch hier sind oft nicht alle Anwendungsanforderungen

im Voraus bekannt. Man muss sie richtig einschätzen,

bewerten und danach flexibel seine Wahl treffen. Grundlage für

einen effizienten Ventileinsatz ist die Lebensdauer der medienberührenden

Membran. Diese muss mechanisch und chemisch

den Betriebsbedingungen widerstehen. Dabei kommt es sowohl

auf den Ventilkörper, den Antrieb und natürlich auf das Membranmaterial

an.

Schaltwechsel, Temperatur, Mediendruck und chemische Zusammensetzung

beeinflussen neben der Ventilauswahl daher

28 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


01

01 Membranventil Typ 2103 mit

Prozessregler (integrierte Luftführung)

zur dezentralen

Automatisierung

02 Nahaufnahme einer Membran

mit Stempel zur Rückverfolgbarkeit

03 Membransonderausführungen

wie im patentierten Robolux-Ventildesign

erlauben mit einer Membran

zwei unabhängige Prozess-Schaltfunktionen

und minimiert die Zahl

der benötigten Ventile und

Membranen

02

03

auch immer die Wahl der Membranwerkstoffe. Bei gleichbleibendem

Ventilkörper kann so schon eine kleine Parameteränderung

in der Produktion zu wesentlichen Lebensdauereinbußen führen.

MEMBRANAUSWAHL ERFORDERT KNOWHOW

Sind alle Betriebsparameter bekannt, sollte die Wahl der richtigen

Membran kein Problem darstellen – eigentlich. Wie in der Formel

1 ist aber gerade hier sehr umfangreiches Knowhow gefragt.

Je nach Belag der Rennstrecke reicht es nicht aus bei hoher Temperatur

normale Slicks zu fahren, der zusätzliche Abrieb durch

eine raue Fahrbahn erfordert beispielsweise extra harte Gummimischungen.

Ähnlich sind die Bedingungen für Ventilmembranen

im Alltagsbetrieb. Da für FDA und ähnliche Zulassungen nur ganz

bestimmte Grundstoffe erlaubt sind, müssen die Mischungen diese

Beschränkungen einhalten. Zusätzlich muss der Grundsatz der

VENTILKÖRPER, ANTRIEB UND

MEMBRANMATERIAL ENTSCHEIDEND

sogenannten Traceability (Rückverfolgbarkeit) ebenfalls beachtet

werden. In Bezug auf die Inhaltsstoffe des Membran-Compounds

gilt die Vorgabe, dass alle Inhaltsstoffe lückenlos dokumentiert

sind bzw. den Bestimmungen und Freigaben der entsprechenden

Regularien entsprechen. Darüber hinaus ist eine gleichbleibende

Qualität in der Herstellung, Zusammensetzung und Verarbeitung

sicherzustellen. Kleinste Änderungen im Fertigungsablauf, in der

Zusammensetzung des Compounds oder geometrische Änderungen

dürfen nicht ohne vorherige Absprache mit den Endverbrauchern

durchgeführt werden, da dies eine Nachvalidierung der

Membranen zur Folge haben kann. Im Rahmen der Dokumentation

respektive Nachverfolgbarkeit sind somit Membranen und der

Ventilkörper, die sogenannten produktberührenden Komponenten

eines Membranventils besonderen Anforderungen unterworfen.

Aus dem immer noch riesigen Feld an Auswahlmöglichkeiten

gilt es nun eine geeignete Zusammenstellung für den jeweiligen

Einsatzzweck zu finden.

Auch beim in Form pressen und „vulkanisieren“ der Membran

gibt es eine Vielzahl von beeinflussenden Parametern, die den

Einsatzbereich erweitern oder einschränken. Hier hilft nur langjährige

Erfahrung und ständiges Dazulernen weiter, um beständige,

langlebige und damit wirtschaftliche Membranen herzustellen.

Die jahrzehntelange Erfahrung der Fluidspezialisten von

Bürkert im Umgang mit Membranventilen auch in ungewöhnlichen

Anwendungen ist daher eine gute Grundlage für eine robuste

Ventilauslegung.

FEHLERQUELLE WARTUNG

Sind nun alle Komponenten vom Ventilgrundkörper bis hin zur

optimalen Membranausführung gewählt und in Betrieb, muss irgendwann

das Ventil gewartet und die Membran ausgetauscht

werden. Gerade dabei passieren leider vermeidbare Fehler, die

zu hohen Folgekosten führen können. Werden die neuen Membranen

zu fest angezogen, kommt es zu vorzeitigem Verschleiß

und Ausfällen. Alle Membranen sind formschlüssig einzusetzen

und danach die Schrauben von Hand einzudrehen. Nun muss

zwingend das Ventil drei bis vier Mal leer betätigt werden, damit

sich die Membran exakt auf ihren Sitz anpassen kann, ohne dass

sie am Ventilflansch festgeklemmt ist. Erst danach dürfen die

Schrauben in der richtigen Reihenfolge mit vorgegebenem Drehmoment

angezogen werden. Beachtet man das nicht, kann auch

die widerstandsfähigste Membran nach wenigen Schaltzyklen

bereits völlig zerstört und schlimmstenfalls wertvolle Produkte

unbrauchbar sein.

Die Hauptursache für einen vorzeitigen Ausfall bei der heute üblichen

zertifizierten Fertigungsqualität liegt in Fehlern bei der

Wartung bzw. dem unvorschriftsmäßigen Austausch. Statistisch

betrachtet stehen Ausfälle nach ca. vier Wochen Betriebszeit bei

Montagefehlern dem problemlosen Betrieb von über einem Jahr

bei 98 bis 99 % richtig montierter Membranen gegenüber. Die richtige

Wartung ist nach der Erstauswahl die wichtigste und „preiswerteste

Komponente“ für einen langen störungsfreien Betrieb.

Für einen wirtschaftlichen Anlagenbetrieb ist es wichtig von

Anfang an die passenden Membranventilkomponenten zur jeweiligen

Anwendung zusammenzustellen. Bei Änderungen in

der Betriebsweise, wie höherer Taktung, Temperatur etc. sollte

man daher vorsorglich die eingesetzten Komponenten auf ihre

Eignung für die neuen Bedingungen prüfen. Wenn Anwender zudem

bei der Wartung die vorgeschriebenen Schritte einhalten,

steht selbst bei schwierigen Einsatzfällen einem zuverlässigen

Anlagenbetrieb nichts im Weg.

Bilder: Bürkert Fluid Control Systems

www.buerkert.de

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 29


SIMULATION DRUCKLUFTBREMSE

SIMULATIONSMODELL EINER GÜTERZUGDRUCKLUFT-

BREMSE ZUR UNTERSUCHUNG EINES ANSATZES

ZUR ZUGVOLLSTÄNDIGKEITSERKENNUNG

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG

Um sicherzustellen, dass sich in einem Gleisabschnitt kein Zug oder Wagen befindet,

werden bislang streckenseitige Methoden angewendet. Aufgrund der Nachteile dieser

Methoden wird hier ein fahrzeugseitiges Zugsicherungssystem untersucht. Dieses

basiert auf der durchgehenden, druckluftbetriebenen Bremsleitung eines Güterzuges.

Im Triebfahrzeug wird ein Schallimpuls in die Hauptluftleitung eingekoppelt, dessen

reflektiertes Schallsignals Informationen über die Zuglänge geben soll. Zur

Untersuchung dieses Ansatzes ist ein Simulationsmodell entwickelt worden, welches

als Grundlage für weiterführende Simulationen und Experimente dient.

30 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


SIMULATION DRUCKLUFTBREMSE

Schienenfahrzeuge haben einen, im Vergleich zu Straßenfahrzeugen,

erheblich längeren Bremsweg. Dies liegt am

geringen Haftbeiwert des Tribokontakts zwischen den

stählernen Rädern des Fahrzeugs und der Schiene, die

ebenfalls aus Stahl ist. Der Haftbeiwert variiert sehr stark

zwischen 0,06 und 0,3 [Ihm-19]. Er ist vor allem abhängig von der

Relativgeschwindigkeit zwischen Rad und Schiene und der

Witterung. Besonders niedrige Werte ergeben sich bei Laubfall

und leichtem Nieselregen. Unabhängig von solchen Einflüssen

muss immer gewährleistet sein, dass der Abstand zwischen zwei

Fahrzeugen ausreichend groß ist, um ein Auffahren bei einer

Bremsung des vorderen Fahrzeugs zu verhindern. Der hierfür

notwendige Abstand unterscheidet sich im Straßen- und Schienenverkehr

erheblich. Im Straßenverkehr gilt die Regel „Halber

Tacho“, das sind bei 160 km/h also 80 Meter Sicherheitsabstand.

Beim Schienenverkehr ist bei 160 km/h bereits ein Abstand von

1.000 Meter notwendig, um ein sicheres Anhalten bei allen Witterungseinflüssen

zu gewährleisten. Dieses Beispiel macht deutlich,

dass es im Schienenverkehr nicht in allen Fällen möglich ist

den Bremsweg zu überblicken. Da eben dies eine Voraussetzung

für das im Straßenverkehr übliche Fahren auf Sicht ist, ist dies

beim Schienenverkehr bis auf wenige Ausnahmen nicht möglich.

Bei der Eisenbahn kommt daher in aller Regel das Konzept

„Fahren im festen Raumabstand“ zur Anwendung. Hierbei ist die

Strecke in Blöcke, also ortsfeste Abschnitte, unterteilt [Mas-18].

NOTWENDIGKEIT DER

ZUGVOLLSTÄNDIGKEITSERKENNUNG

Diese Abschnitte sind bei klassischen Implementierungen, z. B.

Punktförmige Zugbeeinflussung (PZB), durch Signale begrenzt

[Mas-18], wie in Abbildung 1 dargestellt. Die Länge eines solchen

Abschnitts wird als Blockabstand bezeichnet. Hierbei gilt der

Grundsatz, dass sich pro Abschnitt jeweils nur ein Zug befinden

darf. Dies wird dadurch gewährleistet, dass das Signal am Anfang

eines Blockabschnitts die Einfahrt in einen Streckenblock nur erlaubt,

wenn sich kein Zug in dem Abschnitt befindet [Mas-18].

Hierfür muss dem Stellwerk, das das Signal steuert, also mitgeteilt

werden, wann sich kein Zug mehr in einem Abschnitt befindet.

Dieser Vorgang wird als Gleisfreimeldung bezeichnet.

Für die Gleisfreimeldung gibt es verschiedene Prinzipien, die

sich etabliert haben [Mas-18]:

n Stellwerkswärter beobachtet die Durchfahrt des Zugendes anhand

der Zugschlusstafel.

n Gleisstromkreis: Hierbei verbindet ein sich im Abschnitt befindliches

Fahrzeug die ansonsten galvanisch getrennten

Schienen eines Blockabschnitts.

n Achszähler: Hierbei erfasst ein Sensor die Anzahl der Achsen,

die in einen Abschnitt ein- und ausfahren.

Alle diese Varianten haben sich im praktischen Einsatz bewährt.

