Die Fluidtechnik steht vor großen Aufgaben

Das Jahr 2021 stellte die Industrie mit den Verwerfungen der Lieferkette und vielfältigen Einschränkungen zugunsten des Infektionsschutzes vor Herausforderungen. Wirtschaftlich lief es jedoch hervorragend: Nach Information des VDMA (Verband deutscher Maschinenbau) wurden bei der Fluidtechnik im Jahr 2021 nicht nur die Rückgänge aus 2020 ausge­glichen, sondern sogar die Umsätze und Auftragswerte aus 2019 übertroffen. Die Dynamik der Erholung suche in der Geschichte der Fluidtechnik ihresgleichen, schreibt der Fachverband Fluidtechnik in seinem Tätigkeitsbericht für die Jahre 2017 bis 2021.

Die Bilanz zur Innovationskraft der Branche fällt dennoch gemischt aus. Interessante Neuerungen gab es beispielsweise im Bereich Mobilhydraulik, wie Professor Marcus Geimer, Leiter Institutsteil Mobile Arbeitsmaschinen (Mobima) am KIT berichtet: „Was ‚wichtig‘ ist, ist sicherlich stark davon abhängig, aus welcher Perspektive eine Neuerung betrachtet wird. Für mich persönlich ist ein Forschungsprojekt im Bereich der Forsttechnik hoch interessant, das wir in 2021 abschließen. Mit den Methoden des maschinellen Lernens werden Baumstämme erkannt und können autonom gegriffen werden. In verschiedenen Publikationen konnte gezeigt werden, dass Baumstämme korrekt erkannt, lokalisiert und in der Mitte gegriffen werden können. Zudem kann das Gewicht prognostiziert und gemessen werden, so dass kranke Stämme beim Laden erkannt und aussortiert werden können.“

Hydropa, ein Anbieter individueller Antriebstechnik und Händler, verweist in puncto Innovationen auf sein neues Mini-Hydraulik-Aggregat für Anwendungen ohne direkte Stromversorgung. „Wir versuchen, Hydraulik noch anwenderfreundlicher zu machen. Darüber hinaus beeindrucken mich alle Entwicklungen, die sich Nachhaltigkeit und Effizienz auf die Fahne geschrieben haben!“, erzählt Geschäftsführer Axel Binner, fügt aber hinzu: „Wir haben 2021 und auch 2020 genutzt, um mit unseren Kunden und Lieferanten in engen Austausch zu gehen und ich habe den Eindruck, dass viele Unternehmen das ähnlich gehandhabt haben. Von daher erwarte ich echte Meilensteine und technische Weiterentwicklungen erst im nächsten Jahr.“

Bei Danfoss Power Solutions, die in 2021 Eaton Hydraulics übernommen haben, fällt das Fazit positiv aus. Gajendra Jagatap, Global Sr. Manager Advanced Technology, bilanziert: Der Hydrauliksektor – sowohl Unternehmen als auch Forschungsinstitute – habe 2021 eine Reihe von Systemen erforscht und weiterentwickelt, Elektrifizierung ermöglicht und die Nachhaltigkeit verbessert. „Hydraulische Produkte, Komponenten und Systeme sind jetzt bereit für Elektrifizierung und Digitalisierung, wodurch sie die nächste Maschinengeneration ermög­lichen werden“, so Jagatap. Für ihn war 2021 die Eröffnung des neuen Transportzentrums in Deutschland ein wichtiger Termin. Er hebt außerdem das flachdichtende Multikupplungssystem hervor, das in 2021 auf den Markt kam, sowie die X3-Pumpen und -Motoren.

