Interview: Jubiläum - Zehn Jahre Radialkolbenpumpe 1

Moog feiert in diesem Jahr ein außergewöhnliches Jubiläum: zehn Jahre Radialkolbenpumpe. Das Interview mit Elias Gonzalez, Dr.-Ing. Dirk Becher und Robert Bogner reflektiert die Entwicklungsgeschichte des ohne Frage erfolgreichen Hydraulik-Triebwerks.  
Autor: Franz Graf, Chefredakteur

 

fluid: Am Standort Deutschland werden elektrische, hydraulische und hybride Antriebslösungen für industrielle Anwendungen entwickelt. Welchen Stellenwert nehmen die unterschiedlichen Technologien heute ein?

Elias Gonzalez: Moog Deutschland ist nach wie vor sehr stark hydraulisch geprägt. Davon losgelöst gibt es allerdings auch noch andere Bestrebungen, die sich aber sehr stark an den Wünschen der Kunden orientieren. So gesehen geht es im Grunde weniger um die Technologieart sondern mehr um die Frage, welche Lösung die Beste ist. Und da kommen je nach Anwendungsfall auch elektromechanische Lösungen infrage.

Dr.-Ing. Dirk Becher: Wie wir hybride Antriebslösungen definieren, möchte ich am Fallbeispiel der von uns entwickelten drehzahlvariablen Pumpeneinheit transparent machen. Es handelt sich hier um die Kombination einer Radialkolbenpumpe mit einem speziellen Verstellsystem. Damit hat man die Möglichkeit, zwei verschiedene Fördervolumen einzustellen. Die Pumpe selbst ist an einem Moog-Elektromotor angeflanscht. Und der Elektromotor wiederum wird von einem Moog-Drive angetrieben, in dem dann auch die entsprechende Intelligenz integriert ist, um die unterschiedlichen Regelungsaufgaben realisieren zu können.

Dieses System ist aufgrund der perfekt aufeinander abgestimmten Komponenten sehr energieeffizient und schließlich auch auch sehr platzsparend. Kurzum: Die Entscheidung, welche Antriebslösung gewählt wird, hängt von sehr vielen Faktoren ab. Welche Lösung die Beste ist, finden unsere Applikations-Experten gemeinsam mit dem Anwender heraus.  

fluid: Moog ist bezüglich der Hydraulik primär für seine Servoventile und Proportionalventile bekannt. Welche Rolle spielt da die Radialkolbenpumpe?

Elias Gonzalez: Das von Ihnen beschriebene Produktspektrum bezieht sich auf den Ursprung von 1951. Inzwischen haben wir ja 2011. Grundsätzlich ist es so, dass wir dem Kunden helfen, wenn es darum geht eine Bewegung schnell und präzise auszuführen. Und da braucht es eben mehr als die Ventiltechnik.

Vor diesem Hintergrund nimmt die Radialkolbenpumpe in unserem Hydraulik-Gesamtportfolio eine sehr wichtige strategische Position ein. Der Zukauf der Radialkolbenpumpe hat uns in die Lage versetzt, mehr das Systemgeschäft abzudecken, also komplette hydraulische Antriebslösungen zu realisieren.

Vor diesem Hintergund haben wir auch noch andere Akquisitionen getätigt. In unserem Werk in Luxemburg stellen wir komplette Steuerblöcke auf Cartridge-Basis her. Ich möchte nun aber Ihrer Frage nicht ausweichen, dennoch zu bedenken geben: Das Pumpengeschäft umsatzbezogen mit dem Ventilbereich zu vergleichen, ergibt aus den erwähnten Erläuterungen heraus im Grunde genommen ein verzerrtes Bild.

Aber nun gut. Das Radialkolbenpumpengeschäft macht umsatzbezogen ungefähr ein Viertel aus und das Ventilgeschäft entspricht etwa drei Viertel.  

fluid: Apropos Kauf und damit kurz ein Blick zurück zu den Anfängen: Moog hat im Jahr 2001 von Bosch den Radialkolbenpumpen-Bereich übernommen. Wie kam es dazu?

