CAD-Modell, Bild: Bosch Rexroth

Nach der Konfiguration erhält der Maschinenbauer die Dokumentation und das CAD-Modell. Bild: Bosch Rexroth

| von Dagmar Merger

Herr Krieg, angeblich sparen Anwender ja vom Engineering bis zur Wartung Kosten beim Einsatz der neuen Achse. Klingt gut, aber wie soll das funktionieren?

Mark Krieg: Wir bieten Mehrwerte entlang des Produktlebenszyklus, das heißt vom Engineering über die Inbetriebnahme und den Betrieb bis hin zur Wartung und Instandhaltung. Beim Engineering teilt uns der Kunde lediglich seine Anforderungen an die Achsen mit – vereinfacht gesagt, Kraft und Weg. Wir erarbeiten dann eine für ihn passende Lösung und zeigen ihm, welche Achse in welcher Ausprägung für seine Anforderungen am besten geeignet ist. Dabei entwickeln wir das System nicht für jede Achse neu, sondern über ein Baukasten-System. Dadurch können wir schnell eine individuelle Lösung anbieten. Auch wird das System einfach in Betrieb zu nehmen sein. Ein Maschinenbauer ist damit also schneller am Markt, denn er muss sich nicht lange mit der Hydraulik beschäftigen und benötigt keine tiefgreifenden Hydraulikkenntnisse.

Mark Krieg, Bild: Bosch Rexroth
Krieg leitet die Entwicklungsabteilung der Business Unit Industrial Hydraulics. Bild: Bosch Rexroth

Aber für die Wartung und Instandhaltung brauche ich ja dann doch wieder Fachwissen.

Mark Krieg: Die Achse wird in Zukunft selbst melden, wenn in einer bestimmten Zeit oder nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen eine Wartung oder Instandhaltung nötig ist. Recht bald wird auch die Möglichkeit bestehen, dass ein Ersatzteil automatisch bestellt wird und bereitliegt, bevor die Komponente ausfällt. Der verantwortliche Mitarbeiter kann dann mit entsprechender Fachkenntnis in einer Freischicht oder am Wochenende das Teil selbst austauschen oder es wird gleichzeitig unser Service-Personal informiert, damit es zu einer passenden Zeit vor Ort ist, um Stillstandszeiten zu minimieren.

Und wann wird es soweit sein?

Mark Krieg: In Ansätzen gibt es solche IoT-Services schon, zum Beispiel bei hydraulischen Pumpen und bei Aggregaten wie der Cytrobox. Vielleicht haben Sie schon von unserem Dienstleistungspaket Odin (Online Diagnostics Network) gehört: Durch selbstlernende Algorithmen verbessert Odin mit jeder angeschlossenen Anlage kontinuierlich seine Verschleißvorhersagen. Zustandsänderungen kritischer Komponenten werden so frühzeitig identifiziert. Notwendige Wartungs- und Reparaturmaßnahmen können eingeleitet werden, bevor ein Komponentenausfall einen Anlagenstillstand verursacht. Aktuell sind wir dabei, diese Methodik auch auf die servohydraulischen Achsen zu übertragen. Die erforderliche Hardware ist bereits implementiert und verifiziert. Somit können wir sagen: Cytroforce ist „IoT-Service-Ready“.

„Ein Maschinenbauer ist damit schneller am Markt [...] und benötigt keine tiefgreifenden Hydraulikkenntnisse.“

Mark Krieg, Leiter Entwicklung der Industrial Hydraulics, Bosch Rexroth

Für welche Anwendungen ist diese Achse besonders interessant?

Mark Krieg: Ein klassischer Anwendungsbereich sind Pressen. Hier sprechen wir allerdings nicht von großen Pressenstraßen, die über eine zentrale Hydraulikversorgung verfügen. Es geht vor allem um Anwendungen bei denen nur eine Bewegung beziehungsweise Achse benötigt wird, der Maschinenhersteller aber auf die Robustheit und Leistungsfähigkeit der Hydraulik nicht verzichten will, kleinere Anwendungen wie Pulverpressen oder Kalibrierpressen zum Beispiel.

Gibt es weitere Besonderheiten, welche die Achse auszeichnen?

Mark Krieg: Die Cytroforce verwendet einen Steuerblock, der mit einem 3D-gedruckten Sandkern hergestellt wird. Klassische Hydraulikblöcke sind gebohrt, das heißt, die Blöcke haben strömungstechnisch keine idealen Formen, sondern scharfe Kanten, gegebenenfalls mit Graten.

Bei einem 3D-gedruckten Sandkern sind Anwender beim Guss völlig frei in der Geometrie und können Kanäle um die Ecke führen. Hierdurch lässt sich eine höhere Integrationsdichte und Modularität der hydraulischen Funktionen realisieren und zusätzlich Material einsparen. Gemessen an Funktions- und Leistungsdichte ist die Gewichts- und Bauraumreduzierung ganz enorm.

Das leuchtet ein, aber warum drucken Sie den Gusskern und nicht gleich den Block?

Mark Krieg: Wir beschäftigen uns intensiv mit additiven Fertigungsverfahren. Aber für großvolumige, schwere Steuerblöcke ist der Metall-Direktdruck zu langsam und auch zu teuer. Bei Blöcken ist mit dem 3D-Sandkerndruck ein Status erreicht, der aktuell das Optimum zwischen Flexibilität beziehungsweise Freiheitsgraden in der Entwicklung und Kosten in der Produktion darstellt. 

Kleinere Produkte lassen sich damit teilweise aber schon wirtschaftlich fertigen. Mit dem ersten direktmetallgedruckten Ventil beziehungsweise Steuerkolben gehen wir beispielsweise schon in Serie.

Allgemein betrachtet ist die Technik wirtschaftlich vorteilhaft bei kleinen Stückzahlen, beispielsweise im Ersatzteil-Bereich. Technisch vorteilhaft ist der 3D-Druck bei Geometrien, die spanend nicht generiert werden können.

Einfache Inbetriebnahme

Cytroforce ist ein servohydraulischer Linearantrieb von Bosch Rexroth. Die Achse zeichnet sich laut Hersteller vor allem durch ein hohe Integrationsdichte der hydraulischen Funktionen, Leistungsdichte, Energieeffizienz und leisen Betrieb aus. Das System wird vorkonfiguriert geliefert und muss zur Inbetriebnahme nur angeschlossen werden. Weil die vorkonfigurierte Komponente auf Steuerungsebene wie ein elektrischer Antrieb behandelt werden kann, sind lediglich Elektrik und übergeordnete Steuerung anzuschließen. Dies soll die Achsen auch für Maschinenbauer, die wenig hydraulikaffin sind, attraktiv machen. Im Vergleich zu nicht integrierten Linearachsen benötigt das System nur halb so viel Bauraum. Für den energiesparenden Betrieb sorgt ein drehzahlvariabler elektrischer Antrieb in Verbindung mit einem Verdränger-gesteuerten, geschlossenen hydraulischen System. Im Vergleich zu offenen Systemen benötigt der Linearantrieb bis zu 97 Prozent weniger Hydrauliköl. Mit dem integrierten IoT-Service Cytroconnect können Betreiber Betriebszustände überwachen. Er soll für eine höhere Verfügbarkeit sorgen und ungeplante Stillstände verhindern.

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