Baukästen machen Fluid-Verbindungstechnik flexibel

Trotzdem lohnt sich ein genauerer Blick. Denn die Hersteller lassen sich immer wieder neue Lösungen einfallen, um die Anwendungen ihrer Kunden wirtschaftlicher, effizienter und sicherer zu machen.

Die Anforderungen an technische Lösungen steigen ständig. Das hat Rückwirkungen auch auf Komponenten, die weitgehend standardisiert und normiert sind, beispielsweise für Verbindungsteile in der Hydraulik und Pneumatik. Wesentliche Herausforderungen sind steigende Drücke, extremere Temperaturen, höher konzentrierte und damit aggressivere Medien. Gleichzeitig verlangt der Gesetzgeber immer mehr Sicherheit, die Kunden fordern jedoch schnelle Taktzeiten, geringere Lagerhaltung und insgesamt mehr Effizienz. Wie reagieren die Hersteller der Fluid-Verbindungstechnik?

Kupplungen: optimaler Durchfluss

„Kundenspezielle Lösungen werden da gefordert, wo sich abweichend von der Lösung mit Katalogartikeln ein technischer Vorteil ergibt.“
Michael Busch, Serto

Den steigenden Anforderungen bei mobilen Arbeitsmaschinen begegnen die Hersteller mit weiter verbesserten Kupplungssystemen. So liefert Voswinkel in Meinerzhagen mit der PS-Kupplung eine auf besonders hohe Versagenssicherheit ausgelegte Kupplung für den Hammerbetrieb und hohe Drücke. Gerade bei hydraulischen Hämmern hätte ein Versagen fatale Folgen für Mensch und Maschine, ganz abgesehen von der nicht zu akzeptierenden Umweltverschmutzung bei Ölverlust.

Die PS-Kupplung sei deshalb auf große Volumenströme, hohe Belastbarkeit und maximale Impulsfestigkeit ausgelegt worden. Ihrer Einführung ging ein Langzeittest voraus, bei dem die Kupplung ein Jahr lang im Feldtest mit einem Hydraulik-Bagger unter schwersten Bedingungen erfolgreich erprobt wurde.

Ebenfalls höchste Anforderungen stellen Landmaschinen. Speziell für sie entwickelte Voswinkel HX-Stecker und UX-Muffen. Sie ermöglichen einen maximalen Volumenstrom von 240 Litern pro Minute. Die Kupplungsserie übertreffe die Anforderungen der ISO 7241-1 Serie A und ISO 5675 für den landwirtschaftlichen Bereich.

Die mit marktüblichen Einbaukupplungen kompatible Einhand-Kupplungsmuffe sei unter vollem Betriebsdruck kuppelbar. Breakaway-Funktion und geringere Ein- und Auskuppelkraft nennt das Unternehmen als weitere Vorteile.

Olaf Nowack, Division Engineering Manager für Schnellverschluss-Kupplungssysteme bei Parker Hannifin, konstatiert, dass „Kunden immer häufiger gefordert sind, weitgehende Vormontagen ihrer Systemlösungen zu liefern, um damit Bau- und Rüstzeiten und somit die Gesamtkosten zu reduzieren“.

Hierbei führe auch der Trend steigender Druck- und Temperaturbeständigkeit der Schnellverschlusskupplungen und deren Systemen zu mehr kundenspezifischen Lösungen. Wichtig sei vor allem eine einfache Montage. Die Kupplung sollte intuitiv und ergonomisch funktionieren, die Kupplungsfunktion und das Entkuppeln ohne zusätzliche Erläuterung automatisch möglich sein.

„One fits all“ versus Individualisierung

Lagerplatz und Logistik sind teuer, kein Wunder also, dass die Kundschaft mit möglichst wenigen Teilen möglichst viele Anwendungsverfälle abdecken möchte. Diesen Trend bestätigt Nowack: „Wir haben deshalb beispielsweise bei Kupplungen einen Universalstecker im Programm.“ Sein Kollege Thomas Witt, Produktmanager für Rohrverbindungssysteme bei Parker ergänzt, dass man bei Verschraubungen beispielsweise durch Normungen erreiche, „das Prinzip One fits all zu implementieren“. Vorrang und entscheidendes Kriterium habe bei der Auswahl einer Verschraubung aber immer die spezifische Anforderung der Kundenanwendung.