Dirk Villé, Geschäftsführer der Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik, kann sich nicht über Innovationsstau beklagen: „Allein in den letzten zwölf Monaten haben wir mehr als 50 neue Produkte im Bereich Kompressoren und Drucklufttechnik gelauncht. Viele davon sind patentiert […].“ Ein Meilenstein sind aus seiner Sicht die OPC-UA-fähigen Kompressoren. „Atlas Copco ist der erste und bislang auch der einzige Kompresso­-ren-Hersteller, der das OPC-UA-Gateway als Standard-Option ab Werk anbietet“, begründet Villé. Stolz ist er auch auf den neuesten drehzahlgeregelten Kompressor mit eingebautem Energierückgewinnungssytem. Dieser stelle eine umfassende Neuerfindung der VSD-Technologie dar, so der Geschäftsführer.

Der Leiter ‚Product Management Valve Terminals‘ bei Festo, Ralf Hofstetter, ist überzeugt, dass das Unternehmen mit der App Motion-Flow-Control für das VTEM eine wegweisende Technologie auf den Markt gebracht hat. „Das VTEM ist ein hochintegriertes mechatronisches System mit modernster Sensor- und Kommunikationstechnik. Es ermöglicht – bei dieser Anwendung – die simultane Regelung von bis zu acht individuell parametrierbaren Gaskanälen.“

Für Hofstetter ist wesentlich, dass die Pneumatik eine einfache Technologie ist und auch in Zukunft sein soll: „Die intuitive, nutzerfreundliche Bedienbarkeit soll trotz zunehmender Digitalisierung und Smart Functions erhalten bleiben.“ Zudem gehe es für die Branche darum, die Technologie um spezifische Sicherheitsfunktionen zu erweitern. „Hier gab es 2021 gute Fortschritte – bei Festo beispielsweise die jüngst auf den Markt gebrachte VTSA-F-CB […]“, bilanziert Hofstetter.

Ulrich Lampen, Groupleader Product Management & Industrial Application Center, SMC erklärt: „Persönlich halte ich alle Produkte und Services aus den letzten Monaten für interessant, die einen Beitrag zur Nachhaltigkeit liefern. Dabei ist der reine Energieverbrauch der Produkte nur ein Teil des Gesamtbeitrags. Wichtig sind ebenso die Ressourcenschonung, die schon im Design, aber auch in der Herstellung bis hin zur Entsorgung bei SMC berücksichtigt werden.“ So habe das Unternehmen für einen einfachen ISO-Zylinder eine Lösung entwickelt, mit über 40 % der benötigten Druckluft eingespart wird, ohne dass die Performance leidet, hebt Ulrich Lampen hervor.

Innovationstreiber war aus Sicht von SMC außerdem das Thema Industrie 4.0. „Wir sind hier noch lange nicht am Ende unserer Möglichkeiten angekommen“, ist Lampen überzeugt. „Betrachten wir zum Beispiel jedoch die drahtlose Informationsübertragung auf allen Ebenen (von der Prozessebene bis zum ERP-System), so bleibt noch ein großes Feld für zahlreiche weitere Neuerungen.“

Kritik an der Fluidtechnik-Branche übt Professor Rudolf Scheidl vom Institut für Maschinenlehre und Hydraulische Antriebstechnik an der Johannes Kepler Universität in Linz. Er merkt an: „Markante Meilensteine in Sinne von Innovationen [aus dem Jahr 2021, Anm.] sehe ich nicht. Die Fluidtechnik wartet gespannt darauf, ob sich eine der zahlreichen Neuentwicklungen der letzten zwei Jahrzehnte, wie die digitalen Verdrängermaschinen (in der Hand von Danfoss) oder Peter Achtens Floating Cup Pumpe (von Bucher schon angeboten) am Markt durchsetzen wird. Auch der Einsatz hydrostatischer Getriebe in Windkraftwerken ist so ein Hoffnungsgebiet, das schon lange schwelt, aber noch kein breit sichtbares Feuer ergeben hat. Ich halte es für wichtig, dass eine wesentliche Neuerung tatsächlich zu einer Innovation wird. Viele Entwicklungen aus dem Forschungsbereich aus den letzten zwei Jahrzehnten sind bislang dort verblieben.