Dennoch haben Sie auch Nachteile. So ist die Variante mit

dem Stellwerkswärter personalintensiv, da sie pro Blockabschnitt

ein Stellwerk mit Wärter benötigt. Gleisstromkreise sind teilweise

fehleranfällig, da Bremssand dazu führen kann, dass ein Fahrzeug

die beiden Schienen nicht mehr elektrisch leitend verbindet.

Achszähler sind zwar sehr zuverlässig, benötigen aber am

Beginn und Ende jedes Abschnitts einen Sensor.

Für zukünftige Zugsicherungssysteme wäre es wünschenswert

die Gleisfreimeldung nicht mehr streckenseitig, sondern fahrzeugseitig

durchzuführen. Dies verspricht gleich mehrere Vorteile:

n Streckenseitige Infrastruktur ist der Witterung und potentiellem

Vandalismus ausgesetzt. Auf dem Fahrzeug sind die Einrichtungen

besser geschützt.

n Für wenig befahrene Strecken lohnt sich Bau und Instandhaltung

streckenseitiger Infrastruktur kaum. Hier ist eine fahrzeugseitige

Einrichtung effizienter.

01

02

Mehrere Züge in Blockabschnitten

Übersicht Bremsanlage Güterwagen, Hauptluftleitung

verkürzt dargestellt (weitere Information S. 32 unten)

n Auf dem Fahrzeug stehen Energieversorgung und Datenverbindung

zum Stellwerk bereits zur Verfügung.

n Um die Leistungsfähigkeit von vielbefahrenen Strecken zu

erhöhen ist es wünschenswert die Blockabschnitte kurz zu

wählen, um eine dichte Zugfolge zu ermöglichen. Hierbei steigt

der Aufwand für streckenseitige Einrichtungen.

Mit ETCS Level 3 [Eur-06] gibt es bereits einen europäischen

Standard für die Zugsicherung, der eine fahrzeugseitige Zugvollständigkeitserkennung

vorsieht und so das Einsparen streckenseitiger

Infrastruktur ermöglicht. Dieser Standard beschreibt

allerdings keine konkrete technische Umsetzung.

PROBLEMATIK FAHRZEUGSEITIGER

ZUGVOLLSTÄNDIGKEITSERKENNUNG

Derzeit kommt ETCS Level 3, das die fahrzeugseitige Zugvollständigkeitserkennung

vorsieht, auf keiner im Durchgangsverkehr

betriebenen Eisenbahnstrecke in Europa zum Einsatz. Ein

naheliegender Grund hierfür ist, dass die technische Umsetzung

der Gleisfreimeldung nicht trivial ist. Für eine fahrzeugseitige

Zugvollständigkeitserkennung ist zu jeder Zeit die Ortung aller

auf der Strecke befindlicher Fahrzeuge notwendig. Im Fall eines

lokbespannten Zuges meint dies Lok und Wagen. Sollte es in einem

Abschnitt zu einer Zugtrennung kommen muss verhindert

werden, dass der Abschnitt wieder freigegeben wird, wenn das

Triebfahrzeug den Abschnitt verlassen hat, sich die abgerissenen

Wagen aber noch darin befinden. Bei der Lok ist die Ortung möglich,

da diese standardmäßig mit der für die jeweilige Strecke notwendigen

Leit- und Sicherungstechnik ausgerüstet ist. Bei Wagen

ist dies nicht der Fall. So verfügen die in Europa eingesetzten Standard-Güterwagen

bis heute über keinerlei elektrische Einrichtungen

oder Stromversorgung [Ihm-19]. Da sich Güterwagen in einem

europaweiten Umlauf befinden erscheint hier eine Umrüstung für

das Befahren einzelner Streckenabschnitte unpraktikabel.

Um die Verbreitung von ETCS Level 3 zu fördern ist also die

Entwicklung einer Einrichtung zur kontinuierlichen Zugvollständigkeitserkennung

notwendig, die insbesondere auch bei lokbespannten

Güterzügen funktioniert. Die Ortung der Lok in Kombination

mit der Zugvollständigkeitserkennung ermöglicht dann

die fahrzeugseitige Gleisfreimeldung.

Da die Vollständigkeit eines ganzen Zuges erkannt werden muss,

kann dies nur auf Basis von Einrichtungen erfolgen, die durch den

gesamten Zug gehen. Im Fall von Güterzügen gibt es dafür nur die

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SIMULATION DRUCKLUFTBREMSE

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG

druckluftbetriebene Bremsleitung. Es gibt keinerlei durchgehende

Kabel. Im Eisenbahnverkehr in Deutschland ist gemäß der Eisenbahn

Bau- und Betriebsordnung (EBO) §23 eine durchgehende,

selbsttätige Bremse vorgeschrieben [EBA-67]. Daher ist eine

durchgehende Druckluftleitung, die als Hauptluftleitung bezeichnet

wird, bei allen Güterzügen vorhanden. Es wird daher im

folgenden Beitrag untersucht, ob es möglich ist eine Zugvollständigkeitserkennung

basierend auf der Bremsleitung zu realisieren.

Damit eine Zugvollständigkeitserkennung basierend auf der

Hauptluftleitung praxistauglich ist, muss sie die folgenden Anforderungen

zwingend erfüllen:

n Die für die fahrzeugseitige Zugvollständigkeitserkennung notwendigen

Einrichtungen können nur auf dem Triebfahrzeug

installiert werden. Eine Modifikation der angehängten Wagen

ist nicht möglich.

n Die Zugvollständigkeitserkennung muss kontinuierlich arbeiten.

Die Häufigkeit, mit der die Zugvollständigkeit überprüft

wird, bestimmt den Abstand, in dem die Züge aufeinander

folgen können.

n Die Zugvollständigkeitserkennung muss unabhängig vom

Betriebszustand der Bremsen funktionieren. Das bedeutet bei

geöffneter Bremse, bei angelegter Bremse, während dem Anlegen

und während dem Öffnen der Bremse.

n Von dem System wird, wie bei allen Sicherheitssystemen im

Eisenbahnbereich, eine hohe Zuverlässigkeit gefordert. Das

nicht erkennen eines Zugabrisses gefährdet zwangsweise

Menschenleben.

Aufgrund dieser Anforderungen sind verschiedene, naheliegende

Ansätze nicht zielführend:

n Es genügt nicht nur den statischen Bremsdruck zu überwachen.

Dies würde nicht bei jedem Füllstand der Bremsleitung eine

Zugvollständigkeitserkennung ermöglichen.

n Es genügt nicht den Volumenstrom durch das Bremsventil beim

Anlegen oder Lösen der Bremse zu überwachen, da dies keine

kontinuierliche Überwachung ermöglicht.

PRINZIP ZUR FAHRZEUGSEITIGEN

ZUGVOLLSTÄNDIGKEITSERKENNUNG

Um eine fahrzeugseitige Zugvollständigkeitserkennung basierend

auf der Bremsleitung zu erreichen, soll auf dem Triebfahrzeug

ein Schallimpuls in die Hauptluftleitung eingekoppelt werden.

Dieser Impuls erzeugt, während er durch die Hauptluftleitung

läuft, Reflexionen. Diese Reflexionen werden dann von

einem Sensor, der sich ebenfalls auf dem Triebfahrzeug befindet,

detektiert und ausgewertet. Reflexionen entstehen hierbei

sowohl am Ende des letzten Wagens, wo die Hauptluftleitung verschlossen

ist, als auch an allen anderen Elementen, die sich in

03

Vernetzung Luftvolumen mit linearen Elementen

Luftabsperrhahn

Bremskupplung

der Hauptluftleitung befinden, z. B. T-Stücke, Bremsventile,

Kupplungen.

Für die Auswertung des Signals zur Bestimmung der momentanen

Zuglänge und somit zur Detektion von Zugabrissen sind zwei

Strategien denkbar:

n Das Letzte Echo stammt vom Verschluss der Hauptluftleitung

vom letzten Wagen. Über dessen Laufzeit lässt sich mit der

Schallgeschwindigkeit in der Leitung die Länge des Zuges ausrechnen.

n Nach dem Zusammenstellen des Zuges kann einmalig die Anzahl

der vorhandenen Echos gezählt werden. Wenn dann ein

Echo fehlt bedeutet dies einen Zugabriss. Das initiale Zählen

SCHALLAUSBREITUNG UND

-INTENSITÄT ERMÖGLICHEN

RÜCKSCHLÜSSE AUF ZUGLÄNGE

der Echos stellt für den Eisenbahnbetrieb kein Hindernis dar,

da nach dem Zusammenstellen eines Zuges immer eine

Bremsprobe durchgeführt wird, die dafür genutzt werden kann.

WARUM EIN SIMULATIONSMODELL

NOTWENDIG IST

Ob der beschriebene Ansatz funktioniert, hängt von der Qualität

der reflektierten Impulse ab. Hier ist vor allem entscheidend, wie

sich die Qualität der Reflexionen mit zunehmender Zuglänge und

somit Bremsleitungslänge verändert. Hinzu kommt der Einfluss

von Störgeräuschen. Das Abklingen der Impulse in der Leitung

lässt sich nicht trivial berechnen. Experimentelle Untersuchungen

scheiden im ersten Schritt ebenfalls aus, da hierfür ein geeignetes

Signal als Impuls und ein Auswertealgorithmus bekannt

sein müsste. Um dies zu bestimmen ist ein Simulationsmodell

notwendig, das die Ausbreitung eines Schallimpulses in einer

Hauptluftleitung abbildet. Dieses wird im Folgenden vorgestellt.

SIMULATIONSSOFTWARE UND MODELL

Zur Modellerstellung und Simulation wird die kommerzielle

Multiphysics-Programmsuite ANSYS [How-15] verwendet.

Untersucht werden die Schallausbreitung und die Abnahme

der Schallintensität, um anhand der Reflexionen Rückschlüsse

auf die Geometrie und somit auf die Länge des Zuges zu ziehen.

Das in ANSYS erstellte Modell (s. Abb. 2) umfasst eine gerade

Hauptluftleitung (HLL) (1) mit dem Ventilträger als Abzweigung

Kupplungskopf

(Schnitt)

Ventilträger und

Hauptluftleitung

32 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


SIMULATION DRUCKLUFTBREMSE

zum Steuerventil (2), drei Luftabsperrhähnen (3) und eine

Bremskupplung (4) bestehend aus zwei Bremsschläuchen und

Kupplungsköpfen. Es bildet die Bremsanlage eines einzelnen

Güterwagens ab.

NUMERISCHE SIMULATIONSMETHODE

Die Schallausbreitung in Pneumatikleitungen wird in guter

Näherung von der Wellengleichung, einer linearen partiellen

Differentialgleichung, beschrieben

04

Zeitlicher Verlauf Schalldruck im kompletten System

(transiente Analyse)

mit dem Schalldruck p und der Schallgeschwindigkeit c 0 . [Mös-15]

Bei komplexen Geometrien und Schallfeldern (z. B. keine ebene

Welle, große Druckgradienten) ist es nicht mehr möglich, das

Schallfeld theoretisch zu analysieren [How-15]. Zur Lösung der

akustischen Wellengleichung gibt es eine Reihe numerischer

Verfahren (s. [Sch-06]).