„In unseren CPS-Centern werden großformatige Rohrleitungen und Flanschsysteme nach Kundenanforderung zu kompletten Systemen zusammengefügt.“
Thomas Witt, Parker

Eine größere Rolle spielt bei Parker Hannifin dann auch die individuelle Fertigungslösung. Complete Piping Solution Centre (CPS) heißt ein Service, bei dem kundenspezifische Lösungen im Bereich großformatiger Rohrleitungen und Flanschsysteme entwickelt werden. Benötigt würden sie aufgrund spezifischer technischer Rahmenbedingungen in vielen Märkten, beispielsweise in Sondermaschinen oder für den Schiffs- und Eisenbahnbau.

Thomas Witt: „In CPS-Centern, die wir mittlerweile in den wichtigsten Industrieschwerpunkten der Welt haben, werden großformatige Rohrleitungen und Flanschsysteme nach Kundenanforderung entwickelt, produziert und zu kompletten Systemen zusammengefügt.“ Herzstück des CPS-Konzepts sei das Parflange-F37-System. Ein spezielles Orbital-Bördelverfahren ersetzt das klassische Schweißen. Dadurch seien weniger Arbeitsgänge nötig, Spannungsrisskorrosion werde verhindert.

Auch Ulrich Ammer, Marketingleiter für Hydraulikschläuche und -armaturen bei der Eaton Germany in Baden Baden, spürt in manchen Bereichen einen Trend zur Standardisierung: „Wir entwickeln derzeit eine neue Armaturenreihe, die für viele verschiedene Schlauchtypen zugelassen ist, egal ob Hoch- oder Tieftemperaturschlauch oder für Ausführungen mit bestimmten Biegeradien.“ Was für Armaturen gilt, funktioniere aber nicht so einfach bei Schläuchen. Anwendungen und Einsatzbedingungen seien so unterschiedlich, dass sie meist individuelle Ausführungen erforderten. Trotzdem versuche man auch hier zu standardisieren. „Mit unserem Programm Eaton Winner sind wir auf dem Weg und bieten großvolumige Standardanwendungen“, sagt Ammer.

Das ändere jedoch nichts an der wichtigen Rolle, die kundenspezifische Lösungen weiterhin spielten. Dabei ginge es meist um Armaturen, die vorgegebenen Drücken standhalten und spezielle Geometrien einhalten müssten. Zunehmenden Bedarf für solche spezifischen Lösungen sieht der Eaton-Mann etwa im Bergbau oder der landwirtschaftlichen Fahrzeugtechnik.

„Kundenspezielle Lösungen werden da gefordert, wo sich abweichend von der Lösung mit Katalogartikeln ein Preisvorteil oder ein technischer Vorteil ergibt“, erklärt Michael Busch, Geschäftsführer von Serto in Kassel. Immerhin nehme der Kunde dabei beispielweise längere Lieferzeiten und in der Regel höhere Preise in Kauf. Oft sei es möglich, so Busch „durch gute Beratung des Kunden seine Wünsche auch ohne Einbußen in den technischen Parametern oder mit einem günstigeren Preis abzudecken“. Seit Jahren liege der Anteil von Sonderlösungen zwischen zehn und 20 Prozent.

Zwei Hauptgründe nennt er für die zunehmende Bedeutung von Standards und Baukästen: „Im Anlagen- oder Laborbau müssen ständig wechselnde Aufgaben gelöst werden. Oft werden Verschraubungen benötigt, die es so nicht gibt. Die zweite Gruppe sind Monteure, die weltweit auf Reisen sind und nur begrenzt Material mitnehmen können.“ Oft werde mit Adaptern und reichlich Teflonband zwar eine Lösung gefunden, die sei aber in der Regel größer als nötig und berge immer das Risiko der Leckage. Dafür habe das Unternehmen mit Schweizer Stammsitz ein System geschaffen, mit dem sich die Standardteile mit wenigen, immer vorrätigen Anbauteilen metallisch dicht und kompakt kombinieren lassen.