Axel Binner von Hydropa sieht eine Ursache für dieses Phänomen im Fachkräftemangel: „Der Fachkräftemangel in der Fluidtechnik besteht schon länger, aber er wird immer mehr zum Problem. Die Folge ist, dass neue Konzepte, die von Hydraulikunternehmen entwickelt werden, nicht immer im Markt ankommen. Es wird teilweise Elektrik eingebaut, obwohl das teurer kommt, weil im Unternehmen eine Hydraulikfachkraft fehlt.“ Auch der VDMA stuft den Fachkräftemangel in diesem Jahr als besonders schwerwiegend ein. Ohne dieses Hindernis hätten die Umsätze der Branche in diesem Jahr wohl noch besser ausfallen können. Sich hier gut aufzustellen, wird sicher eine der Herausforderungen für das kommende Jahr 2022 sein – leider nicht die einzige.

„Aktuell gibt uns auch der Komponentenmangel zu denken“, berichtet Binner. „Den Lieferanten fehlt es an Rohmaterialien. Bei den Drucktransmittern zum Beispiel verzögert sich die Lieferung wegen der Engpässe bei elektrischen Bauteilen: Statt zwei Wochen wartet man sechs Wochen auf die Teile. Bei einigen Komponenten, zum Beispiel NG6-Ventilen, betragen die Lieferzeiten sogar bis zu sieben Monate. Wobei es gerade bei den Ventilen, die sich mit wenig Aufwand bevorraten lassen, sein kann, dass einige Abnehmer das Problem durch Hamsterkäufe verschlimmert haben.“

Die Lieferkettenproblematik scheine sich mittlerweile sogar im Auftragseingang für Hydrauliksysteme bemerkbar zu machen, beobachtet Binner: „Weil die Maschinenhersteller schon bei den Rohbauteilen Probleme mit den Lieferketten haben, verschieben sie die Bestellung bei uns nach hinten. Verständlicherweise, denn sie könnten die Systeme ja erstmal nicht verwenden und müssten sie einlagern.“ Damit ist Hydropa nicht allein. Der Fachverband Fluidtechnik im VDMA berichtet ebenfalls davon, dass Unternehmen aus der Fluidtechnik von Störungen der globalen Lieferketten und Engpässen betroffen sind, vor allem bei Metallen, Kunststoffen, Halbleitern, Chips und Mikroelektronik.

Aber nicht alles an der Lieferkettenproblematik ist negativ – für einige Zulieferer könnten sich dadurch auch Chancen ergeben. So beschreibt Ulrich Lampen von SMC: „Getrieben durch die sich verändernden globalen Lieferketten, erleben wir eine Rückverlagerung der Fertigungsstandorte von Ost nach West. Somit nimmt der Wunsch nach Lösungen zur weiteren Automatisierung zu. Die Maschinensicherheit wird hierbei sicher eine zentrale Rolle spielen.“

Für das kommende Jahr gibt eine Reihe von Trends, die für Hydraulik und Pneumatik entscheidend sein werden. „Nach wie vor wird die Fluidtechnik beeinflusst von elektronischen Steuerungssystemen und elektrischen Antrieben“, gibt Professor Geimer vom KIT zu bedenken. „Daher sehe ich Themen im Bereich des maschinellen Lernens sowie den Vergleich von elek­trischen und hydraulischen Antriebssystemen als besonders relevant an.“

Den verschärften Wettbewerb zwischen Fluidtechnik und elektromechanischen Lösungen hat auch der Fachverband Fluidtechnik im VDMA bemerkt und kritisiert, dass optimierte elektrische Systeme nicht mit veralteter  Fluidtechnik verglichen werden sollte, sondern mit modernen Hydraulik- und Pneumatiklösungen. Diese bräuchten den Vergleich nicht scheuen.