„Computational Fluid Dynamics“ (CFD) Software für numerische

Strömungssimulation hat jedoch Einschränkungen bei der

Analyse akustischer Wellenausbreitung. Zum Beispiel kann die

CFD-Software ANSYS FLUENT Schallausbreitung nur bei niedrigen

Strömungsgeschwindigkeiten berechnen. Außerdem können

keine reflektierenden Randbedingungen definiert werden, d. h.

es kann nur die Schallausbreitung „ins Freie“ und nicht innerhalb

von Rohren untersucht werden. [ANS-18a]

Aus diesem Grund wurde die Schallausbreitung in der Bremsanlage

von Güterzügen numerisch mit der Finite-Elemente-Methode

(FEM) analysiert. Bei niedrigen wie mittleren Frequenzen kann

die Wellengleichung mithilfe der FEM gelöst werden. Jedoch stößt

die FEM für höhere Frequenzen und somit kürzere Wellenlängen

an ihre Grenzen, da die Anzahl der Elemente zunehmen muss

[How-15].

MODELLBILDUNG UND SIMULATION

Um den Rechenaufwand der 3 D Simulation zu minimieren, wird

zunächst nur die Bremsanlage eines Güterwagens untersucht.

Die Länge der Hauptluftleitung beträgt 12,8 m (typische Länge

eines Güterwagens (Modell Eanox-x 051) der Deutschen Bahn).

Der Innendurchmesser der HLL beträgt nach DIN EN 14198

[DIN-19] 32 mm. Bei der Modellierung der einzelnen Bauteile

wird die Geometrie für den Fall vereinfacht, dass sich die Wellenlänge

um einige Größenordnungen von der Dimension der Geometrie

unterscheidet (vgl. [How-15]). Vereinfachend wird angenommen,

dass der Luftfilter, welcher sich zwischen dem Ventilträger

und Steuerventil befindet, die einfallenden Schallwellen

komplett absorbiert (reflexionsfreie Randbedingung), wodurch

das Steuerventil nicht modelliert werden muss.

Als weitere Vereinfachung wird nur das Luftvolumen vernetzt

und keine Fluid-Struktur-Interaktion berücksichtigt, da die

Schallkennimpedanz (Wellenwiderstand) als Quotient aus Schalldruck

p und Schallschnelle v (lokale Teilchengeschwindigkeit)

von festen Körpern um einige Größenordnungen größer ist als

die von Luft (Z 0,Luft

= 2040,73 Ns∙m -3 bei p0 = 5∙10 5 Pa) [Ler-09].

Rückwirkungen des Schallfelds auf die Festkörperschwingung

können vernachlässigt werden, der Festkörper reflektiert die einfallenden

Schallwellen vollständig, was im Modell durch reflektierende

Randbedingungen berücksichtigt wird [Abd-18].

Der Bremsschlauch, welcher aus Gummi besteht, wird durch

eine frequenzabhängige Absorptionsrandbedingung modelliert,

da angenommen wird, dass dieser in geringem Maße Schall

absorbiert und dadurch das Schallsignal dämpft. Die Daten für

den Schallabsorptionsgrad α sind [Eid-09] entnommen.

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 33


SIMULATION DRUCKLUFTBREMSE

Damit reflektierte Schallwellen am Einlass nicht wieder reflektiert

werden und das Ergebnis beeinflussen, ist der Einlass

(s. Abb. 2) reflexionsfrei. Der Auslass ist schallhart, was einem geschlossenen

Luftabsperrhahn am Ende entspricht.

Die Luft wird als kompressibles Gas betrachtet. Effekte aufgrund

von Luftfeuchtigkeit werden nicht berücksichtigt, da die

Druckluft bei der Aufbereitung getrocknet wird. Vereinfachend

wird angenommen, dass die Luft in der Hauptluftleitung keine

Strömung vorweist, wodurch das Problem als rein akustisches

Problem betrachtet werden kann. In dem Simulationsmodell

werden visko-thermische Verluste berücksichtigt, wenngleich

diese bei niedrigen Frequenzen vernachlässigt werden können.

Aus Gleichung (1) ergibt sich die linearisierte homogene Wellengleichung

(ohne Quellterm), welche in ANSYS gelöst wird, zu

mit dem Verhältnis der spezifischen Wärmekapazitäten γ = c p ⁄c v

und der Prandtl Zahl Pr (Verhältnis kinematische Viskosität zur

Temperaturleitfähigkeit). [How-15]

Die Werte für das Luftmodell sind in der Tabelle dargestellt.

Die Lufttemperatur wird mit 20 °C (technischer Normzustand)

angenommen. Der statische Druck entspricht dem Druck bei

gelöster Bremse von 5,0 bar [Sau-78].

mente-Netz erfährt numerische Dispersion [Ler-09]. Die Ergebnisse

der Netzkonvergenzstudie der Hauptluftleitung zeigen,

dass für die transiente Analyse in ANSYS lineare Elemente besser

geeignet sind als quadratische Elemente, da die Rechenzeit und

numerische Dispersion geringer sind.

Daher ist das Simulationsmodell mit linearen Elementen

vernetzt. Es werden 12 Elemente für die geringste Wellenlänge

verwendet

was zu einer Elementgröße von ca. 0,57 cm führt [How-15]. In

Bereichen mit steilen Druckgradienten wird feiner vernetzt. Um

die Impedanz nicht künstlich zu verfälschen, wird ein möglichst

gleichmäßiges Netz mit Hexaederelementen erzeugt. In komplizierten

Geometrieregionen werden Tetraederelemente verwendet,

welche jedoch dazu tendieren, die Impedanz zu verfälschen.

Die Gesamtanzahl der Elemente beträgt ca. 155.000.

Für den Integrationszeitschritt (Integration Time Step, ITS)

werden entsprechend den Empfehlungen aus dem ANSYS Handbuch

[ANS-18b] 20 Zeitschritte für die maximale Anregungsfrequenz

gewählt:

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG

Werte Luft [How-15], * abhängige Größen

Beschreibung Parameter Wert Einheit

Temperatur T 293,15 K

Statischer Druck p 0

500.000 Pa

Schallgeschwindigkeit* c 342,08 m·s -1

Dichte* ρ 5,98 kg·m -3

Dynamische Viskosität μ 1,84·10 -5 Pa·s

Kinematische Viskosität* ν 1,523·10 -5 m²·s -1

Wärmeleitfähigkeit κ 0,0257

-1

W·m-1·K Spezifische isobare

c p

1.012

-1

J·kg-1·K Wärmekapazität

Spezifische isochore

Wärmekapazität

c v

722,9

-1

J·kg-1·K Zur Untersuchung der Ausbreitung von Schallwellen im Zeitbereich

wurde eine transiente Analyse durchgeführt. Es wurde ein

Schallsignal eingekoppelt und der Schalldruck an einzelnen Stellen

(s. Abb. 2) ausgewertet. Die Arbeiten von ABDULLAHI und

OYADIJI [Abd-18] und von OWOWO und OYADIJI [Owo-17] dienen

hierbei als Referenz. Als Anregung wurde eine halbe Sinuswelle

mit einer Amplitude von p = 1 Pa gewählt, um einen Vergleich

mit den oben genannten Arbeiten zu ermöglichen. Die

Anregungsfrequenz betrug 5.000 Hz, die einlaufende Schallwelle

hat aufgrund der Randbedingung am Einlass jedoch nur eine

Frequenz von 2.500 Hz. Gewählt wurde diese Frequenz, da für

eine Frequenz von 2.500 Hz die Rückflussdämpfung (Return

Loss) in der Frequenzganganalyse besonders gering ist, d. h. viel

Schallleistung im System reflektiert wird.

Um den Druckverlauf zu approximieren, können in ANSYS

lineare oder quadratische Ansatzfunktionen verwendet werden

[How-15]. Aufgrund der für die numerische Analyse notwendigen

Diskretisierung kann das eigentliche Schallfeld nicht exakt abgebildet

werden und die Schallausbreitung durch ein Finite-Ele-

Die Simulation wurde auf einem Windows Server-PC (Systemtyp

x64, Prozessor Intel® Xeon® CPU E7-8857 v2 @ 3.00 GHz, 48 logische

Prozessoren, 512 GB RAM) parallel auf 44 Kernen durchgeführt.

In ANSYS wird ein impliziter Lösungsalgorithmus (HHT

Algorithmus) für die transiente akustische Analyse verwendet.

Für eine Simulationsdauer von 0,1 s beträgt die Rechenzeit ca.

29 Stunden, da die Lösung zu jedem Zeitschritt (insgesamt 10.532

Zeitschritte) berechnet werden muss.

SIMULATIONSERGEBNISSE

Abbildung 4 zeigt den Verlauf des Schalldrucks in der Bremsleitung.

Das Schallsignal läuft von links nach rechts durch das

System. Am Einlass sind die aufgrund der Querschnittsprünge im

1. Luftabsperrhahn reflektierten Schallwellen erkennbar. Die

Amplitude der ersten reflektierten Welle beträgt p refl. = -0,2504 Pa.

Dies entspricht in guter Näherung dem Wert der analytischen

Lösung (im Fall ebener Schallwellen) für die Reflexion an einem

einfachen und reflexionsfrei abgeschlossenen Querschnittsprung

(vgl. [Mös-15]). Am Ende des 1. Luftabsperrhahns beträgt die

Amplitude der Schallwelle p = 0,453 Pa. In den Bremsschläuchen

wird das Schallsignal stark gedämpft und hat am Anfang des

2. Luftabsperrhahns eine Amplitude p = 0,144 Pa. Innerhalb der

Hauptluftleitung wird das Schallsignal bis zum Ventilträger nur

sehr schwach gedämpft (p = 0,0582 Pa), was jedoch auf die numerische

Dispersion zurückzuführen ist.

In Abbildung 5 ist zu sehen, wie an der Abzweigung des Ventilträgers

die Schallwelle aufgrund der Änderung der akustischen

Impedanz teilweise reflektiert wird (p refl = -0,021 Pa). Der Transmissionsfaktor

als Verhältnis aus transmittierter (p trans = 0,048 Pa)

zu einlaufender Schallwelle (p ein 0,069 Pa) beträgt T ≈ 0,69. Dies

stimmt gut mit der analytischen Lösung überein, die jedoch nur

gültig ist, falls keine höheren Moden entstehen und für den Fall

reflexionsfreier abgeschlossener Äste. Bei tiefen Frequenzen

hängt der Reflexionsfaktor bei der analytischen Lösung von Querschnittsprüngen

und Abzweigungen nur von den Querschnittsflächen,

nicht aber von der Frequenz ab. [Mös-15]

34 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


SIMULATION DRUCKLUFTBREMSE

Ausgehend vom Schalldruck kann der Schalldruckpegel Lp berechnet

werden, welcher eine logarithmische Maßeinheit ist und

das quadratische Verhältnis zwischen dem Effektivwert p eff = p/√2

des Schalldrucks und dem Bezugsschalldruck p ref = 2⋅10 -5 Pa angibt

[Deu-06]:

05

Reflexionen an der Abzweigung des Ventilträgers

(Konturplot des Schalldrucks, Werte in Pa)

Bei Umrechnung des Schalldrucks in den Schalldruckpegel

beträgt zum Zeitpunkt t = 0,056 s die Reflexion der Schallwelle an

der Abzweigung des Ventilträgers Lp = 52,55 dB und zum Zeitpunkt

t = 0,088 s beträgt die Reflexion der Schallwelle am Ende

der Hauptluftleitung Lp = 44,13 dB. Mithilfe des Schalldruckpegels

können am Einlass die reflektierten Schallwellen besser

identifiziert werden.