Die neuen Schlauchleitungen ICE Champion EC810 von Eaton: Sie sind für Temperaturen bis -57 °C und für Drücke bis 420 bar ausgelegt. Bild: Eaton

In eine ähnliche Richtung zielt das Ecovos-Programm von Voswinkel. Eine mobile Ausreißsicherung soll die doppelte Lagerhaltung für ausreißsichere Armaturen überflüssig machen. Der Zusatzring lässt sich auf jeden Standard-Ecovos-Fitting schieben und mache so Interlock-Spezialfittinge überflüssig. Das reduziere die Lagerhaltungskosten und verbessere den Produktionsablauf. Besonders nachgefragt würde eine solche Lösung von Konfektionären, Händlern, Erstausrüstern und dem mobilen Sofortservice.

Standardisierung und Baukastenprinzip hält auch Michael Störp, Marketingleiter bei Schwer Fittings, Spezialist für Edelstahl-Armaturen in Denkingen, für wichtig. So verfolge Schwer schon lange das Baukastenprinzip bei 24°-Schneidringverschraubungen, Dichtkegelverschraubungen, Schweißkegeln oder Schlaucharmaturen: „Diese lassen sich problemlos untereinander kombinieren.“

Der Trend sei also gar nicht so neu. Zu beobachten sei aber, dass sich Unternehmen auf immer weniger zuverlässige Lieferanten konzentrieren und mit diesen den Großteil ihres Bedarfs abdeckten. Störp: „Als Anbieter ist es deshalb wichtig, eine breite Produktvielfalt mit entsprechendem Lagerbestand anzubieten.“ Gleichzeitig nehme aber die Nachfrage nach individuellen Lösungen zu. „Kundenspezifische Lösungen setzen eine entsprechende Produktion im Hintergrund voraus“, erklärt Störp weiter. Dazu zählt er nicht nur die Bearbeitungsmaschinen, sondern auch Entwicklungs- und Konstruktionskapazitäten: „Wir haben für Sonderlösungen sogar einen eigenen Produktionsstandort.“

Recht skeptisch ist man in Sachen Standardisierung bei WEH. Die Illertissener haben sich auf Verbindungstechnik spezialisiert. Sie bekämen zwar immer wieder Anfragen, wie sich unterschiedlichste Anwendungen mit einem Anschluss abdecken ließen, in der Praxis sei dies aber aufgrund der verschiedenen Gewinde-/Anschlussgrößen, Normen, Anschlussmöglichkeiten, Druckbereiche, Medien und weiterer Faktoren „kaum umsetzbar“.

Stattdessen erforderten etwa sich ändernde Einbauräume oder unternehmensinterne Anforderungen und Prozesse Sonderlösungen. So entwickelte WEH ein Schnellanschluss-System, das direkt auf den Kundenanschluss passt. Der übliche Zwischenadapter wie bei herkömmlichen Schnellanschlüssen entfalle komplett.

Neue Werkstoffe in der Verbindungstechnik

In vielen Branchen halten hoch- und höchstfeste Stähle verstärkt Einzug. Ein Beispiel: Der Turbinenbau, wo die Werkstoffe immer höheren Temperaturen standhalten müssen, weil ein höheres Temperaturniveau Wirkungsgrad und Effizienz steigern. Damit kommen neue Herausforderungen auf die Peripherie zu. Aber auch andere Branchen setzen auf Exoten, schlicht um teure Ausfälle ihrer Anlagen zu vermeiden. Immer höhere Drücke von bis zu 500 bar erforderten den vermehrten Einsatz hochfester Stähle. Sogar Carbon werde in Zukunft eine Rolle spielen, wenn auch zunächst nicht in der Großserie. Eaton-Mann Ammer: „In der Regel handelt es sich dabei um Nischenanwendungen, die spezielle Materialien erfordern, wenn es um Gewicht wie in der Luftfahrt oder um chemische Anforderungen wie bei Biodiesel-Leitungen geht.“

