Bei mobiler Landtechnik wie Erntemaschinen und Traktoren sind die Anforderungen hoch und verlangen zusätzlich einen hohen Grad an Spezialisierung. Ralf Bultschnieder, Leiter der Hydraulikentwicklung der Claas Selbstfahrende Erntemaschinen in Harsewinkel, schätzt die Marktentwicklung folgendermaßen ein: „Gerade bei Erntemaschinen mit kurzer, wetterabhängiger Einsatzdauer ist es wichtig, dass die Maschinen zuverlässig funktionieren – demzufolge die Hydraulikventile von hoher Qualität und robust sind.

Rolle der additiven Fertigung

Dr. Michael Richter, Schuler Pressen. Bild: Schuler Pressen

"Die Entwickler von Hydraulikventilen stehen vor der Herausforderung, immer kürzere Stell-Zeiten zu realisieren, verbunden mit einer möglichst geringen Stell-Energie. Auch die geforderte Durchflussleistung steigt immer weiter an, genauso wie der Bedarf an durchgängigen Baureihen für höhere Betriebsdrücke. Trotz der Entwicklungskosten sollten die Hydraulikventile erschwinglich bleiben. Für Sonderausführungen oder kleine Stückzahlen kann die additive Fertigung hier eine Alternative darstellen."

Eigenschaften wie Gewicht, Stromaufnahme und Baugröße werden zunehmend wichtiger bei der Hydraulik. Zur Steigerung der Zuverlässigkeit spielt die Ölreinheit eine besondere Rolle. Beispielsweise favorisieren wir deshalb Ventile, die schon beim Lieferanten mit Einschraubstutzen ausgestattet sind, um Montagetätigkeiten an offenen Ventilen zu minimieren.“

Um die speziellen Anforderungen zu erfüllen, entwickelt Claas einen Großteil der Hydraulikventile für selbstfahrende Erntemaschinen in der Tochtergesellschaft Claas Industrietechnik.

Bultschnieder unterteilt die Ventile für selbstfahrende Erntemaschinen in vier Kategorien. Ventile für einfache Schaltfunktionen im Niederdruckbereich bis 30 bar und im Mitteldruckbereich von 210 bar dienen dem Ein- und Ausschalten von Aggregaten, Klapp- oder Aktivierungsfunktionen. Hier bevorzugt Claas Sitzventile, die unempfindlich gegen Silting sind – also gegen die Ansammlung von Schmutz im Schieberspalt. Ventile für Regelfunktionen – Proportionalventile bis 210 bar, etwa für Lenkautomaten oder Schneidwerksführungen – haben im Mittel ebenfalls nur geringe Durchflussmengen, werden aber temporär beispielsweise am Vorgewende mit hohen Durchflussmengen betrieben.

Entwicklungsleiter Bultschnieder betont: „Entscheidend ist hier die Regelgenauigkeit und Wiederholbarkeit gerade auch im Bereich kleiner Durchflussmengen.“ Ein geringer Durchflusswiderstand ist ebenfalls ein maßgebliches Kriterium, um den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und – was noch wichtiger ist – den Druckverlust bei hohen Durchflüssen zu minimieren. Das erhöht die Maximalleistung.

„Ob sich zukünftig Ventile mit On-Board-Elektronik durchsetzen werden, ist letztendlich von ökonomischen Gesichtspunkten abhängig“, schätzt Bultschnieder den Trend ein. „Die Preisentwicklung der Ventile, aber auch die Entwicklung der Ausstattungsvarianten maschinenseitig sind hier wichtige Kriterien.“ Ventile für Feineinstellungen bis 210 bar werden als Schaltventile für die Steuerung sehr kleiner Mengen genutzt, beispielsweise für Regelvariatoren in Riementrieben. Hier ist die hohe Dichtigkeit der Ventile eine wesentliche Anforderung. Zudem müssen diese Ventile für exakte Positionieraufgaben sehr schnell schalten.

Daneben gibt es weitere Ventile, zum Beispiel Druckregelventile, Stromregelventile, Speicherladeventile, die sehr individuelle Anforderungen haben. Flexibilität und kundenspezifische Anpassung sind die bedeutendsten Faktoren, um kosten- und leistungsoptimierte Lösungen zu schaffen. fa

Hydraulikventile

Materialumschlagmaschine

Die Liebherr-Materialumschlagmaschine LH 110 Port kombiniert Elektronik mit feinfühliger Hydraulik. Bild: Liebherr

Stand der Technik

Einmal gibt es anwendungsspezifische und hoch spezialisierte Ventile – typischerweise in Anwendungen mit hohen Stückzahlen wie im Bereich Automotive. Es gibt aber auch Ventile in umfangreichen Baukasten-Systemen für Anwendungen mit geringeren Stückzahlen für Anwendungen in der Landtechnik, Baumaschinentechnik, Werkzeugmaschinen, Ver- und Bearbeitungsmaschinen.

Hydraulikventile werden in elektronische Steuerungssysteme zum Beispiel CAN- oder Profibus eingebaut, deshalb sollten sie dort zu integrieren und mit integrierten Überwachungsfunktionen oder Reglern ausgestattet sein. Dabei ist es heute so, dass man sie mit modernen Entwicklungswerkzeugen wie der FEM-Methode optimieren kann.