Die transiente Analyse zeigt, dass die Querschnittssprünge und

die Abzweigungen den größten Einfluss auf die Schalldämpfung

haben. Die Schallleistung wird zum größten Teil an den Luftabsperrhähnen

und an der Abzweigung des Ventilträgers reflektiert,

diese wirken als sogenannte „Reflexionsdämpfer“. Das Schallsignal

wird auch in den insgesamt ca. 1,2 m langen Bremsschläuchen

gedämpft, welche als „Wandungsdämpfer“ bezeichnet werden

können (vgl. [Mös-15]).

AUSBLICK

Das hier vorgestellte Simulationsmodell ist ein erster Schritt zur Untersuchung

des Prinzips zur fahrzeugseitigen Zugvollständigkeitserkennung

anhand der durchgehenden Bremsleitung. Die Plausibilität

des Simulationsmodells wurde, wie bereits erwähnt, anhand

analytischer Formeln an Stellen überprüft, wo dies möglich ist.

Für die hier gezeigten Abbildungen wurde eine Frequenz gewählt,

für die die Rückflussdämpfung besonders gering ist, d. h.

eine hohe Schallleistung reflektiert wird. Dies hat allerdings den

Nachteil, dass das Schallsignal nur eine geringe Reichweite hat.

Hier gilt es eine Frequenz zu finden, die einen guten Kompromiss

zwischen ausreichender Reflexion und Reichweite darstellt.

Für eine Validierung sind Versuche notwendig. Diese sollen mit

einem druckluftgebremsten LKW-Anhänger erfolgen. Dieses

Bremssystem ist ähnlich aufgebaut, allerdings mit kleineren Abmessungen.

Eine Adaptierung des Simulationsmodells auf die

Verhältnisse einer LKW-Bremse ist also einfach möglich. Das

Validieren des Simulationsmodells mit einem LKW-Anhänger hat

den Vorteil, dass die Versuche gefahrlos auf einem abgesperrten

Gelände erfolgen können. Dabei wird sich zeigen, wie groß der

Einfluss von Vereinfachungen, die für das Modell getroffen wurden,

ist. Dies betrifft beispielsweise die überlagerte Strömung in

der Bremsleitung während dem Anlegen und Lösen der Bremse,

Störgeräusche aus der Umgebung oder Schallwellen, die durch

Vibration der Hauptluftleitung induziert werden.

Mit diesen weiteren Schritten soll die Anwendbarkeit des Prinzips

zur fahrzeugseitigen Zugvollständigkeitserkennung im alltäglichen

Eisenbahnbetriebs nachgewiesen werden.

Literaturverzeichnis

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Air-Filled Pipes Using Finite Element Analysis, Applied Sciences, 8 (2018) H. 8,

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Autorenhinweis

M. Sc. Kevin Daiß, B. Sc. Tim Grupp, Prof. Dr.-Ing. Marcus Geimer, alle

Karlsruher Institut für Technologie KIT, Institutsteil Mobile Arbeitsmaschinen

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 35


MOBILE MASCHINEN

SONDERTEIL

MOBILE MASCHINEN

36 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


PROPORTIONALVENTILE FÜR GETRIEBESTEUERUNGEN

EFFIZIENT BEIM SCHALTEN

Die Anforderungen an Getriebe steigen, ebenso die Erwartungen an die Performance:

Kompakt, energieffizient und bei kritischen Umgebungsbedingungen einsetzbar. Auf diese

Herausforderungen müssen Getriebe und deren Komponenten eine Antwort liefern.

Hydac hat sich dieser Aufgabe angenommen. Der Spezialist für Ventiltechnik stellt drei

verschiedene Produktreihen an direktgesteuerten Proportionaldruckregelventilen für

verschiedene Volumenstrombedarfe zur Verfügung. Diese überzeugen mit kleinen

Magneten bei gleichzeitiger Performancesteigerung. Für Anwendungen mit extrem großen

Volumenströmen oder Kupplungen mit erhöhten Regeldrücken bietet Hydac vorgesteuerte

Proportionaldruckregelventile, die eine signifikante Effizienzsteigerung der Systeme ermöglichen.

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MOBILE MASCHINEN

PROPORTIONALVENTILE FÜR GETRIEBESTEUERUNGEN

Bei der Auslegung von modernen Getriebesystemen besteht

die Herausforderung, stets einen Kompromiss zwischen

kontrollierten und dynamischen Schaltvorgängen

unter allen Lastbedingungen zu finden. Bei steigenden

Erwartungen an die Performance gelten folgende Anforderungen

an das Getriebe: Kompaktheit, Energieeffizienz und Einsetzbarkeit

bei kritischen Umgebungsbedingungen.

Zum einen wird bei modernen Arbeitsmaschinen ein kompaktes

und gewichtsoptimiertes Design gefordert. Entsprechend

müssen auch das Getriebe und seine Komponenten durch ihre

Baugröße optimiert sein.

Mit zunehmenden Anforderungen an CO 2

-Einsparungen rückt

zum anderen die Effizienzbetrachtung der Getriebehydraulik zunehmend

in den Fokus. Durch die Verwendung zahlreicher vorgesteuerter

Ventile mit hoher Leckage haben heute übliche Getriebehydrauliken

hohe Energieverluste, welche die Energieeffizienz

des Gesamtsystems der Maschine deutlich verschlechtern.

Zuletzt stellen die kritischen Umgebungsbedingungen (bspw.

niedrige Temperaturen, Verschmutzung) und die Forderung

nach Vereinfachung der Integrierbarkeit einzelner Ventile in die

Steuerung zusätzliche Herausforderungen dar.

HERAUSFORDERUNGEN FÜR VENTILE IN

GETRIEBESTEUERUNGEN

Um hohe Leckageverluste durch internes Vorsteueröl zu vermeiden,

gibt es bereits heute eine Vielzahl von direktgesteuerten

Ventillösungen. Diese haben im Vergleich zu vorgesteuerten Ventilen

eine geringe Leckage und vereinfachte Bauform. Jedoch

wird für die Beherrschung der Strömungskräfte häufig ein sehr

großes Magnetsystem eingesetzt, das durch die erhöhte Induktivität

ein verzögertes Schaltverhalten mit sich bringt.

Andere Lösungen, mit kompakten Magnetsystemen, weisen

hingegen stark abfallende Druckregelkennlinien bedingt durch

geringe Magnetkräfte auf. Diese führen zu Einschränkungen bei

der Beherrschbarkeit des Einkuppelvorgangs. Des Weiteren sind

die limitierten Durchströmungsquerschnitte aufgrund des geringen

Magnethubes beim schnellen Entleeren der Kupplung hinderlich.

PDRC05S30A-17

Hydac hat sich den Herausforderungen angenommen und stellt

passend hierzu drei verschiedene Produktreihen von direktgesteuerten

Proportionaldruckregelventilen für Getriebeanwendungen

mit verschiedenen Volumenstrombedarfen zur Verfügung.

PROPORTIONALVENTILE FÜR ANWENDUNGEN

MIT MITTLEREN VOLUMENSTRÖMEN

Die Lösung unterscheidet sich von den bisher auf dem Markt

existierenden, konventionellen Lösungen mit großen und trägen

Magnetsystemen durch die clevere Integration von kleinen Magneten

ohne Performanceeinschränkungen.

Dadurch kann wiederum die Induktivität des Magneten verringert

und folglich die Schaltdynamik erheblich verbessert werden.

Möglich wird dies durch die optimale Abstimmung zwischen Magnet

und Ventil, bei der das Kraft-Hub-Potential des Magneten

äußert effizient genutzt wird.

Kurze Schaltzeiten und geringe Druckverluste durch Optimierung

der Öffnungsquerschnitte ermöglichen sehr kurze Befüllund

Entlastungzyklen der Kupplung. Die PDR10830-Produktbaureihe

bietet insbesondere bei automatisierten Gruppenwechseln

mit dem Ziel, die Zugkraftunterbrechung durch ein möglichst

schnelles und wiederholbares Trennen der Kupplung auf ein Minimum

zu reduzieren, ohne die Synchronringe zu gefährden, ideale

Lösungen. Zusätzlich bietet die Verkleinerung des Magneten

eine Reduzierung des Bauraums.

Schaltplan eines Getriebes mit vor- und direktgesteuerten Proportional-Druckregelventilen

38 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


PROPORTIONALVENTILE FÜR GETRIEBESTEUERUNGEN

PDRC05S30A-57 PDRC1230P-15 PDR10830-01

PROPORTIONALVENTILE FÜR LASTSCHALTSTUFEN

MIT KLEINEREN VOLUMENSTROMBEDARFEN

Direktgesteuerte Ventile mit diesem Volumenstrombereich finden

häufig Anwendung in automatisierten Lastschaltstufen der

Getriebe, bei denen mehrere Kupplungen parallel und synchron

geschaltet werden. Bei Fahrzeugen mit geringen Geschwindigkeiten

und hohen Zugkräften ist es zwingend notwendig, dass

dieser Wechsel ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen soll. Zum

schnellen Entlasten der zu trennenden Kupplung mit geringem

Differenzdruck durch die Kupplungsfeder muss das Ventil einen

geringen Durchflusswiderstand aufweisen.

Hydac-Ventile können dies durch eine effiziente Ausnutzung

der Magnethübe und eine optimale Anschlussbelegung auf

OPTIMALE AUSLEGUNG DER

DRUCKREGELKENNLINIE

ERMÖGLICHT PRÄZISE

KUPPLUNGSBEWEGUNG

kleinstem Bauraum erreichen. Die Anschlüsse und das Ventildesign

sind so angepasst, dass insbesondere beim Entlasten der

Kupplung der Strömungswiderstand im Ventil auf ein Minimum

reduziert wird. Ein idealer Einkuppelvorgang der zweiten Kupplung

muss exakt und dynamisch erfolgen, um eine synchrone

und angepasste Drehmomentübertragung umzusetzen. Diese

muss zu Gunsten des Fahrkomforts möglichst ruckfrei erfolgen.

Zunächst wird beim Vorfüllen der Kupplung ein hoher Volumenstrom

und dann beim Erreichen des Anlegepunktes eine exakte

und abrupt einsetzende Druckregelung ohne weiteren Volumenstrombedarf

gefordert.

Die Ventile von Hydac bieten eine optimale Kombination der

beschriebenen Volumenstrom- und Druckregelung und zeichnen

sich durch eine präzise Kontrolle der Kupplungsbewegung

im Bereich des Anlegepunktes aus. Dies ist auf die optimale Auslegung

der Druckregelkennlinie zurückzuführen, die durch den

leistungsstarken Magneten ermöglicht wird.