„Unsere Kunden sind immer häufiger gefordert, weitgehende Vormontagen ihrer Systemlösungen zu liefern, um damit Bau- und Rüstzeiten zu reduzieren.“
Olaf Nowack, Parker

Bei Parker Hannifin beschäftigt man sich schon lange mit außergewöhnlichen Werkstoffen, vor allem mit höherfesten Stählen. Thomas Witt nennt einen Grund: „Bei Applikationen in Raffinerien amortisiert sich selbst ein fünf- bis zehnfach höherer Fittingpreis im Schadensfall quasi binnen Minuten.“ Typische Materialien seien Werkstoffe wie die Legierungen 625 und 825 von Inconel, neuerdings auch 6MO-Werkstoffe. Generell sei eine Verschiebung hin zu hochwertigeren Materialien wie Edelstahl oder Kunststoffen wie dem besonders temperatur- und chemikalienbeständigen Polyvinylidenfluorid (PVDF) festzustellen.

Bei Serto nennt man hierfür mehrere Gründe: So würden Medien in immer höheren Konzentrationen verarbeitet, die Produkte sollen länger der Korrosion standhalten und Schadstoffe in minderen Werkstoffen, beispielsweise Blei in Messing, würden zunehmend kritischer gesehen – weshalb Messing bei Trinkwasseranwendungen bereits auf dem Rückzug sei. Stahl dominiere aber weiterhin unangefochten die Hydraulikanwendungen. Edelstahl würde ihn in untergeordneten Anwendungen nur bei kleineren Stückzahlen, bei denen der Einzelpreis im Vergleich zu den Beschaffungs- und Lagerkosten keine Rolle spiele, ersetzen.

Dienstleistungen immer wichtiger

Gerade in Branchen mit weitgehend austauschbaren Produkten spielen Dienstleistungen eine immer wichtigere Rolle, um die Kundenbindung zu stärken. So erschließe etwa Parker Hannifin ständig neue Servicefelder. Gefragt seien vor allem Dienstleistungen, die zu Zeit- und Kostenreduzierung beim Kunden führen. So soll die Produktivität der Kunden durch logistische Leistungen wie Kanban oder kundenspezifische Verpackungslösungen verbessert werden. Olaf Nowack nennt ein weiteres Beispiel: „Mit dem Parker Trackingsystem PTS und PTS Pro für Reparatur und Instandhaltung können schnell und unkompliziert Reparaturen vorgenommen werden. Die intelligente Datener- und -übermittlung mittels Clouding wie beim Senso-Control-System ist ein weiteres Beispiel.“

Geht nicht gibt’s nicht: Mit einem speziellen Programm von Serto lassen sich Standardteile mit wenigen, immer vorrätigen Anbauteilen auch in ungewöhnlichsten Konstellationen metallisch dicht und kompakt kombinieren. Bild: Serto

Auch bei Eaton spielen Dienstleistungen eine immer wichtigere Rolle. Ulrich Ammer: „Im Servicezentrum Rastatt betreuen unsere Spezialisten Kunden mit kurzfristigen Anfragen für Kleinserien. Mit dem neuen Programm Fast Lane liefern wir innerhalb von ein bis drei Arbeitstagen komplette Spiralschlauchleitungen aus dem 4SH- und 6SP-Spiralschlauchprogramm.“ Der Service reiche von der Designunterstützung über Prototypenbau bis zur Kleinserienfertigung. Vorteile haben auch die Eaton-Händler, die so ihren Kunden komplette Schlauchleitungssysteme anbieten können, ohne in einen Maschinenpark investieren zu müssen.

Das Internet ist für Schwer Fittings wichtiger Bestandteil des Services. Michael Störp: „Kunden und Anwendern müssen Informationen rund um die Uhr zur Verfügung stehen.“ Erst kürzlich habe man deshalb als einer der ersten Hersteller von Edelstahl-Rohrverbindungen einen E-Shop mit vielen Funktionen online geschaltet (siehe Beitrag Seite 60).

