Auf der Grafik ist ein Bagger in einer Baugrube zu sehen. Das Bild ist mit Grafikelementen digitaler Steuerung unterlegt.

Smarte Maschinensteuerungen, geringere Feinstaubemissionen und Leichtbaukonstruktionen sind einige der Schlagwörter der Bauindustrie 4.0. - Bild: adobe.stock.com/kosssmosss

| von Felix Lauther

Der Bau-Boom ist trotz der Corona-Krise ungebrochen. Er wurde zwar durch die behördlichen Restriktionsmaßnahmen eingeschränkt, hat jedoch nicht bedeutend an Schwung verloren. Der Bedarf an fluidtechnischen Komponenten für Baumaschinen und kommunale Nutzfahrzeuge ist demnach weiterhin ein lukratives Geschäftsfeld für die Unternehmen. Die Zahlen des Statistischen Bundesamts belegen dies und dürften der Fluidtechnik Hoffnung geben. Im ersten Halbjahr 2019 bescherte der Boom der Baubranche deutlich steigende Umsätze. Im Vergleich zum Vorjahreszeitraum kletterten die Erlöse im Bauhauptgewerbe in Deutschland in den sechs Monaten um 8,3 Prozent.

So ließ die anhaltend hohe Nachfrage nach Häusern und Wohnungen die Kassen klingeln. Im Straßenbau verzeichnete die Branche sogar ein zweistelliges Umsatzplus. Die Auftragsbücher der Baubranche in Deutschland sind trotz eines kurzzeitigen Dämpfers in den Quartalen 3 und 4 weiterhin prall gefüllt. Im Gesamtjahr 2019 lagen die Bestellungen mit 86,1 Milliarden Euro nominal um 8,2 Prozent über dem Vorjahreswert, wie das Statistische Bundesamt weiter errechnet hat. Das war nach Angaben der Wiesbadener Statistiker der höchste jemals gemessene Jahreswert. Real (preisbereinigt) verzeichnete die Baubranche ein Plus zum Vorjahr von 3,2 Prozent. Dem Deutschen Institut für Wirtschaftsförderung (DWI) und Bundesministerium für Inneres, Bau und Heimat (BMI) zufolge, betrug das Bauvolumen 431,1 Milliarden Euro – ein Plus von knapp 37 Milliarden gegenüber dem Vorjahr.

Baumaschinen und kommunale Nutzfahrzeuge

Die Fluidtechnik befindet sich trotz dieser positiven Zahlen aus der Bauindustrie noch in Schockstarre. Viele Komponentenhersteller mussten Kurzarbeit anmelden und ihre Mitarbeiter in Home-Office schicken (fluid berichtete in Ausgabe 2/20). Das liegt jedoch nicht an leeren Auftragsbüchern, sondern vielmehr an den Auswirkungen der Corona-Krise. Vertriebswege liegen auf Eis, das Exportgeschäft lahmt. Dienstreisen und Messen sind auf unbestimmte Zeit abgesagt.

In dieser ökonomisch außergewöhnlichen Zeit bleibt die Produktion auf Sparflamme. Dennoch ist die Fluidtechnik auch in diesen Wochen nicht untätig. Sie identifiziert Trends, holt Entwicklungsideen aus der Schublade und beobachtet den Wettbewerb mit Argusaugen. Hierbei spielt der Trend zu digitalisierte Mess- und Positionssystem für Zylinder und Co. eine entscheidende Rolle. Aber nicht nur die Digitalisierung liegt im Fokus der Entwickler. Teilaspekte der Strategie sind auch die Automatisierung und Effizienzsteigerung der Bauteile. So müssen die Baumaschinen und kommunalen Nutzfahrzeuge mehr Leistung bei kleinerem Bauraum bringen. Um die Energiekosten bei Hydrauliköl und Diesel weiter zu senken, sollen die verwendeten Fahrzeugteile auch weniger Gewicht auf die Waage bringen. Leichtbaukonstruktionen werden immer gefragter.

