Unter Strom: Wie Vakuum mobil wird

Produktionsverantwortliche stehen vor einer doppelten Aufgabe: Sie wollen ihre Werke flexibel aufstellen und zugleich Energie sparen. Dafür planen sie modulare Fertigungszellen, setzen auf autonome mobile Roboter (AMR) und prüfen Konzepte für druckluftarme Bereiche. Gleichzeitig stoßen sie auf eine gewachsene Infrastruktur. Druckluftleitungen verlaufen fix durch die Halle. Jede neue Anlage verlangt Anschlüsse, jede Layoutänderung verursacht Aufwand. Vakuumtechnik übernimmt in diesem Umfeld eine zentrale Funktion. Sie greift, hält und bewegt Werkstücke in der Elektronikfertigung, in Logistikprozessen oder in der Automobilindustrie. Klassisch erzeugen Ejektoren das Vakuum mit Druckluft. Diese Technologie ist etabliert und bildet weiterhin das Rückgrat vieler Anlagen. Doch neue Produktionskonzepte verlangen nach zusätzlichen Systemen. 

Vakuum folgt dem Fahrzeug, nicht der Infrastruktur

Vor allem die mobile Robotik benötigt flexible Lösungen. AMR und fahrerlose Transportsysteme (FTS, auch Automated Guided Vehicle, AGV) bewegen sich frei durch das Werk. Sie können keine stationären Medienanschlüsse mitführen. Kollaborative Roboter (Cobots) folgen ebenfalls einem anderen Prinzip als klassische Industrieroboter. Sie sind leicht, flexibel einsetzbar und wechseln ihren Arbeitsplatz. Die Stärken von externer Druckluft liegen aber woanders. Michael Pojtinger, Leiter Geschäftsentwicklungsprozess Vakuum-Automation (Komponenten) bei Schmalz in Glatten, formuliert es nüchtern: „Die Fabrik wird modular, aber die Druckluft ist für feste Installationen gemacht.“ 

Elektrische Vakuum-Erzeuger setzen genau hier an. Sie arbeiten ohne zentrale Druckluft, ein Stromanschluss genügt. Damit treibt ein integrierter Elektromotor eine Pumpe oder ein Gebläse an. Das System baut den erforderlichen Unterdruck direkt am Einsatzort auf. Die Energie stammt aus dem Stromnetz oder aus der Fahrzeugbatterie des Roboters. Das Vakuum entsteht unmittelbar am End-of-Arm-Tooling (EOAT). Damit wird die Greifeinheit zu einem autarken System und funktioniert unabhängig von stationären Anschlusspunkten. 

Für AMR- und AGV-Anwendungen eröffnen sich dadurch neue Spielräume. Die Roboter bewegen sich ohne Schlauchverbindungen durch die Produktion und benötigen keine feste Medienversorgung. Auch bei Cobots wirkt sich dieser Ansatz aus. Da sie häufig in wechselnden Umgebungen arbeiten, zählt jede eingesparte Schnittstelle. Elektrische Vakuum-Erzeuger kommen ohne externe Luftaufbereitung aus und vereinfachen dadurch Integration und Inbetriebnahme. 

Flexible Fabrikplanung ohne Druckluftnetz

Immer mehr Unternehmen stellen eine grundsätzliche Frage: Wo ist Druckluft nicht mehr zwingend erforderlich? In einzelnen Produktionsbereichen, teilweise sogar im gesamten Werk, prüfen sie Konzepte, die bewusst ohne dieses Medium auskommen – um Energie noch effizienter zu nutzen, Kosten zu senken und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. 

Elektrische Vakuum-Erzeuger übernehmen in solchen Szenarien eine Schlüsselrolle. Sie generieren den erforderlichen Unterdruck direkt am Einsatzort und benötigen keine zentrale Druckluft-Infrastruktur. „Das Handling bleibt kraftvoll und prozesssicher, auch wenn das Leitungsnetz entfällt“, bringt es Michael Pojtinger auf den Punkt. Vorteile zeigen sich auch in der Fabrikplanung, denn Produktionszellen lassen sich unkompliziert versetzen, wenn Druckluftleitungen nicht neu verlegt werden müssen. Strom steht in der Regel flächendeckend zur Verfügung. Das reduziert Planungsaufwand und Stillstandszeiten bei Umbauten. 