Elias Gonzalez: Im Zuge der Übernahme von Rexroth durch Bosch seinerzeit wäre es im Industriepumpenbereich zu einer marktbeherrschenden Stellung gekommen. So musste aufgrund der Forderung des Kartellamtes eine von den beiden Pumpengattungen, nämlich Radialkolbenpumpen und Axialkolbenpumpen, abgegeben werden. Gesucht wurde ein glaubwürdiger Käufer, der die Produktlinie auch fortführt.

Die Motivation für Moog war ja nicht dabei zu helfen, den Merger der beiden Konzerne über die Bühne zu bringen. Bei uns stand primär die Frage im Vordergrund: ist das etwas, was zu Moog passt? Da spielte natürlich auch der Gedanke hinsichtlich der Systemtechnik eine wesentliche Rolle. Robert Bogner: Die unmittelbare Motivation für den Kauf war, dass die angebotene Radialkolbenpumpe eine sehr starke Überlappung hatte mit Kunden, die Moog mit Hydrauliklösungen schon bedient hat.

Ich denke hier insbesondere an den Kunststoffspritzgießmaschinen-Bereich, der zu unseren Hauptanwendungsgebieten gehört. Das waren im Wesentlichen die Hauptgründe für die Übernahme des Pumpenbereichs.

fluid: Wo werden die Pumpen gefertigt?

Robert Bogner: Die Pumpen wurden noch bis Ende 2002 in den Hallen von Bosch in Nürnberg gefertigt. Im Anschluss daran sind wir in unser neues Gebäude in der Edisonstraße in Nürnberg umgezogen. Seit der Zeit werden dort die Pumpen gefertigt. Ich möchte in diesem Zusammenhang noch erwähnen, dass wir nicht nur das Produkt sondern auch die Mitarbeiter übernommen haben. Rund 98 Prozent der heutigen Belegschaft sind Ex-Boschler.

fluid: Was unterscheidet im Wesentlichen die Pumpenkonstruktion von damals zu der konstruktiven Ausführung von heute?

Dr.-Ing. Dirk Becher: Wir haben im Jahr 2003 damit begonnen, verschiedene Entwicklungsprojekte auf den Weg zu bringen. Im ersten Schritt ging es darum, die diversen an die Pumpe angeflanschten Bosch-Komponenten wie Proportionalventile und Zahnradpumpen zu ersetzen. Ein Ergebnis dieser Bemühungen war die Entwicklung der RKP mit einem Regelventil mit integrierter digitaler Onboard-Elektronik.

Schließlich haben wir ein Entwicklungsprojekt angestoßen, bei dem es darum ging, die nächste Radialkolbenpumpen-Generation zu konzipieren. Die alte Pumpe war eigentlich schon eine recht gute Konstruktion, hatte aber dennoch gewisse Schwachstellen. Insbesondere bezüglich der Lebensdauer gab es einen recht markanten Schwachpunkt.

Wir haben deshalb das Innenleben des Triebwerks komplett überarbeitet. So ist beispielsweise der runde Hubring durch einen gleitenden Hubring ersetzt worden. Durch diese Maßnahme konnten wir die Standzeit der Pumpe deutlich erhöhen. Ein weiteres wichtiges Thema auf unserer Prioritätenliste war die Geräuschabstrahlung.

Durch verschiedene konstruktive Maßnahmen ist es uns gelungen, die Geräuschentwicklung deutlich zu reduzieren. Die Erhöhung der Kolbenanzahl von sieben auf neun hat beispielsweise zu markanten Verbesserungen geführt. Das waren so im Wesentlichen die wichtigsten Projekte, die wir seinerzeit direkt angestoßen haben.

fluid: Welche Varianten bieten Sie heute an?