Bild: Stauff

„Die Leistungsdichte der Maschinen nimmt stetig zu. Damit werden auch die Hydrauliksysteme kompakter, bei steigenden Drücken.“

Hendrik Schmücker, Stauff Global

Entwicklungstrends für hydraulische Anwendungen

„Die Leistungsdichte der Maschinen nimmt stetig zu. Damit werden auch die Hydrauliksysteme kompakter, bei steigenden Drücken. Ein weiterer zentraler Trend ist die Integration der Antriebs- und Arbeitsfunktionen in übergeordnete Steuerungssysteme. Dieser Trend ist auch eine wichtige Voraussetzung für Zukunftsthemen wie autonome oder von externen Leitwarten bedienbare Baumaschinen“, erklärt Hendrik Schmücker, Key Account Officer bei Stauff Global. „In der Hydraulik gerät verstärkt die Sauberkeit im Hydraulikkreislauf in den Fokus. Das stellt höhere Anforderungen an die Fertigung der Komponenten, hat aber auch den Einsatz von hochwertigen Filtern zur Folge. Die Maschinenhersteller nutzen alle Optionen zur Senkung von Feinstaub-, Stickoxid- und auch Lärmemissionen.“ Dazu gehöre ein optimal arbeitender Hydraulikkreislauf mit sauberer Hydraulikflüssigkeit, wie Schmücker weiter betont.

Bild: Linde Hydraulics

„Hydraulikkomponenten werden elektrifiziert. Die Leistungsbegrenzung und Druckabschneidung erfolgt dann über die Elektronik.“

Magnus Stegmann, Linde Hydraulics

Parker berücksichtigt bei der Komponentenherstellung vor allem die immer kleiner werdenden Bauräume bei mobilen Maschinen. „Bestes Beispiel sind die Minibagger, die speziell für den Einsatz in beengten Baustellenbereichen, zum Beispiel beim kommunalen Kanalbau, konstruiert werden. Diese besondere Form der Konstruktion hat zur Folge, dass unter anderem hydraulische Komponenten in teilweise sehr beengten Einbauräumen endmontiert werden müssen“, sagt Georg Kälble, Manager Marketing Service beim Hydraulik-Spezialisten.

Aber auch automatisierte Funktionalitäten mit einem erhöhten Bedienkomfort der Baumaschinen und kommunalen Nutzfahrzeugen sind ein wichtiger Baustein in der Gesamtkonzeption. „Die einzelnen Komponenten in der Maschine werden durch die Telemetrie immer enger vernetzt. Hydraulikkomponenten werden elektrifiziert – das bedeutet, man bewegt sich weg von aufwendigen hydraulischen Reglern hin zu einfachen elektrisch proportionalen Reglern. Die Leistungsbegrenzung und Druckabschneidung erfolgt dann über die Elektronik“, sagt Magnus Stegmann, Director Products & Markets bei Linde Hydraulics.

Bild: Bürkert

„Wir arbeiten mit der SCR-Dosierlösung. Diese selektive katalytische Reduktion (SCR), weist den Weg zu einer Technologie, die für eine saubere Umwelt sorgt.“

Hartmuth Lotha, Bürkert Fluid Control Systems

Effizienzsteigerung der Baumaschinen

Möglichkeiten der Effizienzsteigerung der mobilen Maschinen gibt es viele. So versucht Linde Hydraulics durch die hohe Selbstsaugdrehzahl ihrer HPR Pumpen, auf Ladepumpenlösungen zu verzichten. Dadurch entstünde ein höherer Wirkungsgrad und gleichzeitig kompaktere Bauteile. Durch Planschverlustreduzierung können deutliche Effizienzsteigerung im Bereich der Endgeschwindigkeit beziehungsweise bei hohen Betriebsdrehzahlen erzielt werden. „Für energieintensive Verbraucher bietet sich für mehr Effizienz der Verzicht auf Ventile und das Arbeiten im geschlossenen Kreis an. Aufgrund von Druckerhöhung werden durch das Downsizing weitere Effizienzpotentiale genutzt“, so Stegmann weiter.

Bei Weber-Hydraulik liegt ein Schwerpunkt auf der Gewichtsreduktion der Komponenten. „Gewichtsreduktionen ermöglichen wir durch den Einsatz von Leichtbauzylindern. Unser Steer-by-Wire-System trägt zur Steigerung der Verbraucheffizienz bei. Die Hydraulikpumpe der Lenkung braucht nur dann Energie, wenn sie betätigt wird“, sagt Frank Schlosser, Chief Sales & Marketing Officer. Zur Steigerung der wirtschaftlichen Effizienz setzt Weber-Hydraulik auch vermehrt auf standardisierte Entwicklungen. 

