Die Weltbevölkerung steigt, die Ackerflächen sind limitiert. Kein Wunder, dass die Agrartechnik immer ausgefeilter wird. Die Zeit technisch einfachster Landmaschinen ist auch in den Schwellenländern vorbei, Elektronik und komplexe Hydraulik werden bereits im Urwald eingesetzt. Das erfordert Hightech auch bei Pumpen und Ventilen.
Effizienz ist auch in der Land- und Forstwirtschaft ein gerne strapazierter Begriff, und immer öfter versucht man, sie nicht nur organisatorisch, sondern auch technisch zu erreichen. Es sind die modernen Landmaschinen, die den exakt dosierten Einsatz von Düngemitteln und Saatgut garantieren sollen, die eine genau definierte Bodentiefe beim Pflügen erreichen und die das Ganze auch noch schneller und spritsparender erledigen sollen. Harvester sollen die Bäume nicht nur zügiger fällen und an den Weg rücken, sie müssen holzschonend entrinden und die Stämme auch gleich noch vermessen. Die Umgebung ist zudem rau, die Anforderungen sind hoch.
Vertrauen in Elektronik und Hightech
Lange galt das Argument, dass für Maschinen in rauen Umgebungen fernab der Zivilisation, egal ob Dschungel oder Taiga, eine besonders simple, robuste und rein mechanische Bauweise das Nonplusultra sei. Elektronik, so hieß es, sei zu anfällig. Aber die Zeiten ändern sich. Die Menschen haben sich auch in entlegenen Gegenden der Welt an Mobilfunkgeräte und GPS gewöhnt und deren Zuverlässigkeit zu schätzen gelernt. Heute kaufen Farmer auch in Brasilien bedenkenlos einen Traktor, der auf intelligente Steuerungstechnik samt CAN-Bus setzt.
Selbst in Russland, lange in dem Ruf, dass dort der 500-Gramm-Hammer das wichtigste Werkzeug sei, setzt ein Umdenken ein. „Die Landmaschinenhersteller in Russland wollen den Anschluss nicht verlieren“, weiß Ralf Mebert, zuständig für den Key Market Landtechnik bei Hawe Hydraulik. „Die wollen sich nicht mit zweitklassigen Ventilen abspeisen lassen. Wir haben es auf der Agritechnica im letzten Herbst gesehen: Viele Kunden aus den Schwellenländern haben bei uns keine einfachen Hebelventile mehr gesucht, sondern haben nach Produkten bis zur höchsten Ausbaustufe gesehen, bis hin zu CAN-Ventilen.“
Intelligente Ansteuerung der Arbeitsfunktionen
Zu allem Überfluss kämpft die Branche seit einigen Jahren auch noch mit deutlich verschärften Abgasvorschriften, die in vielen Fällen eine komplette Neukonstruktion des Antriebsstrangs erfordern. Die Energieeffizienz muss steigen, das Gewicht sinken, Abgasoptimierung der Motoren ist das Stichwort. Das betrifft auch einige der hydraulischen Funktionen, lassen sich doch viele Aggregate, die bislang starr mit der Drehzahl des Dieselmotors gekoppelt waren, hydraulisch drehzahlgeregelt steuern. Etwa der Lüfter für die Motorkühlung: Wird er nur nach Bedarf geregelt, braucht er grundsätzlich weniger Energie. Zudem kann er bei kaltem Motor ausgeschaltet bleiben, sodass die Aggregate schneller auf Betriebstemperatur gelangen.
Höherer Druck ist nicht die schnelle Lösung
Bei stationären Industriemaschinen kennt man die Probleme natürlich auch. Dort ist ein probates Mittel, den Arbeitsdruck nach oben zu schrauben. Dadurch ist weniger Volumenstrom nötig, um dieselbe Leistung zu erzielen. Und weniger Volumenstrom bedeutet weniger Verluste. Man kann dann zudem viel kompakter bauen, kleinere Zylinder für die gleichen Kräfte verwenden. Doch im Mobilhydraulikbereich stößt die Druckerhöhung auf wenig Gegenliebe. Ein Grund ist die mechanische Stabilität. Was nützt ein deutlich kleinerer Zylinder, wenn die dann dünnere Kolbenstange den deftigen Anforderungen in Wald und Feld kaum noch Stand hält. Hinzu kommt: Das neue Druckniveau müsste zwischen Schlepperherstellern und Anbietern von Anbaugeräten abgestimmt und normiert werden. Ein Henne-Ei-Problem: Der Anbaugeräte-Hersteller fragt, warum er seine Maschine auf 300 bar auslegen soll, wenn der Schlepper nur 200 bar liefert. Und der Schlepperhersteller hütet sich, ein 300-bar-System zu installieren, mit dem er die 200-bar-Anlagen der Anbaugeräte zerstören könnte. „Denkbar ist eine Druckerhöhung bei selbstfahrenden Maschinen wie Mähdreschern oder Feldhächslern“, erklärt Ralf Mebert. „Da sehe ich eher die Möglichkeit, dass das Druckniveau steigt.“
Um dennoch Energie zu sparen, schlagen die Techniker von Hawe Hydraulik andere Wege ein. „Die Idee mit dem reduzierten Volumenstrom ist schon ganz richtig“, erklärt Tobias Kohler. Kohler ist bei Hawe ebenfalls für den Key-Market Landtechnik zuständig. „Das fängt schon damit an, einfach mal Verstellpumpen zu nutzen. Dann kann man den Volumenstrom bedarfsgerecht anpassen.“ Noch besser ist es natürlich, das Gesamtsystem zu analysieren und je nach geforderter Leistung ein maßgeschneidertes Hydrauliksystem intelligent anzusteuern.