Dr.-Ing. Dirk Becher: Wir haben verschiedene Baugrößen im Portfolio mit folgenden Abstufungen: 19, 32, 45, 63, 80, 100 und 140 cm³. Wir arbeiten im Moment noch an einer 250-cm³-Variante. Geplant ist, im Mai nächsten Jahres damit in die Serienproduktion zu gehen. Da bei diesem Modell 100%ige Durchtriebsfähigkeit gegeben ist, lässt sich durch Anflanschen einer zweiten Pumpe schnell und einfach ein 500-cm³-Modell realisieren.

Markant ist darüber hinaus, dass wir die Pumpe in zwei verschiedenen Druckbereichen anbieten. Die Normaldruckvariante geht bis 280 bar Betriebsdruck, wir verfügen aber auch bei gewissen Baugrößen über eine Hochdruckausführung, die dann 350 bar abdeckt. Wir werden zukünftig aber auch noch weitere Baugrößen auf diesen Druckbereich ausrichten. Das tun wir natürlich auch deshalb, weil wir wissen, dass es dafür entsprechende Applikationsbereiche zuhauf gibt.  

Elias Gonzalez: Ergänzen möchte ich noch, dass die Pumpe für die vielfältigsten Sonderflüssigkeiten sehr gut geeignet ist. Um einige Beispiele zu nennen: Wir können sie mit HFA-, HFC- und HFDFlüssigkeiten betreiben. Speziell im Druckgießmaschinen-Bereich treffen wir immer wieder auf diese Medien.

Das ist aber noch nicht alles. Das Triebwerk kommt auch mit Bohremulsionen klar. Mit den genannten Sonderflüssigkeiten werden wir mehr oder weniger immer wieder mal konfrontiert. Nun gibt es aber auch Anwender, die dann in Abstimmung mit uns, ohne dass eine generelle Freigabe dafür vorliegt, die Pumpen mit völlig exotischen Medien wie beispielsweise Heptan oder Diesel betreiben. Da ist dann schon die individuelle Abstimmung bezüglich der funktionalen Realisierbarkeit gefordert.

fluid: Wie ist Moog bezüglich des Reglerprogramms aufgestellt?

Dr.-Ing. Dirk Becher: Wir schließen hier den Bogen vom einfachen Druckregler bis hin zum sehr vielseitigen digitalen Regler. Wir haben eine Variante, bei der auf der Pumpe ein Ventil mit digitaler Elektronik angeordnet ist. Damit sind wir in der Lage, das Regelverhalten der Pumpe zu beeinflussen. Wir können Druck und Volumenstrom regeln, wir können die Leistung begrenzen. Es lassen sich während des Betriebes die Parameter der Pumpe an das System oder an die Anlage anpassen.

Wir können über Feldbus kommunizieren – das ist eine CANbus-Schnittstelle, die wir hier realisiert haben. Kurzum: Wir haben es hier mit einem recht umfangreichen Reglerprogramm zu tun, das wir für die Radialkolbenpumpe anbieten können.

fluid: Gibt es Schwerpunkte bezüglich der Anwendungsbereiche?

Elias Gonzalez: Die Kunststoff-Spritzgießmaschine ist sicherlich umsatzbezogen der größte Bereich. Es folgt, und dieser Zweig ist vor allem in den letzten Jahren sehr stark gewachsen, der Windkraftanlagenbereich. Moog liefert im Prinzip an alle großen Windkraftanlagenhersteller.

Die Hauptanwendung ist Pitch Control, also die Rotorblattverstellung. Unser Schwesterwerk in Unna liefert komplette elektomechanische Systeme, für hydraulische Systeme liefern wir aus Böblingen Ventile und aus Nürnberg Radialkolbenpumpen. Um aber wieder auf die Anwendungsbereiche zu sprechen zu kommen: An dritter Stelle in der Rangfolge der Abnehmerbranchen steht schließlich der allgemeine Maschinenbau.

Um es an der Stelle ausdrücklich zu betonen: Wir sind hinsichtlich der Anwendungsbereiche beinahe ausschließlich im stationären Bereich tätig. Um es anders auszudrücken: Wir gehen nur bei der Windkraft- und Wasserkraftturbine aus der Fabrikhalle hinaus.

fluid: Apropos Applikationen: Erschließen Sie mit der großen 250er-Pumpe neue Bereiche?