Reduzierung von Feinstaub und Geräuschen

Bei hydraulischen Anwendungen sind reduzierte Feinstaubemissionen und Geräusche ein hoch anspruchsvoller Punkt. Der Umweltaspekt lässt sich hier dennoch durch verschiedene Produktentwicklungen berücksichtigen. So hat Stauff bei der Schwingungsdämpfung einen innovativen Ansatz: „Unsere Schellen und Rohrverbindungen verlagern die im Hydraulikkreislauf unvermeidlichen Vibrationen, verhindern deren Ausbreitung im Leitungssystem und senken damit den Geräuschpegel der Maschinen“, wie Hendrik Schmücker erklärt. „Mit Blick auf die Geräusch- und Vibrationsdämpfung haben wir mit den Schellen der NRC-Baureihe entwickelt. Ein typisches Einsatzgebiet sind kleinere Bau- und Kommunalmaschinen, die häufig im städtischen Umfeld eingesetzt werden.“

Bei Bürkert Fluid Control Systems setzt man in Sachen Feinstaubemissionen auf Entwicklungen und Konzepte im Wettbewerb. „Wir liefern Lösungen in den Anwendungsfeldern SCR, Luftreinigung und Wasserstoffantrieb“, sagt Hartmuth Lotha, Field Segment Management Automotive Systems bei Bürkert Fluid Control Systems. Die SCR-Dosierungslösung arbeitet bei Dieselmotoren mit Ammoniak. Dieser Stoff reagiert mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser. Diese selektive katalytische Reduktion (SCR), weist den Weg zu einer Technologie, die für eine saubere Umwelt sorgen soll.

Bild: Weber-Hydraulik

„Gewichtsreduktionen ermöglichen wir durch den Einsatz von Leichtbauzylindern.“

Frank Schlosser, Weber-Hydraulik

Innovationen zur Baumaschine 4.0

Immer mehr und intelligentere Sensoren spucken den Bedienern und Instandhaltern wichtige Daten aus. So lassen sich Aushübe bei Baggern noch positionsgenauer und mengengenau steuern. Verschleißerscheinungen an Schlauchleitungen, Dichtungen sowie der Energiebedarf einzelner Aktuatoren werden auf das Dashboard projiziert. Bei Parker konzentrieren sich die Entwickler auf die Optimierung der SensoControll-Messgeräte. „Neuestes Produkt ist der The Parker Service Master Connect. Es ist ein universell einsetzbares Handmessgerät – unter anderem für mobile Hydraulikanwendungen, das dort bei der Inbetriebnahme und Instandhaltung zum Einsatz kommt“, betont Georg Kälble.

Bei Weber-Hydraulik liegt der Schwerpunkt an anderer Stelle: „In den Zylindern und Steuerblöcken von Mobilkranen haben wir Sensoren zur Erkennung von Druck, Kraft, Temperatur und Wegmessung integriert“, wie Robert Baumann, Head of Sales Segment Construction & Municipal bei Weber-Hydraulik mitteilt.

Stauff hingegen beschäftigt sich mit der vorausschauenden Wartung der Verschleißkomponenten. „Für uns ist hier das Thema Predicitive Maintenance aktuell. Mit dem PT-RF haben wir ein Lesegerät entwickelt, das berührungslos – über RFID – die Betriebsdaten von Sensoren auslesen kann“, so Schmücker.

Zukunft der Bauindustrie

Die Rahmenbedingungen stimmen. Das Bauvolumen wird auch nach der Corona-Krise stabil bleiben. Das belegen Zahlen aus dem Bauhauptgewerbe. Um den Bedarf an effizienzgetriebenen Baumaschinen und Nutzfahrzeugen gerecht zu werden, arbeitet die Fluidtechnik konsequent an neuen Sensoren für Zylinder, Steuerblöcke und Druckluftanwendungen. Dichtungen, Kupplungen sowie dezentrale Aggregate suchen ihre Auslegung in kleineren Bauräumen.

Für die sukzessive Optimierung sieht Robert Baumann von Weber-Hydraulik in den nächsten Jahren neben dem „Leichtbau für einen geringeren Treibstoffverbrauch auch eine Erhöhung des Fahrkomforts und adaptive Federungssysteme“. In den Entwicklungsräumen von Parker arbeitet man weiter an „der Elektrifizierung der Mobilhydraulik“, wie Georg Kälble betont. Obwohl elektromechanische Antriebe und Steuerungen eine größere Rolle spielen werden, erkennt Hendrik Schmücker von Stauff im „High-End-Segment mittelfristig keine Alternative zur Leistungsdichte und Flexibilität hydraulischer Antriebe“.

Bei Bürkert stecken die Hoffnungen auf umweltfreundlichere Dieselalternativen. Magnus Stegmann von Linde Hydraulics beleuchtet einen anderen Aspekt. Sie glaubt, dass viele Hersteller von Baumaschinen und kommunalen Nutzfahrzeugen, „ihre Premium-Baureihe mit einer Value-Baureihe oder einem Leasinggeschäft ergänzen“. Durch die Value-Variante seien unter anderem auch größere Stückzahlen für die Belieferung der Bauhöfe möglich.

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