ANWENDUNGEN MIT VOLUMENSTRÖMEN

BIS 100 L/MIN

Für Anwendungen mit großen Volumenströmen (bis 100 l/min)

oder auch für Kupplungen mit erhöhten Regeldrücken werden

auch in Zukunft vorgesteuerte Proportionaldruckregelventile benötigt.

Diese können neben klassischen Getriebeanwendungen

auch bei der Ansteuerung von Differentialsperren in großen

Fahrzeugen, wie z. B. bei knickgelenkten Kipperfahrzeugen, verwendet

werden.

Hier hat Hydac ein Produkt im Angebot, das sich von den

marktüblichen Produktlösungen abhebt. Der erste signifikante

Vorteil ist der reduzierte Bauraum. Die einzigartige Anschlussbelegung

des Ventils ermöglicht eine Halbierung der Einbauraumlänge

im Vergleich zu marktüblichen Lösungen. Somit

kann der gesamte Steuerblock erheblich verkleinert werden,

was zusätzlich eine Gewichtserleichterung ermöglicht. Der

zweite Vorteil der Hydac Lösung resultiert aus der Eliminierung

der Leckage. Vorgesteuerte Getriebeventile haben üblicherweise

Leckagen von bis zu 1 l/min im nicht aktivierten Zustand.

Die Summen leckage, die aufgrund der Vielzahl an verbauten

Ventilen pro Getriebe entsteht, führt zu erheblichen Energieverlusten.

Die im Ventil integrierte Vorsteuerung verfügt über eine einzigartige

Vorrichtung zum Abschalten der Leckage im nicht aktivierten

Zustand. Damit sinkt die Ventilleckage bei nicht betätigter

Kupplung um den Faktor 20 auf weniger als 50 ccm. Dies

ermöglicht den Einsatz kleinerer Pumpen und senkt den Energiebedarf

der Getriebehydraulik spürbar. Auch der Wärmeeintrag

ins Getriebeöl und somit der Kühlbedarf sinkt dadurch erheblich.

Abschließend verdeutlicht dies, dass durch unsere Ventilbaureihen

eine Performance- und Effizienzsteigerung der Getriebe

ermöglicht wird.

Bilder: Hydac

www.hydac.com

POINTIERT

LECKAGE DER VORGESTEUERTEN VENTILE BEI

NICHT BETÄTIGTER KUPPLUNG SINKT DEUTLICH

HOHER SCHALTKOMFORT BEI

LASTSCHALTVORGÄNGEN

NIEDRIGER DURCHFLUSSWIDERSTAND

DURCH ANWENDUNGSOPTIMIERTE VENTILE

WIEDERHOLBARE VENTILDYNAMIK FÜR

SCHNELLE UND SICHERE GANGWECHSEL

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 39


MARKTPLATZ

TRIBO-GLEITLAGER FÜR DEN MITTLEREN

LASTBEREICH

KOMPAKTE STEUERUNG JETZT AUCH MIT

ISOBUS-FUNKTIONALITÄT

Anzeige

MOBILE MASCHINEN

Die neuen Polymergleitlager iglidur M210 und M260 von igus

bieten Wandstärken von bis zu 5 mm und Innendurchmesser

von 20, 25, 30, 40, 50 und 60 mm. Somit eignen sie sich vor

allem für Anwendungen mit Schwenkbewegungen im mittleren

Lastbereich ab 20 N/mm2, in denen ein schneller Austausch

dickwandiger Metallbuchsen ohne konstruktionstechnische

Anpassungen erwünscht ist – etwa für Baumaschinen, Agrarmaschinen

und Kommunalfahrzeuge, die täglich rauen

Umgebungsbedingungen standhalten müssen. Die Werkstoffe

unterscheiden sich nur geringfügig, spielen dann aber ihre

unterschiedlichen Stärken im Zusammenspiel mit verschiedenen

Wellen aus. So erreicht die Variante M260 beispielsweise

besonders gute Verschleißergebnisse in Kombination mit

Wellen aus St37-Stahl.

Der Umstieg von Metall- auf Polymerlager bedeutet besonders

bei Maschinen und Fahrzeugen mit vielen Lagerstellen eine

signifikante Kosten- und Zeitersparnis, weil keine Schmierung

mehr erforderlich ist. Die Tribopolymer-Lager M210 und M260

schmieren sich selbstständig. Dafür sorgen Festschmierstoffe,

die für einen reibungsarmen Trockenlauf sorgen.

Um ausreichende Robustheit der Gleitlager iglidur M210 und

M260 zu garantieren, arbeiten die Materialexperten von igus

mit Fasern und Füllstoffen. Diese Bestandteile verstärken die

Werkstoffe, sodass sie auch bei Dauerbelastungen hohen

Flächenpressungen von bis zu 40 MPa und Kantenbelastungen

standhalten – selbst bei Extremtemperaturen zwischen -100 °C

und +140 °C.

www.igus.de

HARDWARE-BASIS FÜR EIGENE

TELEMATIK-ANWENDUNGEN

Nevonex, ein Ökosystem

für digitale Dienste in der

Landtechnik, gewinnt mit

Bosch Rexroth einen

Partner hinzu, dessen

Telematik-Einheit RCU

Nutzern ab sofort als

robustes Connectivity

Device zur Verfügung steht.

Nevonex schafft als herstellerunabhängige Plattform die

Voraussetzungen zur Ausführung digitaler Dienste direkt auf

der Agrarmaschine. Jenseits von Nevonex bietet der Infrastruktur-Ansatz

von Bosch Rexroth Landmaschinenherstellern die

Möglichkeit zum Aufbau eigener Telematik-Lösungen mit

modularem Device- und Daten-Management. Hilfreich ist in

diesem Kontext auch das quelloffene Linux-Betriebssystem der

RCU. Die Device-Software ist in Schichten installiert und daher

übertragbar.

www.boschrexroth.com

Die leistungsfähige

Steuerung CC16WP von

MRS Electronic mit ihrem

32-Bit Prozessor ist nun zu

unterschiedlichen ISOBUS-

Stacks kompatibel und

gemäß ISO 11783-2 durch

die AEF zertifiziert. Sie

kann als ECU (Electronic

Control Unit) an den

ISOBUS angebunden werden und so mit weiteren verknüpften

Komponenten wie Terminals oder Implements

kommunizieren. Unter Einhaltung der Schutzklasse IP6K8

kann die kompakte Steuerung für eine Vielzahl von

Applikationen auch bei extremen Umweltbedingungen im

Agrarbereich eingesetzt werden und erfordert keinen

geschützten Schaltschrank.

Die CC16WP eignet sich u. a. für Hydraulikanwendungen und

regelt hier über die Ansteuerung von Wege- und Druckbegrenzungsventilen

oder Stromventilen die Geschwindigkeit

und Bewegungsrichtung von Hydraulikzylindern und

-motoren. Darüber hinaus sind Applikationen wie die

Verarbeitung von Sensordaten, die Regelung von Maschinenbeleuchtung

oder die Ansteuerung von Gleichstrommotoren

realisierbar. Insgesamt bietet die CC16WP maximale

Anwendungsflexibilität in kleinsten Bauräumen, um

Applikationen kostengünstig und effizient zu realisieren.

www.mrs-electronic.com

LHM 550 FEIERT 300. AUSLIEFERUNG

Im Vertriebsjahr 2022 setzt der Liebherr-Hafenmobilkran LHM

550 seine bereits seit über zehn Jahren bestehende Erfolgsgeschichte

fort. Liebherr kann mit der 300. Auslieferung dieses

Krantyps ein Jubiläum verkünden. Einer der größten Hafenumschlagsbetreiber

Polens mit Sitz in Danzig, der Port Gdańsk

Eksploatacja S.A., bekam kürzlich den 300. LHM 550 geliefert.

Für das Unternehmen, welches Umschlagstätigkeiten auf einer

Gesamtfläche über 89 Hektar durchführt, ist es eine der

größten Investitionen in der

dreißigjährigen Unternehmensgeschichte.

Der gelieferte Kran ist mit einer

Auslegerlänge von 48 Metern

sowie mit einer Hubkapazität von

bis zu 104 Tonnen ausgestattet.

Die neue Maschine wird vorrangig

für den Schüttgutumschlag von

Koks, Kohle und Metallschrott

eingesetzt kann aber auch für den

Containerumschlag genutzt

werden. Schwerlasthübe von bis zu

154 Tonnen sind möglich.

Vielseitig sind neben den Anwendungsmöglichkeiten auch die

verschiedenen Antriebsarten. Neben einem hybriden Antriebskonzept

aus Diesel- und Elektromotoren können die Krane auch

ausschließlich elektrisch angetrieben werden und leisten somit

einen wichtigen Beitrag für einen emissionsfreien Güterumschlag.

Über 30 % der im Vertriebsjahr 2021 verkauften LHM

550 waren mit einem elektrischen Hauptantrieb ausgestattet.

www.liebherr.com

40 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


KOOPERATION FÜR DRAHTLOSE DATENKOMMUNIKATION

Im Rahmen einer strategischen

Partnerschaft bündeln die Unternehmen

R3 Solutions und Conductix

Wampfler ihr Know-how und

kündigen für 2022 die Entwicklung

einer innovativen Echtzeitvernetzungslösung

an.

„In der Industrie wächst der Bedarf

an drahtloser, hochzuverlässiger

Kommunikation mit geringer

Latenzzeit. Die Möglichkeit, Kunden

in diesem so wichtigen Bereich vor

Ort unterstützen zu können, ist für

uns von zentraler Bedeutung“,

erklärt Florian Bonanati, Co CEO von

R3 Solutions. Conductix Wampfler ist

seit 25 Jahren Pionier im Bereich der induktiven Energieübertragungssysteme. Zuletzt hat das

Unternehmen den Wireless Charger 3.0 vorgestellt. Das induktive Batterieladesystem ist Teil des

Wireless Produktspektrums, das Conductix Wampfler in den vergangenen Jahren kontinuierlich

erweitert hat. Eine Reaktion auf den Trend zu batteriebetriebenen Maschinen, der durch die

rasante Entwicklung des Elektrofahrzeugmarktes verstärkt wird. Jüngstes Resultat der Kooperation

zwischen R3 Solutions und Conductix Wampfler ist das gemeinsame Projekt bei einem

großen internationalen Hersteller von Elektroautos in den USA.

Für Manuel Zak, Chief Marketing & Strategy Officer von Conductix-Wampfler ist das Projekt der

Anfang einer erfolgreichen Zusammenarbeit: „R3 Solutions hat sich über Jahre hinweg als

Experte für drahtlose Datenkommunikation etabliert. Für uns war die Partnerschaft der nächste

logische Schritt, um unsere Strategie in Richtung drahtloser Lösungen weiter fortzuführen.“ Die

Partnerschaft ist langfristig ausgelegt, konkrete Vereinbarungen bestehen für die nächsten drei

Jahre. Teil der Kooperation ist eine Beteiligung von Conductix-Wampfler an der Entwicklung von

hoch zuverlässigen latenzarmen Wireless-Produkten durch R3 Solutions.

www.conductix.de

VISI N

ERFÜLLT

Getriebeteile auf

höchstem technischen Niveau

für effiziente und innovative

Lösungen von Morgen.