Von Förstern und Bauern
Etwas, was die Spezialisten von Hawe Hydraulik gerne machen. So haben zum Beispiel Anwender in der Forsttechnik trotz vieler Gemeinsamkeiten erkennbare Unterschiede in ihrem Belastungsprofil. Speziell Forstkrane, also Ladekrane, Forwarder, Harvester oder Forsttraktoren-Krane arbeiten viel schneller und dynamischer als etwa Recycling- oder Marinekrane. Pumpen und Motoren sind meist an der Leistungsgrenze. Forstmaschinen brauchen daher seltener Lasthalteventile, das dauernde Arbeiten stellt dafür besondere Anforderungen an den Schieber und das komplette Hydrauliksystem.
Anders sieht es in vielen Fällen in der Agrarmaschine aus. Gerade bei den besonders verbreiteten Geräten wie Pflügen oder Feldspritzen muss die Hydraulik oft nur einfache Stellfunktionen erledigen. Die Feldspritze wird zu Beginn der Arbeit ausgeklappt, und am Ende wieder ein. Der Pflug wird immerhin jeweils am Ende des Feldes gewendet. Im Vergleich zu den einen feinfühligen Joystick erfordernden Anwendungen in der Forstmaschine ist das aber eher simpel.
Doch natürlich werden auch die Landmaschinen komplexer, gerade Spezialmaschinen, etwa für schwieriges Gelände oder für spezielle Erntesituationen. Die Anforderungen an die Qualität und Skalierbarkeit der eingesetzten Hydraulikkomponenten steigt in Landmaschinen ebenso wie im Forst.
„Wir setzen unseren Fokus auf die Arbeitsfunktionen“ erklärt Ralf Mebert. „Arbeitsfunktionen heißt: ich fange an bei der Hydraulikpumpe für die Arbeitsfunktion, also offener Kreis. Da haben wir schwerpunktmäßig Axialkolbenpumpen von 45 Kubik bis 270 Kubik, weil es das energieeffizienteste System ist. Und dann haben wir verschiedene Ventilsektionen, schwerpunktmäßig unsere Proportionalventile PSL. Das geht von 40 Liter bis 400 Liter pro Sektion in vier verschiedenen Baugrößen. Wir können das Ganze dann kombinieren mit anderen Ventilsegmenten für einfachere Anwendungen, Sitzventile bis 20 Liter, für Einteil-Stellfunktionen und so weiter.“ All das gibt es in einem Baukasten, in dem die Pumpen mit ihren Volumenstrom-/Druckbereichen gut zu den Ventilen passen. Hinzu kommt eine zugehörige Elektronik mit vielen verschiedenen Ansteuerungsmöglichkeiten. Und – fast noch wichtiger – die Beratungskompetenz von Ingenieuren, die zum Teil selber Landwirte sind.
Das Video zu diesem Beitrag finden Sie hier in unserem ke NEXT Youtube-Channel.
Wolfgang Kräußlich
Im Gespräch mit Ralf Mebert und Tobias Kohler, Hawe Hydraulik
„Mit Hydraulik geht es besser“
Ralf Mebert (Mitte) und Tobias Kohler (links) arbeiten bei Hawe Hydraulik im technischen Support und betreuen den Key-Market Landtechnik. Anhand von Musterstücken erklären Sie ke-NEXT-Chefredakteur Wolfgang Kräußlich die Vorteile des Hawe-Baukastensystems. Bild: ke NEXT / wk
Vor knapp zwei Jahren war die ke NEXT-Redaktion bei Hawe Hydraulik in München, um sich über das neue Portfolio für die Landtechnik zu informieren. 20 Monate und eine Agritechnica später ist es Zeit für eine Bestandsaufnahme. Wir waren wieder dort.
Sie hatten vor gut zwei Jahren zur Agritechnica 2011 ihr Landtechnik-Portfolio vorgestellt. Wie hat es sich seither entwickelt?
