Bild: Adobe Stock/ Enrique del Barrio

Für große Baumaschinen bietet die elektrohydraulische Pilotierung Vorteile in puncto Sicherheit, Bedienkomfort und Effizienz. Bild: Adobe Stock/ Enrique del Barrio

Für das Unternehmen Thomas wird die Elektrifizierung von Arbeitsmaschinen, einhergehend mit der elektrohydraulischen Vorsteuerung, aktuell immer wichtiger. Gerade für große Baumaschinen bietet diese Art der Pilotierung von Hydrauliksystemen Vorteile bei Sicherheit, Bedienkomfort und Effizienz. Jedoch hat jedes Anwendungsfeld und jede Maschinensparte spezifische, technische Anforderungen. Daniel Ferres, Leiter des Produktmanagements von Thomas Mobilhydraulik, berichtet: „In enger Zusammenarbeit mit unserem Kunden hat unser Entwicklungsteam 2015 begonnen, die komplexen Anforderungen zu sammeln und in die Entwicklung des PPCD05, einem direktgesteuerten Proportionaldruckregel-Ventil für mittlere und große Bagger sowie Radlader, einzusteigen.“

Elektrohydraulik im Höhenflug

Die Marktentwicklung im Sektor Mobilhydraulik ist allgemein positiv: Während die mechanisch gesteuerte Hydraulik schon länger auf dem Rückzug ist, erlebt die Elektrohydraulik gegenüber der bewährten einfachen hydraulischen Pilotierung von Hauptstufen einen Aufschwung. Aspekte wie Präzision, Feinsteuerbarkeit und konfigurierbare Bedienerunterstützung gewinnen ebenso an Bedeutung wie die Automatisierung von Arbeitsabläufen. Die elektrohydraulische Ansteuerung bietet für den Bediener immense Vorteile: „Die Systeme lassen sich mit Hilfe der präzisen Vorsteuerventile durch geeignete Regelalgorithmen auch bei dynamischem Lastwechsel wesentlich ruhiger und präziser steuern. Dadurch erhöht sich der Bedienkomfort.“, erklärt Daniel Ferres. „Zudem entfallen große Teile des hydraulischen Schlauchsystems. Dies erschließt neue Möglichkeiten für den Maschinenaufbau und hat einen reduzierten Wartungsaufwand zur Folge.“ Bei der Fehlersuche kann fortan auf elektrische Steuergeräte und deren Fehlerspeicher zurückgegriffen werden.

Die Zustandsüberwachung sowie der Einsatz elektrohydraulischer Aktuatoren und dazugehöriger Elektronik verändern die technische Auslegung der Maschinen und deren Bedienbarkeit grundlegend. Hochintegrierte, intelligente Subsysteme können die Komplexität des Gesamtsystems verringern und somit die Kosten reduzieren. Auch dafür ist das Ventil ein Beispiel.

Simulationstool, Bild: Thomas
Mit Hilfe diverser Simulationstools, wie hier Amesim, hat der Hersteller das Ventil digital schrittweise verbessert und validiert. Bild: Thomas

Besonders kompakt und beständig

Jens Krallmann, Leiter des Geschäftsbereiches Mobilhydraulik bei dem Unternehmen, ist überzeugt: „Wir haben ein Ventil entwickelt, das den stetig steigenden Ansprüchen des Marktes gewachsen ist.“ Es weist eine Durchflusskapazität von acht bis zwölf Liter pro Minute auf und kann in einem Temperaturbereich von minus 40 bis plus 100 Grad Celsius einwandfrei arbeiten. „Diese Werte sind an sich erst einmal nichts Besonderes. Erst die Kompaktheit und die enorme Kontaminationsbeständigkeit machen unser Ventil so außergewöhnlich gut“, erläutert Krallmann.

 

Proportionaldruckregel-Ventil, Bild: Thomas
Im Jahr 2015 begann das Unternehmen in Zusammenarbeit mit Anwendern mit der Entwicklung des direktgesteuerten Proportionaldruckregel-Ventils PPCD05 für große Bagger und Radlader. Bild: Thomas

Das Ziel des Entwicklungsprozesses war, das Ventil sowohl auf Magnet- als auch auf Ventilseite so klein wie möglich zu halten. „Dies ermöglicht es dem Kunden, Adapterblöcke und Endkappen in ihrer Baugröße zu minimieren. Auch die Anordnung der Vorsteuerventile auf jenen Blöcken ist variabler gestaltbar“, verdeutlicht Krallmann. Zudem bieten gleiche Ventilkavitäten, sowohl bei der proportionalen als auch bei der On/Off-Variante, den Vorteil, dass sich der Aufwand zur Gestaltung der Schnittstelle reduzieren lässt.

Bild: Thomas

„Die Systeme lassen sich mit Hilfe der präzisen Vorsteuerventile durch geeignete Regelalgorithmen auch bei dynamischem Lastwechsel wesentlich ruhiger und präziser steuern. Dadurch erhöht sich der Bedienkomfort.“

Daniel Ferres, Thomas

Bilder auf dieser Seite: Thomas

Anforderungen im Entwicklungsprozess

Kontaminationsprüfstand, Bild: Thomas
Für hydraulische Funktionstests der Ventile bei regelbarer und kontrollierter Ölreinheitsklasse nach ISO4406 verwendet das Unternehmen einen speziellen Kontaminationsprüfstand. Er wurde mit einem Maschinenhersteller und der RWTH Aachen eigens konzipiert und gebaut. Bis zu drei Prüflinge können gleichzeitig getestet werden. Bild: Thomas

In der Mobilhydraulik sind die Vorsteuerventile permanent widrigen Bedingungen ausgesetzt. Die erhöhte Kontaminationsbeständigkeit war darum eines der zentralen Themen im Entwicklungsprozess. In den vergangenen drei Jahren hat der Hersteller das Ventil mit Hilfe diverser Simulationstools wie etwa Amesim, Pumplinx und Maxwill digital und in 35 aufgebauten Musterständen schrittweise verbessert und validiert. In puncto Ventildesign ging das Unternehmen an die Grenzen des Machbaren: „Maximale Performance bei gleichzeitig minimalem Materialeinsatz und Montageaufwand, unter Zuhilfenahme neuester Technologien hinsichtlich Oberflächenbehandlung und Veränderung von physischer Eigenschaften verschiedener Bauteile – so haben wir ein äußerst kosteneffizientes Design für härteste Beanspruchung konstruiert. Zudem lässt es sich in vielen Teilen in unseren Ventil-Baukasten einfügen“, resümiert Daniel Ferres.

Die Fertigung von Mobilhydraulik-Komponenten erfüllt dabei die Standards der Automobilindustrie, sowohl was die Sauberkeit in der Herstellung als auch die Prozessabläufe anbelangt. Das Familienunternehmen aus Rheinland-Pfalz ist in der Lage, das Ventil je nach Anforderung bezüglich Leistung, funktionaler Eigenschaften und Ausstattungsumfang zu modifizieren. Für die stetig wachsende Nachfrage ist das Unternehmen national und international gerüstet. Die Eröffnung eines neuen Vertriebsstandortes in Shanghai im Frühjahr 2018 stellt eine Ergänzung dar zu den Standorten in den USA und Italien. do

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