GSC Schwörer GmbH

D-79871 Eisenbach

www.gsc-schwoerer.de

LEISER REIFEN MIT DURCHDACHTEM DESIGN

Der Geräuschpegel von Reifen ist

ein Faktor, der für viele Betreiber

im Landwirtschaftssektor bei der

Wahl der richtigen Ausstattung

entscheidend sein kann. Leise

Reifen sind oft gleichbedeutend

mit höherem Fahrkomfort und

können auf lange Sicht einen

großen Vorteil bringen. Vor

diesem Hintergrund hat BKT den

Agrimax V-Flecto-Reifen entwickelt,

der für die Verbesserung

der Leistung von Hochleistungstraktoren

konzipiert wurde. Ein

Produkt, das die Arbeit, die Zeit und die Ressourcen der

Landwirte optimiert, auch dank der VF-Technologie, die es

ermöglicht, die Belastung zu maximieren, ohne den Reifendruck

zu verändern. Der Reifen kann 40 Prozent mehr Gewicht

transportieren als ein Standardreifen der gleichen Größe und

mit der gleichen empfohlenen Felge. Durch die Verringerung

des Drucks ist die Anzahl der Stollen, die auf dem Boden

aufliegen, höher, was den Verschleiß verbessert und den Lärm

verringert. Darüber hinaus eignet sich der Agrimax V-Flecto für

alle Feldarbeiten, bei denen eine geringe Bodenverdichtung

wichtig ist. Mehrere Geräuschmessungen in der Fahrerkabine

und bei der Vorbeifahrt (Pass-by-Test) haben eine deutliche

Verbesserung der Geräuschemission bei verschiedenen

Fahrgeschwindigkeiten im Vergleich zu einem Standardreifen

derselben Größe ergeben. Zu verdanken ist dies dem sorgfältig

durchdachten Design der Stollen.

www.bkt-tires.com

TEMPERATURÜBERWACHUNG DER „LAST MILE“

GSC-20-0073_Anzeigen_Zukunftsmission_43x130mm_RZ.indd 05.10.21 17:11

1

Beim neuen LogTag Temperatur-Datenlogger

USRID-16 mit integriertem

USB-Anschluss und Display von CiK

Solutions, handelt es sich um einen

zuverlässigen Einweg-Datenlogger

der LogTag Logger-Serie. Dieser

Einweg-Datenlogger eignet sich für

den Versand an mehrere unabhängige

Empfänger.

Der Datenlogger kann auch z. B. für

klinische Studien und den Versand auf

der „Last Mile“ für die Transportüberwachung

temperatursensitiver Güter

eingesetzt werden. Sein Display

macht auf einen Blick ersichtlich, wenn vorgegebene Temperatur-Grenzwerte

überschritten wurden. Der Temperatur-Datenlogger

lässt sich direkt an einen Computer-USB-Port anschließen

und kann vom Benutzer problemlos für eine Vielzahl von

Aufzeichnungs- und Alarmbedingungen für einen oberen und

einen unteren Grenzwert konfiguriert werden.

Ein detaillierter PDF-Report wird automatisch erstellt, somit

kann am Zielort einfach und unkompliziert eine Datenauswertung

stattfinden – es ist keine spezielle Software erforderlich.

Optional können die Daten zusätzlich mit der kostenlosen

LogTag Analyzer-Software zur detaillierteren Analyse heruntergeladen

werden.

Der Temperaturmessbereich von -30 °C bis +60 °C, die Batterielebensdauer

von ca. sechs Monaten ab dem Aktivierungszeitpunkt

und seine Aufzeichnungsleistung bis 16.000 Messwerte

sind selbst für Langstreckentransporte ausgezeichnet geeignet.

www.cik-solutions.com

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 41


ANTRIEBSTECHNIK

INTELLIGENTE MOTOREN FÜR

INTELLIGENTE AGRI-BOTS

MOBILE MASCHINEN

Um den weltweit wachsenden Konsum von

Nahrungsmitteln abzudecken, müssen die

vorhandenen Ressourcen so effizient wie

möglich genutzt werden. Gleichzeitig stehen

immer weniger qualifizierte Fachkräfte zur

Verfügung. Aus diesen Gründen entsteht ein

immer größerer Druck hin zu autonomen

Systemen als effiziente Lösungen für autonome

Agraranwendungen.

Seit Jahren bietet Dunkermotoren serienerprobte Antriebskonzepte

im Bereich Automation und Robotics an.

Besonders zu erwähnen ist hier der Bereich Fahrerlose

Transportsysteme (AGV), der in den letzten Jahren stark gewachsen

ist. Kunden im Agrar-Bereich profitieren von dem bereits

vorhandenen Know-how und einfacher Adaption auf eigene

Konzepte. Neben platzsparenden Radantrieben bietet das Unternehmen

innerhalb der Robotik Applikation passende Produkte

für z. B. Dosier-, Greif-, Verstell-, und Platzierungsaufgaben.

Autoren: Markus Fechtig und Jan Maurath, beide Key Account Manager Motive/

Agriculture, Markus Weishaar, Head of IIoT and Service, Dunkermotoren

Diese Entwicklung fordert den Einsatz smarter Elektromotoren

mit CANopen- bzw. Ethernet-Kommunikationsschnittstellen.

GANZHEITLICHE KONZEPTE

Die zunehmende Vernetzung cloudbasierter Plattformen und

Dezentralisierung von Rechnerleistung eröffnen Herstellern von

Landwirtschaftstechnik ganz neue Möglichkeiten. Mit den vom

Motor zur Verfügung gestellten Daten ist eine Analyse und Nutzung

möglich, die in logischer Konsequenz bis hin zu autonom

ausgeführten Aufgaben reichen kann. Dunkermotoren bietet unter

der Dachmarke nexofox, bereits heute diverse Systemlösungen

und Dienstleistungen im Bereich Automatisierung, Vernetzung

und Industrial Internet of Things (IIoT) an. Hierzu gehören zum

einen die Entwicklung von Steuerungsprogrammen auf dem Motor

selbst via MotionCode, aber auch Cloud basierte Monitoring-

Lösungen zum Beispiel für ganze Antriebsflotten inklusive der

zugehörigen Systemintegration. Neben der Entwicklung und Integration

von Systemlösungen steht nexofox aber auch für die

ganzheitliche Unterstützung und Beratung von der ersten Projektidee

bis zur finalen Umsetzung rund um den optimalen Betrieb

smarter Motoren von Dunkermotoren. Die Basis hierfür

wurde bei Dunkermotoren schon vor einigen Jahren durch die

Einführung der Motor Control Plattform (MCP) gelegt. Die MCP

stellt eine einheitliche Softwareplattform dar, die es ermöglicht,

alle Motoren der Baureihen dPro und dMove über alle Baugrößen

hinweg identisch anzusteuern und auszulesen.

Somit sind die BLDC-Motoren mit integrierter Elektronik ein

wesentlicher Bestandteil des Smart Farming Gedanken und ermöglichen

einen ressourcenschonenden Einsatz in der Landwirtschaft.

42 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


ANTRIEBSTECHNIK

INTEGRIERTE ELEKTRONIK – EFFIZIENT

UND NACHHALTIG

Das Herzstück eines intelligenten bürstenlosen DC-Motors ist die

verbaute Elektronik. Der Regler ist hier komplett im Motor integriert,

der damit die kundenseitige Elektronik entlastet bzw. vereinfacht.

Neben der Steuerung des Motors kann die Elektronik

auch Aufgaben wie Datenmonitoring übernehmen. Dadurch ist

eine präzise Auswertung der Fahrwege möglich. Darüber hinaus

können zuvor definierte Ereignisse von der Motorelektronik

überwacht werden, wie beispielsweise eine Erhöhung von Reibung

bzw. Verschleiß. So werden Abweichungen sofort erkannt

und ermöglichen Präventivmaßnahmen zur Vermeidung von

Stillstandzeiten. Ist-Werte im Feld können einfach und bequem

analysiert werden. Durch die hohe Leistungsdichte können kleine

Elektromotoren mit hohem Wirkungsgrad eingesetzt werden,

deren Energiebedarf entsprechend gering ist. Dies schont nicht

nur den Kraftstoffverbrauch, sondern entlastet auch das in vielen

Fällen ausgereizte Bordnetz.

Die Integration der Elektronik im Motorgehäuse schützt diese

vor Umwelteinflüssen, sorgt für einen geringeren Verkabelungsaufwand

und ermöglicht eine simple Plug & Play Inbetriebnahme.

Durch den robusten Aufbau mit einem massiven Gehäuse

aus Stahl oder Aluminium und optionaler Lackierung bzw. mit

Überzug kann der gesamte Antriebsstrang eine Schutzklasse bis

zu IP69K erreichen.

Mit einer Abgabeleistung von 4 bis 5.000 W, bei möglichen

12 VDC bis 325 VDC Versorgungsspannung, decken Dunkermotoren

eine große Bandbreite an Agrarapplikationen ab. Zum

Produktportfolio gehören neben bürstenbehafteten und bürstenlosen

Gleichstrommotoren auch Linearantriebe, Getriebe, Geber

und Bremsen, mit denen im Rahmen des modularen Baukastensystems

unzählige Kombinationsmöglichkeiten realisiert werden

können.

Bild: Dunkermotoren

www.dunkermotoren.de

POINTIERT

INTEGRIERTE MOTORELEKTRONIK

ÜBERNIMMT DATENMONITORING

PRÄZISE AUSWERTUNG

DER FAHRWEGE MÖGLICH

GERINGER VERKABELUNGSAUFWAND

PLUG & PLAY INBETRIEBNAHME

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 43


BATTERIESYSTEME

NACHHALTIG

AUCH UNTER TAGE

MOBILE MASCHINEN

Zwei Spezialisten für Batteriesysteme für den

Heavy Duty-Bereich arbeiten erfolgreich mit

einem der größten kanadischen Hersteller von

Bergbaumaschinen zusammen. Ziel ist, den

Einsatz von sauberer, batterieelektrischer

Energie für den Betrieb von mobilen Maschinen

im Untertagebergbau zu fördern.

Der kanadische Hersteller MacLean möchte seine

schweren batterieelektrischen Bergbaumaschinen der

EV-Series mit Gesteinsbrechern, Auslegerfahrzeugen,

Sprengstoffladern, Maschinen für den Streckenvortrieb,

Kassettenträgern, Straßenplaniermaschinen, Betonfahrzeugen

und -spritzen sowie weitere Geräte emissionsfrei und

dabei sicher und kosteneffizient betreiben. Aufgrund seiner Flexibilität

bei der Konstruktion kommt zu diesem Zweck der Batterie-Subpack

XMP76P von Freudenberg Battery Power Systems,

eine Tochtergesellschaft von Freudenberg Sealing Technologies,

zum Einsatz. Mehr als 30 Fahrzeugtypen hat MacLean bereits für

das Freudenberg-Batteriesystem konfiguriert.