Ähnliche Kundenforderungen hat man bei Serto erkannt. Am wichtigsten sei eine CAD-Datenbank, „um den Kunden eine mühevolle zeitraubende Modellierung zu ersparen“. Ebenso wichtig sei heute ein Onlinekatalog, um Preise und technische Daten schnell abfragen zu können. Just-in-Time-Belieferung sei eine Selbstverständlichkeit, was jedoch eine hohe Lagerverfügbarkeit voraussetze.

Chrom-VI-Problematik gelöst

Gelbchromatierung vom Typ A3C machte lange Zeit Armaturen korrosionsbeständig. Mit dem Verbot der Chrom-VI-Beschichtungen entstand eine Lücke, die schwierig zu schließen war. Laut Voswinkel hielten die nachfolgenden zinkbasierten Beschichtungssysteme nicht, was man sich von ihnen versprochen hatte. Und das im wahrsten Sinne des Wortes: Wurden Oberflächenverletzungen früher durch „fließende“ Cr(VI)-Ionen selbsttätig geschlossen, hätten aktuelle Beschichtungssysteme dem nichts entgegenzusetzen. Das seien aber genau die Verletzungen, die beim Verpressen von Schlaucharmaturen unvermeidlich seien und in kürzester Zeit zu Rotrostproblemen führen würden.

Zwei Jahre entwickelten die Voswinkel-Experten. Das Ergebnis ihrer Zusammenarbeit mit Galvanikbetrieben und der Fachhochschule Südwestfalen heißt Deltaplus und schützt seit einigen Jahren die Oberflächen der Voswinkel-Armaturen. Es basiert auf einer Zink-Nickel-Beschichtung, deren Korrosionsbeständigkeit um ein Vielfaches höher ist als die einer galvanisch aufgebrachten Zinkschicht. Im Salzsprühnebeltest nach ISO 9227 trete kein Weißrost mehr auf, Rotrost selbst auf verpressten Schlaucharmaturen frühestens nach 300 Stunden. Reibbeiwerte und damit das Montageverhalten blieben unverändert.

Auch Eaton hat mit der Guardian-Seal-Beschichtung eine kosteneffiziente Chrom-VI- und sogar nickelfreie Alternative für Anwendungen, die einen hohen Korrosionsschutz verlangen, bei denen Edelstahl aber nicht vorgeschrieben ist. Guardian Seal biete eine Korrosionsbeständigkeit von 360 Stunden gegenüber Weißkorrosion und 720 Stunden gegenüber Rotkorrosion. Damit trage man sowohl dem Gesundheitsschutz als auch der Umweltverträglichkeit Rechnung.

Versagende Plagiate schützen die Hersteller

Auf den ersten Blick relativ einfache Massenware lockt naturgemäß Plagiatoren in aller Welt. Doch Serto-Deutschlandchef Michael Busch betont: „Unsere Verschraubungen werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen ein Versagen der Verbindung einen nicht unerheblichen Schaden nach sich zieht. Deshalb achten die Kunden darauf, die Komponenten aus einem nachvollziehbaren Vertriebskanal zu erhalten und zahlen lieber einen angemessenen Preis für das Original, als mit Kopien ein Risiko einzugehen.“ Selbst in Asien setze man für sicherheitsrelevante Anwendungen lieber Verschraubungen aus Europa ein.

Auch bei Parker Hannifin spielten Plagiate „bis dato eine untergeordnete Rolle“. Zwar würden die Produkte, soweit es dem Hersteller gestattet sei, als Vorlage genommen, Stempelungen jedoch nicht. Schutz biete auch der Vertrieb über ein Handelspartnernetzwerk. Das OEM-Einkaufsverhalten sei durch Rahmenverträge sowie interne Qualitätsforderungen nachvollziehbar. Patente oder Gebrauchsmuster seien in Ländern wie China hingegen eher eine Gebrauchsanweisung für den Nachbau. Schlechte Erfahrungen hat man bei Eaton mit Plagiaten gemacht. Ulrich Ammer: „Deshalb beschriften wir alle unsere Produkte eindeutig.“ Einen 100-prozentigen Schutz biete natürlich auch das nicht. So seien sogar schon Teilenummern kopiert worden. fa

Autor: Michael Pyper, freier Autor für fluid

Hydraulikschlauch-Überwachungssystem

„Der Schlauch an sich ist der Sensor.“
Ulrich Ammer, Eaton. Bild: Eaton

KURZINTERVIEW: Ulrich Ammer, Marketing Manager Hydraulics Hose and Fittings EMEA, Eaton

fluid: Wann fallen Schläuche aus?