Ralf Mebert: Nun, am Anfang lag der Fokus mehr auf dem Sammeln von Informationen: Welche Projekte hatten wir denn in der Land- und Forsttechnik bereits am Laufen? Mittlerweile haben wir viele neue Kontakte und sind auch mit neuen Kunden unterwegs. Heute haben wir einige Projekte, die kurz vor der Serienreife sind. Das Wissen hat sich gewaltig erweitert in der letzten Zeit.
Tobials Kohler: Konkret haben wir da zwei Projekte. Das eine ist ein Traktorenhersteller, bei dem wir unsere Hydraulik inzwischen in verschiedenen Prototypen verbaut haben, bei dem zwischendrin unsere Produkte auch noch mal auf die Maschine des Anwenders optimiert wurden. Und genau der geht jetzt zeitnah in die Serie. Das andere Projekt ist ein Mähdrescher. Da kam der Zuschlag ein halbes Jahr nach der Agritechnica. Auch da waren wir dabei, den Prototypen zu optimieren. Das wurde vor einigen Wochen abgeschlossen und die Maschine soll Mitte oder Ende dieses Jahres in die Serie gehen.
Welche Produkte aus dem Hawe-Portfolio kommen in den genannten Maschinen denn zum Einsatz?
Ralf Mebert: Grundsätzlich: wir machen keine Fahrantriebe. Deshalb konzentrieren wir uns hauptsächlich auf die Arbeitsfunktionen. Bei den zwei genannten Projekten ist es zum Beispiel der Hauptsteuerblock. Beim Mähdrescher haben wir an der Arbeitshydraulikpumpe unsere Proportionalventile dran und zwei Steuerblöcke, die dann alle Arbeitsfunktionen abdecken.
Tobials Kohler: Beim Traktor ist es ähnlich. Unsere Hydraulik dort basiert auf einem unserer Wegeschieberventile. Den Baukasten haben wir ja um verschiedene Funktionen für die Landtechnik erweitert. Hauptmitglied dabei ist unser PSL, unser Proportionalregelschieber. Außerdem bauen wir sehr kompakt – das war bei dem Traktor noch ein großes Thema, weil es ein kleiner Spezialtraktor ist, wo die Einbausituation begrenzt und schwierig ist.
Welche Technologien fragen die Kunden aus der Landtechnik denn bei Ihnen vorwiegend an?
Tobials Kohler: Es fängt meist mit der ganz normalen Magnettechnik mit 12 Volt oder 24 Volt in allen möglichen Steckerausführungen an. Aber sehr früh merken dann die Leute, was für einen Reiz es hat, mit CAN-Bus zu arbeiten. Alleine schon, dass Sie weniger Kabel haben, ist das erste, was den Kunden gefällt. Dann kommt noch die Frage: was kostet es? Es ist richtig, CAN-Bus kostet mehr. Aber es bietet halt auch eine Menge Vorteile. Zum Beispiel die interne Diagnose: Ich weiß einfach, ob mein Schieber da ist, wo er hin soll. Hinzu kommt, dass ich mit unseren CAN-Lösungen die Ventile sehr agil ansteuern kann. Ich kann Überströme drauf geben, um eine gewisse Schieberposition schneller zu finden. Die Agilität beim Schalten ist höher als bei einer Standardausführung.
Auf der Agritechnica waren auch wieder Hybridmaschinen mit Elektromotoren zu sehen. Kommt die Hydraulik in Bedrängnis?
Ralf Mebert: Ich denke, die Hybridlösungen, die elektrische Antriebstechnik beinhalten – das ist nicht ganz der richtige Weg. Es wird zwar viel in diese Richtung gemacht, es gab auch verschiedene Vorträge beim VDMA, die in diese Richtung gingen. Ich bin aber als Hydrauliker doch noch der Meinung, es ergibt mehr Sinn, wenn man die Energie hydraulisch in Druckspeichern speichert. Da kann man sich an der Baumaschinenbranche orientieren oder an Lösungen für Kommunalfahrzeuge. Ich denke wenn man sich hydraulisch an die Sache herantastet, bringt das mehr, als sich jetzt mit 700-Volt-Batterien herumzuschlagen und mit Elektromotoren, die dann doch wieder zusätzliche Umrichter brauchen. Es ist der bessere Weg, wenn man bei der Hydraulik bleibt. Entsprechende Hybridlösungen mit hydraulischem Energiespeicher rentieren sich auch: In der Baumaschinenbranche ist das schon sauber ermittelt worden. Da kommt dann tatsächlich der Punkt: Nach so und so viel Betriebsstunden hat sich der Mehreinsatz gerechnet und ab dann spart man nur noch Geld. Die Berechnungen sind alle da – das müssen die Landtechnik-Hersteller ihren Kunden nur noch vermitteln.
Tobials Kohler: Was zum Thema Elektrik und Elektronik aber klar zu sagen ist: Die intelligente, elektronisch gesteuerte Hydraulik ist nicht aufzuhalten. Zukünftig wird die Hydraulik eben nicht mehr nur Schläuche, sondern auch vermehrt Kabel haben. wk