„Wir freuen uns, die EV-Series von MacLean mit einer leistungsstarken

Batterielösung unterstützen zu können, die den

Energieanforderungen im rauen Bergbauumfeld unter Tage gerecht

wird“, so Nils Martens, Senior Vice President der Division

Battery & Fuel Cell Systems von Freudenberg Sealing Technologies.

„Der XMP76P erfüllt alle Anforderungen des Kunden und

ist Wegbereiter für einen sauberen, sicheren und nachhaltigen

Bergbau.“

Der zum Xpand-Modular-Pack-Portfolio von Freudenberg gehörende

XMP76P wird mit Lithium-Ionen-Zellentechnologie von

Xalt Energy – ebenfalls eine Tochtergesellschaft von Freudenberg

Sealing Technologies – betrieben. Der Hersteller liefert

bereits seit fünf Jahren batterieelektrische Maschinen an Bergbauunternehmen

in Kanada. Nun will MacLean mit den Premium-Batterien

von Freudenberg Kunden auf der ganzen Welt eine

dieselfreie Flottenlösung anbieten. „Während Klimawandel und

steigende CO 2

-Emissionen weltweit den Einsatz batterieelektri-

44 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


BATTERIESYSTEME

Die Elektrifizierung von Maschinen für den Hartgesteintiefbau hat

viele positive Facetten. Marshall: „Elektrische Maschinen sind

leiser und stoßen keine Dieselpartikel aus. Es lassen sich zudem

Einsparungen erzielen, weil die Kosten für unterirdische Belüftungssysteme

sinken.“ Damit unterstütze MacLean mit den EV-Series

seine Kunden, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen und zukünftige

Investitionen zu sichern. „Viele Bergbauunternehmen

haben sich verpflichtet, bis 2050 CO 2

-neutral zu werden, einige

sogar schon bis zum Jahr 2030“, so Marshall. „Sie wollen bei wichtigen

Leistungsindikatoren für Umwelt, Nachhaltigkeit und Unternehmensführung

gut abschneiden, da dies für Investoren immer

wichtiger wird. Nachdem die Regierungen im Einklang mit dem

Pariser Abkommen neue CO 2

-Emissionsstandards festgelegt haben,

will auch die Bergbauindustrie ihren Teil dazu beizutragen.“

Deshalb war MacLean mit der Bitte um Unterstützung an Freudenberg

herangetreten. Die Batterie-Experten des Unternehmens

hatten gemeinsam mit den MacLean-Ingenieuren geprüft,

welche Energieanforderungen gestellt, welche Batterieträgersysteme

benötigt wurden und wie die Konfigurationen aussahen.

Am Ende entschied sich MacLean für den XMP76P-Subpack als

optimale Lösung für den Antriebsstrang. Mehrere Subpacks werden

dabei in Reihe geschaltet, um ein Energieniveau von über

106 kWh pro Fahrzeug zu erreichen.

Ein Blick in

die Batterieproduktion

bei Xalt

scher Antriebe vorantreiben, befindet sich der Bergbau in einer

besonderen Situation“, so Patrick Marshall, Vice President Product

Management bei MacLean. „Auf der einen Seite steigt die

Nachfrage nach Erzen und Mineralien, die die Entwicklung von

emissionsfreien, elektrischen Fahrzeugen und Maschinen unterstützen.

Auf der anderen Seite könnten die steigenden Emissionen

bei der Gewinnung dieser Ressourcen ohne eine Umstellung

auf einen CO 2

-neutralen Bergbaubetrieb jegliche Umweltvorteile

zunichtemachen.“

MacLean hat die EV-Series 2016 auf den Markt gebracht und

das Portfolio seitdem kontinuierlich vergrößert. Zuletzt wurde

die Baureihe 2021 um einen knickgelenkten Schwerlast-Spritzbetonierer

und einen Grader erweitert, die speziell für die rauen

Bedingungen im Untertagebau konzipiert wurden.

UMWELTFREUNDLICHE ELEKTRIFIZIERUNG

ÜBERZEUGENDE LEISTUNGSPERFORMANCE

Im Subpack XMP76P kommen 43-Ah-Hochleistungszellen von

Xalt in einer 2p24s-Architektur zum Einsatz, die insgesamt

7,6 kWh Energie liefern. Mit einer 6C-Entlade- und 3C-Ladefähigkeit

ist der XMP76P ideal für Anwendungen mit hohen Anforderungen

an Entladeleistung und Rückspeisung. Jedes Subpack

enthält VTB-Boards (Voltage Temperature Balancing), die die

Spannungen aller 24 Zellenpaare sowie die internen Packtemperaturen

messen und den Zellenausgleich durchführen. Der

XMP76P ist für die Verwendung mit der BDU (Battery Disconnect

Unit) und der MCU (Master Control Unit) von Xalt über den I/O-

Port konzipiert.

Das flexible Gehäuse des Subpacks ermöglicht kundenspezifische

elektrische und kältetechnische Schnittstellen. Das aktive

Flüssigkeitskühlsystem sorgt für ideale Zelltemperaturen, die

schnell auf einen Anstieg des Strombedarfs und der Umgebungstemperaturen

reagieren.

„Wir sind sehr zufrieden mit der Leistung der Batterien, der

Technologie-Roadmap von Freudenberg und der Unterstützung,

die wir vom technischen Vertrieb des Unternehmens erhalten –

und natürlich mit der Tatsache, dass wir jetzt eine internationale

Lieferkette für unsere Elektrofahrzeuge haben. Wir sehen in dieser

Partnerschaft ein großes Wachstumspotenzial“, so Marshall

abschließend.

Bilder: MacLean Engineering, Freudenberg Sealing Technologies

www.fbps.com

ÜBER XALT ENERGY UND FREUDENBERG

BATTERY POWER SYSTEMS

Xalt Energy, LLC, und Freudenberg Battery Power Systems,

LLC, sind Tochtergesellschaften von Freudenberg Sealing

Technologies. Xalt Energy ist spezialisiert auf die Entwicklung

und Produktion von langlebigen, hochbelastbaren

Lithium-Ionen-Batteriezellen für robuste Anwendungen.

Freudenberg Battery Power Systems fokussiert sich auf

die Entwicklung, Produktion, Montage und den Service

von Batteriesystemen für den Heavy Duty-Bereich, mit

Schwerpunkt auf Bus, Lkw, Schiffe und Bergbauanwendungen.

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 45


PROPORTIONALMAGNETE

WENIG HYSTERESE BEI HOHER PRÄZISION

MOBILE MASCHINEN

Eine neue Baureihe elektromagnetischer

Proportionaltechnik für Ventilmagnete, geeignet

für Hydraulikkreisläufe in Baumaschinen, hat die

Atam Group entwickelt.

Die technische und kommerzielle Zusammenarbeit zwischen

Atam, einem führenden Unternehmen im Bereich

verkapselter Spulen, und Italmagneti, tätig in der

Herstellung magnetischer Rohre zur Steuerung von Magnetventilen

und Linearantrieben, hat zur Entwicklung von

Ventilmagneten mit hohem technischen Standard geführt. Die

Ventilmagnete sind vor allem für Hersteller von Magnetventilen

für den Bereich der Hydraulik interessant.

Atam und Italmagneti, die als Atam Group auf dem Markt tätig

sind, haben sich in den letzten Jahren auf die Entwicklung von

Proportionalmagneten als Antrieb für Ihre Magnetventile konzentriert.

Die Entwickler arbeiteten dabei sehr eng mit den jeweiligen

Kunden zusammen, um den spezifischen Anwendungsanforderungen

verschiedener Industriebereiche gerecht zu werden.

So entstanden eine Reihe sehr individueller und anwendungsspezifischer

Produkte. Die proportionalen Magnetventile der

Atam Group werden in Europa, im Fernen Osten und den Vereinigten

Staaten vertrieben.

LEISTUNGSFÄHIGE MAGNETVENTILE

FÜR BAUMASCHINEN

Proportionalmagnete für Magnetventile setzen sich aus einer

Atam-Spule und einem Linearantrieb von Italmagneti zusammen,

die ineinander integriert sind. Dieses Bauteil wird vor allem

in Hydraulikkreisläufen von Land- und Baumaschinen, Verdich-

tern und Straßenkehrmaschinen, Gabelstaplern, Betonmischern

usw. verwendet. Dadurch können die verschiedenen Abnehmer

der Maschine funktionieren, z. B. die Bewegung des Auslegers eines

Baggers, die Drehung eines Betonmischers, in dem der Ölfluss

reguliert und dorthin gelenkt wird, wo und wann er benötigt

wird, wobei der erforderliche Druck und die Durchflussmenge

genau und streng eingehalten werden.

Vor kurzem haben Atam und Italmagneti eine Serie von Solenoiden

für proportionale Magnetventile entworfen, die für Anwendungen

in Baumaschinen gedacht sind. Diese Produkte sind

äußerst leistungsfähig und können bei einem Druck von bis zu

450 bar arbeiten; sie sind für 10 Millionen Kreisläufe geprüft.

GERINGE RAUHEIT FÜR GERINGE

HYSTERESEWERTE

Jedes Ventilmagnet zeichnet sich durch seinen Linearantrieb aus,

der besonders niedrige Hysteresewerte erlaubt: Dadurch wird

das Magnetventil sehr präzise gesteuert, sowohl bei steigendem

GEPRÜFT FÜR 10 MILLIONEN

KREISLÄUFE SIND VENTILE FIT

FÜR ABGELEGENE STANDORTE

als auch bei fallendem Druck. Um besonders niedrige Hysteresewerte

zu erreichen, wurden die Oberflächen der internen Bauteile

des Antriebs speziell behandelt, so dass eine sehr geringe Rauheit

geschaffenn wurde (0,1 – 0,15 μm). Zusätzlich wurde eine Folie

gegen Reibung zwischen die Innenwand des Antriebs und den

mobilen Kern eingesetzt, damit dieser besser gleiten kann. Die

Spule hat Schutzgrad IP69K und wird mit allen handelsüblichen

46 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


PROPORTIONALMAGNETE

01

02 03

elektrischen Anschlüssen geliefert. Sie ist in verschiedene Harze

eingekapselt, um die geeignete Isolationsklasse zu erreichen.

Die Atam Group bietet Lösungen mit hohem technischem Gehalt.

Dieses hohe Niveau haben die Unternehmen in Zusammenarbeit

mit ihren Kunden erreicht. Die Anforderungen der Kunden

zu realisieren und das fertige Produkt im Anschluss so anzupassen,

dass es in den vorhandenen Bauraum passt – diese Aufgabe

immer und immer wieder zu lösen, hat die Atam Group stetig

verbessert. Die kundenorientierte Arbeitsweise führt zu einer

großen Flexibilität in der Produktion. Sowohl kleine Serien bis

hin zu großen Chargen auf automatisierten Linien können hergestellt

werden.