Bislang können Nutzer nur schätzen, wann ein Schlauch ausfallen könnte. Deshalb hat Eaton LifeSense entwickelt, ein Monitoring-System, das kontinuierlich den Status der Hydraulik-Schlauchleitungen überwacht und Benutzer warnt, wenn sich eine Baugruppe dem Ende ihrer Nutzungsdauer nähert.

Vom Schlauch wird dann automatisch ein Alarm an den Benutzer gesendet, sodass er ersetzt werden kann, um Ausfallzeiten zu vermeiden.

fluid: Der Schlauch wird also intelligent?

Intelligenz im Zusammenhang mit Schlauchtechnologie ist ein interessantes Thema, mit dem wir uns schon seit Jahren beschäftigen und uns als Vorreiter sehen. Das Überwachungssystem LifeSense für Hydraulikschlauchleitungen haben wir bereits 2011 am Markt eingeführt.

Hier handelt es sich nicht um Sensoren, die den Schlauch überwachen, sondern der Schlauch an sich ist der Sensor, der permanent über die gesamte Länge seinen Zustand im Blick behält.

fluid: Klappt das auch bei mehreren Schläuchen?

In der nächsten Ausbaustufe wird LifeSense wireless werden, womit die einfache Überwachung von bis zu 100 Schlauchleitungen möglich wird. Hierzu laufen bereits erfolgreiche Pilotprojekte mit Fahrzeugen, die unter anderem aggressiven Reinigungsmitteln standhalten müssen und bei denen die Ausfallkosten sehr hoch sind. Muss ein Schlauch also aufgrund einer Schwachstelle ausgetauscht werden, meldet er sich von alleine – und trägt somit zum zuverlässigen Betrieb des Fahrzeugs bei.

Neue Verschraubung

Schwer Fittings stellt CLC vor

Bild: Schwer Fittings

Die neuentwickelte, patentierte Verschraubung Cut Lock Connection (CLC) von Schwer Fittings hat den Vorteil, radial demontierbar zu sein. Alle Bohrungsdurchmesser sind aufeinander abgestimmt, um übliche Toträume, in denen sich Schmutzpartikel ablagern können, zu verhindern. Die Verschraubung besteht aus einem Körper mit Außengewinde, Überwurfmutter mit Innengewinde, Lock-Ring und Cutting-Ring.

Nachdem die beiden Ringe in die Mutter eingelegt sind, und diese auf den Körper aufgeschraubt ist, wird das Rohr in die Verschraubung eingeführt und die Überwurfmutter mit exakt 1¼ Umdrehungen angezogen. Dadurch verformen sich die beiden innenliegenden Ringe und klemmen das Rohr fest.

Nach dem Lösen der Mutter kann man den Verschraubungskörper radial aus der Leitung entnehmen, Lock- und Cutting-Ring bleiben dabei fest auf dem Rohr montiert. Die Verschraubung gibt es rein metallisch oder mit Elastomerring für zusätzliche Sicherheit bei Gasanwendungen. Der Vorteil: Rohrleitungen müssen beim Ein- und Ausbau nicht mehr axial verschoben werden.

Das spare nicht nur Zeit, sondern reduziere auch die Gesamtlänge der Leitungswege in einem Rohrleitungssystem, so der Hersteller. Typische Anwendungsschwerpunkte seien Industrie, Laborbereich, Mess- und Regeltechnik, Offshore oder Pharmabereich. Sie soll sich aber auch für Wasserstoff-Anwendungen im Automobilbereich eignen.