„Elektrische Vakuum-Erzeuger sparen, abhängig von Anwendung und Lastfall, bis zu 95 Prozent Energie gegenüber druckluftbetriebenen Ejektoren ein“, betont Michael Pojtinger. „Die tatsächliche Ersparnis hängt von Taktzahl, Lastprofil und Betriebsdauer ab.“ Der technische Hintergrund: Druckluft wird zentral erzeugt, aufbereitet und über Leitungen verteilt. Jeder dieser Schritte verursacht Verluste. Elektrische Systeme wandeln Strom direkt am Einsatzort effizient in Unterdruck um. Anwender verringern dadurch ihre Betriebskosten und entlasten gleichzeitig die zentrale Infrastruktur. Elektrische Vakuum-Erzeuger reduzieren CO₂-Emissionen und damit den Product Carbon Footprint (PCF), sofern der Strommix dies zulässt. 

Praxisbeispiel: Elektrisches End-of-Line-Handling

Bizerba, Spezialist für Waagen & Verpackungssysteme, realisierte für einen spanischen Lebensmittelverarbeiter eine smarte Kommissionierlösung mit einer rein elektrischen Vakuum-Erzeugung direkt am Roboterarm. In der Anwendung nehmen zwei Cobots mit Schmalz Greifern folierte Fleischpackungen auf und legen sie mit bis zu 96 Picks pro Minute in Transportkisten. Die elektrische Unterdruckversorgung erfolgt über die elektrische Compact-Pump GCPi in Kombination mit elektrischen Kompaktventilen.  

Diese dezentral am Greifer montierte Lösung liefert den benötigten Unterdruck schnell, effizient und ohne zentrale Druckluftquelle. Sie ist ebenso leistungsfähig wie pneumatische Systeme, verbraucht aber deutlich weniger Energie und senkt so die Betriebskosten. Die digitale Anbindung über IO-Link ermöglicht zudem die Überwachung relevanter Prozessparameter und eine vorausschauende Wartung. Die elektrische Vakuum-Erzeugung steigert die Produktivität, reduziert den Personalbedarf und verbessert die Prozesssicherheit der automatisierten Kommissionierung beim Fleischverarbeiter deutlich.
(Bild: J.Schmalz GmbH)

Digitale Integration als Bestandteil der Systemarchitektur

Schmalz entwickelt elektrische Vakuum-Erzeuger als Bestandteil einer modular aufgebauten Systemarchitektur. Das Portfolio reicht von kompakten Vakuum-Pumpen für Cobots und End-of-Arm-Anwendungen bis zu elektrischen Hochleistungspumpen und Vakuum-Gebläsen für stationäre Prozesse. Damit deckt das Unternehmen unterschiedliche Leistungsbereiche ab und bietet zugleich Komponenten für die gesamte Vakuum-Kette, vom Sauggreifer bis zur Sensorik. 

Die elektrischen Vakuum-Erzeuger erfassen Prozesszustände und stellen diese digital bereit. Über IO-Link integrieren sie sich in vernetzte Produktionsumgebungen. Anwender überwachen damit den Prozess und können Parameter einfach anpassen. „Die Vakuum-Komponente wird zu einem datenliefernden Feldgerät. Das schafft Voraussetzungen für Condition Monitoring und zustandsorientierte Wartung“, macht Michael Pojtinger klar. 

Ausblick: Vakuum-Erzeugung im Wandel

Automatisierung setzt auf dynamische, vernetzte und modulare Strukturen. Elektrische Vakuum-Erzeugung fügt sich in dieses Bild ein. Schmalz hat entsprechende Lösungen im Markt etabliert und entwickelt das Portfolio entlang wachsender Anforderungen stetig weiter. 

Infrastrukturunabhängige Vakuum-Komponenten ersetzen nicht pauschal bestehende pneumatische Systeme. Sie erweitern das Spektrum. Dort, wo Druckluft zur Einschränkung wird, eröffnen sie neue Freiheitsgrade. „Produktionsverantwortliche können diese zusätzliche Option nutzen, um Automatisierung konsequent an Mobilität, Flexibilität und digitaler Transparenz auszurichten“, erklärt Michael Pojtinger.

Erstellt mit Material von Schmalz.