Elias Gonzalez: Damit erschließen wir uns Anwendungen in den Bereichen Pressen, Metalforming, Öl und Gas. An der Stelle noch der Hinweis: Unsere Pumpen sind auch atex-zertifiziert, also sehr gut einsetzbar in explosiver Umgebung. Das ist ein Attribut, mit dem nicht sehr viele Verstellpumpen-Hersteller aufwarten können. So gesehen sind Öl- und Gasanwendungen ein Zielmarkt für die große Pumpe mit Atex-Zertifizierung. Aber auch Hersteller von großen Spritzgießmaschinen mit hohe Tonnagen und hohen Schließkräften greifen auf unser großes Triebwerk zurück. Um es so zusammenzufassen: Märkte sind für die große Pumpeneinheit ausreichend da.

fluid: Gibt es eine aktuelle Radialkolbenpumpen-Anwendung, bei der es Ihre Entwicklungsmannschaft mit einer sehr diffizilen Aufgabenstellung zu tun hatte?

Elias Gonzalez: Bei der Frage schmunzeln wir deshalb etwas, weil diffizile Aufgabenstellungen zu unserem täglichen Brot gehören. Wenn manche Aufgabenstellungen als unlösbar gelten, dann sind wir speziell motiviert, das dann trotzdem irgendwie zu schaffen. Allerdings muss man an der Stelle auch erwähnen, dass wir mit dem jetzt aufgestellten Pumpenprogramm über sehr viele modular aufgebaute Optionen und Versionen verfügen.

Wir können aus dem vielfältigen Fundus dessen, was wir jetzt schon haben an Technik, dem Kunden eine individuelle Lösung maßschneidern. Im Übrigen haben wir auch sehr stark in entsprechende Testanlagen für die Produktentwicklung investiert, beispielsweise in Dauerlauf- und Funktions-Prüfstände.

Auch haben wir das extra baulich so eingerichtet, dass wir auf einen Schallmessraum zurückgreifen können. Diffizile Aufgaben werden also nicht irgendwo aus der Hüfte heraus abgewickelt, sondern sehr exakt messtechnisch begleitet. Nun würde ich es aber Dr. Becher überlassen, einen Fall zu beschreiben, bei dem er und sein Team besonders viel Spaß hatten.

Dr.-Ing. Dirk Becher: Was mir spontan einfällt ist die Diesel-Applikation. Einerseits muss die Pumpe erst einmal in der Lage sein, diese Flüssigkeit zu pumpen. Dieselkraftstoff bringt hinsichtlich der Viskosität und des tribologischen Verhaltens im Grunde genommen sehr schlechte Eigenschaften mit.

Die Applikation, um die es hier geht, ist eine Dieselturbine. Nun hatte der Anwender eigentlich die Forderung gestellt, die Dynamik der Pumpe noch einmal kräftig zu erhöhen. Die Pumpe hat ihm demnach zu langsam verstellt. Wir haben daraufhin zunächst einmal eine Simulation durchgeführt, um zu sehen, an welchen Ecken und Enden wir im Design noch etwas verändern können.

Nach dieser Analyse haben wir schließlich einen entsprechenden Prototyp gebaut. Konkreter gesagt: Die Anwenderforderung haben wir mit einem speziellen Regler erfüllt. Dieses Beispiel dokumentiert im Grunde genommen ganz gut, dass wir uns nicht nur auf Serienprodukte konzentrieren, sondern auch in der Lage sind über spezielle maßgeschneiderte Produktentwicklungen auf entsprechende Kundenwünsche einzugehen.

fluid: Gibt es besondere charakteristische Merkmale bei den Moog-Pumpen, die sich von den Wettbewerbsprodukten unterscheiden?