Professor Rudolf Scheidl von der JKU empfiehlt allgemein: „Das Wichtigste für die Anwender ist die symbiotische Integration von Fluidtechnik in ihre Systeme. Das setzt voraus, dass man als Anwender die Fluidtechnik gut einschätzen kann und als Folge die besten Konzepte auswählt beziehungsweise erfindet. Das kann einmal eine rein hydromechanische, ein andermal eine elektrohydraulische, ein weiteres Mal aber eine pneumatische Lösung mit einer Steuerung/Regelung über ein neuronales Netzwerk sein.“ Er rät dazu, neue Technologien und Methoden zu beobachten und im Hinblick auf eine zielführende Anwendung im eigenen Bereich zu beurteilen, auch wenn das Zeit und Geld kostet.

Gajendra Jagatap von Danfoss Power Solutions ist überzeugt, dass sich die OEMs 2022 stärker mit der Architektur ihrer Maschinen auseinandersetzen müssten, um die Vorteile ausgereifter Lösungen voll auszunutzen: „Hydraulik schafft im Vergleich zu allen konkurrierenden Antriebsarten mehr Wert, Flexibilität und Verlässlichkeit“, sagt er.

Professor Scheidl sieht die Industrie beim Klimawandel in der Pflicht: „Wenn ich einen Trend vermute, dann den, dass die Erfordernisse den menschenverursachten klimatischen Wandel in seine negativen Auswirkungen zu begrenzen, die Chance bietet, energiesparende Konzepte in vielen Bereichen umzusetzen, wo das bislang wegen höherer Kosten oder Risiken gescheitert ist. Ich hoffe sehr, dass diese Vermutung richtig ist“, so der Professor.

Mit dieser Einschätzung ist er nicht alleine. So sagt Dirk Villé von Atlas Copco: „Mit unseren neuen Produkten der VSDs-Reihe gehen wir genau auf das wichtigste Thema ein, das uns alle betrifft: der Klimawandel. Wir setzen schon bei der Herstellung unserer Maschinen auf CO2-Reduktion und Nachhaltigkeit.“ Außerdem wolle man den Betreibern mit den neuen Produkten eine nachhaltigere Produktion ermöglichen, betont Villé. „Unser Ziel ist es, einen klimaneutralen Kompressorraum zu schaffen.“ Ralf Hofstetter von Festo sieht in der Energieeffizienz gar „das Mega-Thema unserer Zeit“. Aber auch flexible Prozesse würden immer wichtiger, fügt er hinzu.

Axel Binner sieht in der Fertigung interessante Möglichkeiten: „An den Themen Nachhaltigkeit, Energie und Klima wird 2022 niemand vorbeikommen – und in diesem Zusammenhang sehe ich extrem großes Poten­zial in der additiven Fertigung: Damit können Anlagen- und Maschinenhersteller bis zu 30 % Material einsparen bei gleicher oder sogar bei besserer Performance. Auch Hydraulik wird damit noch effizienter, als sie ohnehin schon ist.“

Für Ulrich Lampen von SMC gibt es neben der Nachhaltigkeit auch in der Lieferkette Herausforderungen für die Automatisierungstechnik. Er berichtet: „Globale Engpässe in vielen Bereichen zwingen uns dazu, den jeweiligen Gegebenheiten, ebenso wie den kurzfristigen Erfordernissen, gerecht zu werden.“

Der Fachverband Fluidtechnik sieht in 2022 auch bei der Digitalisierung und dem digitalen Zwilling Chancen und Handlungsbedarf. Zur Umsetzung des digital-Twin-Konzepts hat der Verband eine Arbeitsgruppe gegründet und mit einer Reihe von Unternehmen die „Industrial Digital Twin Association“ initiiert. Sie sollen beispielsweise die notwendigen Standards für den Austausch von Daten erarbeiten.

Trotz vieler Herausforderungen erlauben die vollen Auftragsbücher der Fluidtechnik einen optimistischen Blick auf das kommende Jahr 2022. Der VDMA rechnet (Stand September 2021) mit einem deutlich zweistelligen Umsatzzuwachs in der Branche.