Andreas Günder, Bild: Bosch Rexroth

Andreas Günder, Leiter des Cytrobox-Entwicklungsprojektes, will mit seinem Team das Erscheinungsbild von Hydraulikaggregaten revolutionieren: Kompakt, leise, effizient, vernetzt – so sieht er die Antriebstechnik. Bild: Bosch Rexroth

Eines der Alleinstellungsmerkmale dieses Aggregats mit drehzahlvariablem Pumpenantrieb ist seine Kompaktheit. Wie haben Sie das gemacht?

Wir haben einige Grundsätze des Aggregatebaus in Frage gestellt. Aggregate werden bisher eher flach und breit gestaltet. Dadurch nehmen sie in der Fabrikhalle viel Stellfläche weg, während nach oben noch reichlich Luft ist, meist fünf bis zehn Meter. Die erste Idee war daher, das Design eher schaltschrankähnlich zu gestalten, hochkant. Dazu haben wir uns von dem Grundsatz verabschiedet, dass der Tank auch der Träger für alle anderen Bauteile ist. Für die Trägerfunktion haben wir bei dem neuen Aggregat eine eigene Struktur. Über die CFD-Simulation konnten wir dann den Tank entgasungs- und strömungsoptimieren und dadurch sein Volumen von 600 Liter auf 150 Liter verkleinern.

Der zweite Bauraumfresser ist die Antriebseinheit. Wir haben schon vor mehreren Jahren ein Konzept für unsere drehzahlvariablen Pumpenantriebe Sytronix entwickelt. Dabei hat die Pumpe ein festes Schluckvolumen und der Volumenstrom wird bedarfsgerecht über die Drehzahl des Motors geregelt. Dieses Konzept haben wir nun noch verbessert, indem wir den Asynchronservomotor durch einen Synchronservomotor ersetzt haben. Das ist das effizienteste Motorenkonzept. Und diese Motoren sind, bei gleichem Drehmoment, 80 bis 90 Prozent kleiner.

Additive Fertigungsmethoden – Wie aus Sand ein Hydraulikblock entsteht

Als drittes haben wir uns dem Steuerblock zugewandt. Wir haben hier in Lohr am Main eine eigene Gießerei, die die Sandkerne dafür im 3D-Druck Verfahren aufbaut. Der Block wird dann inklusive innenliegender Strömungsgeometrie gegossen. Die innenliegende Struktur kann so ebenfalls strömungsoptimiert gestaltet werden und es wird weniger Material und Bauraum benötigt.

Zusätzlich haben wir die Komponenten so angeordnet, dass möglichst wenig Luft im Innenraum bleibt. Durch all diese Maßnahmen kommen wir anstelle von eineinhalb bis zwei Quadratmetern mit 0,5 Quadratmetern Grundfläche aus.

Cytrobox, Bild: Bosch Rexroth
Die Cytrobox ist ähnlich wie ein Schaltschrank geformt - platzsparend in der Fläche, dafür etwas höher. Bild: Bosch Rexroth

Das Aggregat verfügt über eine Zustandserfassung von Öl, Filter und Antrieb. Wie wurde das realisiert?

In Bezug auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer haben wir im Hydraulikaggregat zwei wesentliche Elemente: das Hydrauliköl und die Antriebseinheit. Beim Antrieb haben wir den Vorteil, dass die Servomotoren bereits einen Inkrementalgeber haben. Über die Drehzahl wissen wir relativ genau, wie viel Volumenstrom erzeugt wird. Das kann man zum Beispiel mit dem Pressenzyklus abgleichen: Wenn auf einmal höhere Drehzahlen notwendig sind, wissen wir: Irgendwo ist eine Leckage im System.

Über den Antriebsregler erkennt man den Motorstrom und kann diesen korrelieren mit dem Betriebsdruck. Wenn wir für den gleichen Druck plötzlich mehr Strom aufwenden müssen, ist klar: Die Reibung der Antriebseinheit hat sich erhöht, also liegt ein Fehler vor. Zudem haben wir einen Leckagesensor verbaut, der sowohl die Temperatur als auch den Volumenstrom der Pumpenleckage misst. Das ist der deutlichste Indikator für einen drohenden Ausfall der Pumpe. So kann man eine relativ genaue Aussage zum Antrieb treffen und rechtzeitig warnen, bevor es zu einem Ausfall kommt.

Zum Thema Hydrauliköl: Neben einem Temperatur- und Niveausensor haben wir einen Partikelsensor, einen Wassersensor und einen Sauerstoffsensor im Tank integriert. Zusätzlich hat das Aggregat zwei analoge Drucksensoren – vor und nach dem Hydraulikfilter. Somit messen wir immer den Staudruck im Filter und können eine prozentuale Angabe dazu machen, wie verschmutzt er ist.

Wie funktioniert die Connectivity-Option?

Bei der Cytrobox werden die Sensoren im Aggregat mittels IO-Link gebündelt und von einer integrierten Steuerung vorausgewertet. Der Kunde kann das Aggregat über eine Multi-Ethernet-Schnittstelle in seine Maschinensteuerung einbinden – wie bei einem elektromechanischen Antrieb. Zusätzlich haben wir eine 4G-Funktionalität integriert, welche die Hydraulikaggregat-Daten für zum Beispiel Instandhalter zugänglich macht. Diesen Service nennen wir Cytroconnect. Der Kunde kann jederzeit und von jedem Ort auf seine Aggregate-Flotte zugreifen, deren Zustand einsehen und Wartungen, zum Beispiel einen Öl- oder Filterwechsel, vorausschauend planen. Darüber hinaus entwickeln wir das Cytroconnect -Angebot kontinuierlich weiter und werden zukünftig weitere Services zur prädiktiven Analyse und Wartungsoptimierung anbieten.

Mit dem Cytropac kam 2016 das erste energiesparende Kompaktaggregat dieser Reihe auf den Markt, nun die Cytrobox. Wird hier weiter nach oben ausgebaut?

Auf jeden Fall! Wir wollen das Erscheinungsbild von Hydraulikaggregaten nachhaltig ändern. Weg vom öligen Hydraulikkeller. Hydraulik kann kompakt sein, effizient, leise und intelligent. Und genau diese vier USPs werden wir in die gesamte Baureihe einbringen.

Sie setzen im Fertigungsprozess 3D-Druck ein, auch so steckt viel Entwicklungsarbeit in der Komponente. Wird das Aggregat dadurch nicht sehr teuer?

Die Cytrobox hat einen wirtschaftlichen Preis, bezogen auf das Gesamtkonzept. Wir haben einen sehr hohen Wertschöpfungsanteil in dem Aggregat und ersparen dem OEM und Betreiber damit einiges an Aufwand, zum Beispiel durch den komplett verdrahteten Schaltschrank mit Antriebsregler, Absicherung, Sicherheitstechnik und Sensorik. Ein zweiter, wichtiger Punkt ist die Energieeinsparung: Wir haben in einigen Pilotanwendungen konventionelle Antriebstechnik und unsere drehzahlvariable Servotechnik verglichen und konnten Einsparungen von 50 bis 70 Prozent nachweisen, was mehreren Tausend Euro pro Jahr entspricht. Beim konventionellen Aggregat übersteigen die Energiekosten meistens ja nach zwei Jahren die Einkaufskosten. Der größte Hebel zum Kostensparen liegt darin, ein energieeffizientes System zu verwenden. Der genaue Preis hängt natürlich auch von der jeweiligen Anwendung ab.

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