Dr.-Ing. Dirk Becher: Die Anzahl der Hersteller von Radialkolbenpumpen in der Ausführung als Verstellpumpe ist überschaubar. Anders ist das bei Konstantpumpen. Grundsätzlich ist es aber schon so, dass wir auch im Wettbewerb zu den Anbietern von Axialkolbenpumpen stehen. Nun aber zu Ihrer Frage und ich möchte die charakteristischen Merkmale unserer Pumpe so beschreiben: Die Pumpe hat eine sehr hohe Lebensdauer und ist sehr robust ausgeführt.

Ohne zu übertreiben kann ich ferner sagen, dass sie mit zu den Kolbenpumpen gehört, die die geringste Geräuschabstrahlung besitzt. Unser natürliches Bauprinzip der Kolben führt dazu, dass am Pumpenausgang die Volumenstrom- beziehungsweise Druckpulsation sehr gering ist. Das ist ein weiteres Merkmal, das uns von den Wettbewerbern unterscheidet.

Darüber hinaus gilt auch das, was wir im Zusammenhang mit den diversen Druckflüssigkeiten schon erwähnt haben. Ergänzend möchte ich noch den Hinweis geben, dass die Radialkolbenpumpe vom Durchmesser her immer noch nicht größer baut als der Motor, der sie antreibt. Was die Länge in axialer Richtung angeht so ist unsere Pumpe deutlich kürzer als eine Axialkolbenpumpe.

Und wenn ich an die Doppelpumpe denke, beispielsweise an unsere RKP 250, da lässt sich ohne großen Aufwand durch Anflanschen in Reihe eine 500-cm³-Pumpe daraus machen. Dieses Triebwerk ist nicht ausladender als der Motor der sie antreiben muss.

Robert Bogner: Und was uns noch vom Wettbewerb deutlich unterscheidet sind die kurzen Lieferzeiten. Wir können derzeit jede Pumpe spätestens innerhalb von vier Wochen liefern.

fluid: Welche großen technischen Veränderungen erwarten Sie in den nächsten Jahren bei Radialkolbenpumpen?

Dr.-Ing. Dirk Becher: Es wird auch zukünftig immer wieder Nischenanwendungen geben. Es kommen immer wieder Kunden mit speziellen Forderungen, beispielsweise nach erhöhten Gehäusedruck innerhalb der Pumpe. Solche Anfragen sind dann auch mit konstruktiven Veränderungen verbunden. So betrachtet geht es immer weiter. Jetzt in die Glaskugel zu schauen und sich zu fragen, was in zehn Jahren sein wird, ist schwierig. Wir sind momentan jedenfalls recht gut ausgelastet mit Entwicklungsprojekten.

Dass man bei allem was man entwicklungstechnisch tut die Kosten im Auge behalten muss, versteht sich beinahe von selbst. Zusammenfassend würde ich es eher so sehen: Es gibt immer wieder spannende Anwendungen, die auch spezielle Lösungen erfordern.

Elias Gonzalez: Was die Grundfunktion der Pumpe angeht: Das ist eine reife Technologie und da wird sich in den nächsten Jahren auch nicht mehr sehr viel ändern. Ich denke, das gilt auch für die Regler. Die Weiterentwicklung wird manchmal von ganz anderen Dingen initiiert. Ich denke hier beispielsweise an die Forderung, dass wir unsere Produktionsumwelt verträglicher machen müssen. Die Tribologie, die Oberflächen- und Verfahrenstechnik sind hier markante Aspekte. Veränderungen wird es sicherlich auch nach wie vor in der Fertigungstechnik geben, die es uns ermöglicht, Teile effektiver herzustellen.

Um es so abzuschließen: Mit der zweiten Generation unserer Radialkolbenpumpe haben wir einen großen  Innovationssprung geschafft – das wird uns auch über die Kundenresonanz reflektiert. Und die nächste Herausforderung werden unsere neuen strategischen Felder wie Öl und Gas sein. Und die Anforderungen an die Pumpen sind in diesen Bereichen extrem hoch. So gesehen ist die Entwicklung unserer Pumpe noch lange nicht zu Ende.

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