WARTUNGSARM FÜR ABGELEGENE STANDORTE

Die Atam Group bietet eine breite Palette von Lösungen an, die

für verschiedene Anwendungsbereiche entwickelt wurden und

auch aufgrund von Risikofaktoren in Verbindung mit bestimmten,

auch extremen, Umgebungsbedingungen, in denen das Ventilmagnet

arbeiten wird, kundenbezogen zugeschnitten sind. Nur

ein kundenspezifisches Produkt kann folgende Probleme

berücksichtigen: Leistung des Ventilaggregats, extreme Umgebungstemperaturen,

starke Temperaturschwankungen oder starke

Korrosion. Und nicht zuletzt auch sehr abgelegene Standorte,

an denen eine Wartung besonders schwierig ist.

Die Bandbreite an kundenspezifischen Lösungen, gemeinsam

mit einer schnellen und flexiblen Produktion, die von den beiden

Unternehmen gewährleistet wird, machen die Atam-Group zu einem

wichtigen Akteur in der Entwicklung und Herstellung von

Magnetventilen.

Bilder: Atam

www.atamgroupltd.com

01 Das Produkt-Portfolio der Atam Group

02 Die Grafik macht die Wechselwirkung zwischen Spule

und Antrieb sichtbar

03 Automatisierte Verkapselung und Prüfung von Spulen

DIE ATAM GROUP

Atam Group wurde in den 90er-Jahren gegründet, um

eine technisch-kommerzielle Zusammenarbeit zwischen

Atam und Italmagneti zu entwickeln. Ziel war es, ein

Ventilmagnet für Hersteller von Magnetventilen zu

konstruieren, die technisch hochwertige Produkte für

verschiedene hydraulische Anwendungen benötigten.

Das Ventilmagnet, welches sich aus dem Zusammenwirken

von Spule und Stellglied ergibt, ist das Herz des

Ventils und legt die technischen Leistungen fest. Die

Atam-Unternehmensgruppe kann ein vollständiges

Produktpaket anbieten, sowohl in technischer als auch

kommerzieller Form, da die beiden Unternehmen über

komplementäre technische Fähigkeiten verfügen. Beide

Firmen haben ihre Marktpositionen auf dem Weltmarkt

gefestigt und ein stabiles Wachstum erreicht. Als

besondere Stärken sehen die Unternehmen ihre Erfahrung

mit Endanwendungen, die vorausschauende

Kundenbetreuung, die hohe Qualität der produzierten

Spulen und Antriebe sowie eine vollständige und wettbewerbsfähige

Produktpalette an.

www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2022/04 47


DIE SYSTEMFRAGE: FVV FORSCHT AM

NACHHALTIGEN HYBRIDANTRIEB

MOBILE MASCHINEN

Hybridantriebe, in denen Elektro- und

Verbrennungsmotor zusammenarbeiten,

ermöglichen schnelle CO 2

-Einsparungen im

Straßenverkehr – vorausgesetzt das

Antriebssystem eines solchen Fahrzeugs ist von

Anfang an auf einen möglichst effizienten Betrieb

ausgelegt. Im neuen Hybridforschungsprogramm

der Forschungsvereinigung

Verbrennungskraftmaschinen e.V. FVV erarbeiten

Ingenieure über Firmengrenzen hinweg die dafür

notwendigen Methoden und Technologien.

Das vom FVV-Vorstand 2020 initiierte Hybridforschungsprogramm

hat inzwischen zu konkreten Projekten

geführt, die sich mit der nachhaltigen Auslegung von

Hybridantrieben beschäftigen. Dabei stehen weniger

konkrete Einzeltechnologien als vielmehr deren Zusammenspiel

im Fokus der Forscher. So untersucht die Technische Universität

Darmstadt in einem Vorhaben, wie sich die theoretisch unendlich

vielen Kombinationen aus Akkus, E-Maschinen, Motoren,

Getriebevarianten sowie softwarebasierter Betriebsstrategie in

ein modulares System überführen lassen 1 . Ein solcher Ansatz soll

einerseits den Umweltnutzen maximieren, andererseits aber die

Produktionskosten durch Variantenreduzierung niedrig halten

und damit einer hohen Marktakzeptanz dienen. Ziel der Forscher

ist es unter anderem, ein Software-Programm zu entwickeln, das

nach Eingabe der Randbedingungen modulare Architekturen des

hybriden Antriebsstrangs berechnet und die Eigenschaften der

Komponenten berücksichtigt. Die Wissenschaftler verfolgen dabei

einen objektorientierten Ansatz aus der Informatik, der die

Rechenzeit deutlich verkürzen soll. Das Programm soll nach Ab-

48 O+P Fluidtechnik 2022/04 www.oup-fluidtechnik.de


HYBRIDANTRIEBE

schluss des Projekts mit allen Unternehmen, die in der FVV zusammenarbeitenden,

geteilt werden. „Insbesondere mittelständische

Zulieferer können davon erheblich profitieren“, meint

Martin Nitsche, Stellvertretender Geschäftsführer der Forschungsvereinigung.

HOCHFLEXIBLER ANTRIEB

Ziel jeder Hybridentwicklung ist der energieeffiziente Betrieb.

Gleichzeitig gilt es aber auch Abgasemissionen zu minimieren

und einen hohen Fahrkomfort zu ermöglichen. Doch in welchen

konkreten Situationen treten dabei Zielkonflikte auf? Und was

bedeutet die hohe Flexibilität, die vom Verbrennungsmotor erwartet

wird, für dessen Technik? Solche Fragen versuchen Forscher

der RWTH Aachen innerhalb eines weiteren Projekts zu

klären 2 . Dafür verknüpfen sie verschiedene Simulationsverfahren,

mit denen beispielsweise die Abgasnachbehandlung oder

das Wärmemanagement einbezogen werden können. Mit einem

„prädikativen Reisemanagement“ soll es möglich werden, Sonderemissionszonen

sowie unvorhergesehene Ereignisse wie

Staus zu berücksichtigen. Am Ende des Forschungsprojekts steht

die Entwicklung einer herstellerneutralen, ganzheitlichen

Entwicklungsmethodik für Hybridantriebe, die die Arbeit an Effizienztechnologien

auch für kleine und mittelständische Unternehmen

vereinfacht.

CO 2

-NEUTRALE HYBRIDANTRIEBE

Frei von klimaschädlichen Emissionen sind Hybridantriebe nur

dann, wenn der Elektromotor ausschließlich mit Grünstrom und

der Verbrennungsmotor mit synthetischen Kraftstoffen wie grünem

Methanol betrieben wird. Dass bei Methanolbetrieb in

nahezu allen Betriebsbereichen des Verbrennungsmotors ein

Wirkungsgrad von mehr als 40 Prozent erreicht werden kann,

hatte bereits das 2020 abgeschlossene FVV-Projekt „ICE2025+“

gezeigt. Am Bestpunkt erreichte der auf den Hybridbetrieb optimierte

Motor mit dem synthetischen Kraftstoff sogar mehr als 46

Prozent. In dem nun gestarteten Nachfolgeprojekt „ICE2030“ soll

ein thermischer Wirkungsgrad von mindestens 50 Prozent erreicht

werden 3 . Dafür untersuchen die beteiligten Wissenschaftler

der Universitäten Aachen, Braunschweig, Darmstadt und

Stuttgart, ob durch Zumischung von Wasserstoff eine extrem magere

Verbrennung mit hoher Stabilität möglich wird. Zudem wollen

sie untersuchen, wie sich der hohe Sauerstoffüberschuss auf

die Abgaszusammensetzung auswirkt.

Weitere laufende oder geplante Forschungsvorhaben rund um

den Hybridantrieb und dessen Betriebsstrategien beschäftigen

sich mit den Herausforderungen, die entstehen, wenn der

Verbrennungsmotor nur sehr selten, dafür dann aber sehr zuverlässig

einspringen muss. Zu den untersuchten Phänomenen gehören

das Thermomanagement genauso wie beispielsweise die

akustische Wahrnehmung im Innenraum. Martin Nitsche begründet

die Relevanz dieser Forschung folgendermaßen: „Viele

eigentlich gelöste technische Fragen, etwa zu Korrosion und Betriebsfestigkeit,

stellen sich in Hybridantrieben ganz neu.“

Im Rahmen des Hybridforschungsprogramms erprobt die FVV

zudem ein neues Vergabeverfahren. Bei dem Call-for-Tender-

Verfahren definiert eine Expertengruppe zu Beginn nur das Ziel.

Forschungsstellen können den methodischen Weg selbst festlegen

und entsprechende Projekte vorschlagen. Nitsche zufolge hat

sich das neue Vorgehen bereits bewährt: „Wir können so das spezifische

Know-how an den Forschungsstellen noch besser für die

vorwettbewerbliche Gemeinschaftsforschung nutzen.“

Bilder: Aufmacher: kiri – stock.adobe.com, FVV

www.fvv-net.de

Vor allem mittelständische Zulieferer

können von unserem Hybridforschungsprogramm

erheblich profitieren

Martin Nitsche, Stellvertretender Geschäftsführer,

FVV

Hinweise zum Forschungsprogramm:

1 | FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1428: Modulare objektorientierte Architekturen

für skalierbare Hybridantriebsstränge. Durchgeführt an der TU Darmstadt (Prof.

Dr. Christian Beidl, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe

vkm). Abschluss erwartet zum 31.12.2022.

2 | FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1433: Hochflexible Verbrennungsmotoren für

Hybridfahrzeuge. Durchgeführt an der RWTH Aachen (Prof. Dr. Stefan

Pischinger, Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme

tme). Abschluss erwartet zum 28.02.2023.

3 | FVV-Forschungsvorhaben Nr. 1434: Grenzen der ottomotorischen Wirkungsgradsteigerung

in hybridisierten Antriebssträngen. Durchgeführt an der RWTH

Aachen (Prof. Dr. Stefan Pischinger, Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler

Energiewandlungssysteme tme), TU Braunschweig (Prof. Dr. Peter Eilts, Institut

für Verbrennungskraftmaschinen ivb), TU Darmstadt (Prof. Dr. Christian Beidl,

Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Fahrzeugantriebe vkm) und

Universität Stuttgart (Prof. Dr. Michael Bargende, Institut für Fahrzeugtechnik

IFS). Abschluss erwartet zum 31.01.2023.

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01 Um Fehler bei der Konfiguration pneumatischer Systeme zu

vermeiden, ist es ratsam, sich einen Experten an die Seite zu holen.

Wichtig ist dabei die Betrachtung des kompletten Druckluftsystems.

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02 Anwendungsspezifische Parameter, unzählige unterschiedliche

Elastomere und deren Formulierungen machen die Auswahl der richtigen

Dichtung nicht leicht. Doch worauf kommt es an?

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03 Beim Betrieb von Krananlagen kommt es auf höchste Sicherheit an.

Eine benutzerfreundliche und leistungsstarke CheckApp vereinfacht nun

die tägliche Kranprüfung.

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04 Um CO2-Emissionen zu reduzieren, soll es zukünftig keine mechanischen

Keilriemen- oder Nebenantriebe mehr geben. Eine Alternative sind

energieeffiziente elektrohydraulische Systemlösungen.

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