Bosch Rexroth nutzt für die Hydraulik digitale On-Board-Elektroniken
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Bosch Rexroth nutzt für die Hydraulik digitale On-Board-Elektroniken

Interview zu Hydraulik-Entwicklungen und Digitalisierung bei Bosch Rexroth
Digitale On-Board-Elektroniken für die Hydraulik

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Die neue digitale On-Board-Elektronik von Bosch Rexroth kommt ohne Feldbus aus. Die ersten mit ihr ausgerüsteten Komponenten sind Proportional-Druckregelventile. Welche Vorteile und Möglichkeiten sich speziell für analoge Hydraulikventile ergeben, erläutert Dr. Mark C. Krieg, Leitung Entwicklung Business Unit Industrial Hydraulics bei Bosch Rexroth, im Interview mit KEM Konstruktion.

Interview: Nico Schröder, Korrespondent KEM Konstruktion, Augsburg

KEM Konstruktion: Herr Dr. Krieg, wie robust und langlebig müssen Ventile mit On-Board-Elektronik inklusive Bluetooth, auch im Vergleich zu Systemen ohne On-Board-Elektronik, sein?

Dr. Mark C. Krieg: Seit Längerem gibt es On-Board-Elektronik für den Ventilbereich, in den allermeisten Fällen war diese bisher mit analogen Bauteilen aufgebaut. Klar hat eine Elektronik erst einmal gewisse andere Anforderungen als ein rein hydro-mechanisches Bauteil. Doch vergleichen wir nun ein Ventil mit Standard-On-Board-Elektronik – also analog – mit digitaler On-Board-Elektronik, sind die Anforderungen schon identisch.

Der Kunde wünscht sich die Robustheit und Lebensdauer, die er von der Hydraulik gewohnt ist. Und grundsätzlich gibt es drei Faktoren, die sich auf die Lebensdauer einer Elektronik auswirken: Das sind die Betriebstemperatur und die Alterung von Bauteilen – bei Kondensatoren beispielsweise, weshalb eine Elektronik grundsätzlich nicht so robust wie die Mechanik oder Hydro-Mechanik ist. Der dritte Aspekt umfasst Umwelteinflüsse jenseits der Betriebstemperatur, also hauptsächlich mechanische Schwingungsbelastungen. Was diese Faktoren angeht, testen wir sehr ausführlich, um Qualitätsmängel auszuschließen.

KEM Konstruktion: Wie gelangen Sie zu einem robusten Gesamtsystem aus mechanischen und elektronischen Komponenten?

Krieg: Zwischen der Hydro-Mechanik und der Elektronik sehen wir eine Schnittstelle vor, sodass Elektroniken nach Abkündigung separat getauscht werden können. Auch sind entsprechende Softwareupdates möglich, was einen starken Vorteil der digitalen On-Board-Elektronik darstellt. Generell steht die Hydraulik für Robustheit und Langlebigkeit. Diese Robustheit wollen wir behalten und sie mit der Regelbarkeit sowie der Intelligenz der Elektronik und Software kombinieren.

KEM Konstruktion: Sind softwarebasierte Funktionserweiterungen – beispielsweise via App – nutzbar, ohne die Hardware modifizieren zu müssen?

Krieg: Wir nutzen eine App-Steuerung, sodass sich die Software im Nachhinein je nach Kundenbedarf erweitern lässt und Updates möglich sind. Zusätzliche Kundenmehrwerte sind beispielsweise Informationen über den Bauteilzustand und die voraussichtliche Restlebensdauer. Auch kann im laufenden Prozess Einfluss auf bestimmte Regelparameter genommen werden.

KEM Konstruktion: Gibt es neben Basisfunktionen in der Freeware Funktionen, die hinzubuchbar sind?

Krieg: Ja, wir planen ähnliche Funktionserweiterungen, wie wir sie bereits bei der Cytro-Connect-Anbindung beim Hydraulikaggregat Cytro-Box anbieten. Hier ist die Monitor-Funktion als Freeware integriert, weitere Funktionen wie die Bausteine Maintain (Schwellwertüberwachung zum Beispiel für Filterwechsel) oder Predict (KI-Algorithmen mit Empfehlung zum zustandsbasierten Bauteiltausch) können hinzugebucht werden. Auch für Ventile funktioniert dieser Ansatz grundsätzlich, wobei das Ventil als Komponente von der Systemintegration her niedriger zu verorten ist. Ein Hydraulikaggregat stellt ein alleinstehendes Funktionssystem dar.

KEM Konstruktion: Welche technischen Dimensionen fokussieren Sie in der Betrachtung von „Connected Hydraulics“, wie Sie es nennen?

Krieg: Zum einen geht es um Konnektivität der Produkte über standardisierte Kommunikationsschnittstellen wie IO-Link, verschiedene Industrial-Ethernet-Feldbusse, Bluetooth et cetera, aber künftig auch OPC UA. Zum anderen geht es um die Verbindung zwischen den Welten der Hydraulik und der Elektro-Mechanik, Stichwort Elektro-Hydraulik. Als dritter Punkt ist die Verbindung von realer und virtueller Welt zu nennen – etwa der digitale Zwilling – mit der wir die erwähnten Mehrwerte entlang des Produktlebenszyklus bieten.

Hydraulik mit digitaler On-Board-Elektronik hat Produktivität im Fokus

KEM Konstruktion: Welche Kundenanforderungen stecken hinter der aktuellen Digitalstrategie von Rexroth?

Krieg: Der Aspekt, der über allen anderen steht, ist die Produktivität. Produktivitätssteigerungen sind in verschiedenen Teilen des Produktlebenszyklus möglich und beginnen bei der Maschinenauslegung/-konstruktion. Hier unterstützen wir unsere Kunden bei der Auswahl und Konfiguration unserer Produkte. Aktuell arbeiten wir daran, statische wie auch dynamische Modelle unserer Produkte zur Verfügung zu stellen, die sich nahtlos in gängige Softwaretools und Engineeringsuiten integrieren lassen.

Ziel ist es, den viel diskutierten digitalen Zwilling von Komponenten als auch Systemen abbilden zu können. Mit diesem digitalen Zwilling eröffnen sich dann – je nach Detaillierungsgrad – vielfältige weitere Mehrwerte entlang des Lebenszyklus, beispielsweise die virtuelle Inbetriebnahme. Ist das Produkt im virtuellen Raum konfiguriert und in Betrieb genommen, steht dem Plug-and-Produce in der Realität nichts mehr im Wege. Mit der erfolgreichen Inbetriebnahme erfolgt der Übergang vom OEM, das heißt vom Maschinen- und Anlagenbauer zum Maschinenbetreiber, also dem Endkunden.

Beim Endkunden steht die effiziente Nutzung der Maschine in der Produktion im Fokus. Auch hierfür können wir Mehrwerte anbieten. So ist es mit den beschriebenen digitalen On-Board-Elektroniken möglich, auf Störgrößen besser zu reagieren oder bei Material- und Formwechsel andere Regelparameter, die mit Hilfe des digitalen Zwillings definiert und erprobt wurden, auf die Maschine zu übertragen. Nicht-produktive Nebenzeiten können so reduziert werden. Auch ist die digitale Zustandsüberwachung und die vorausschauende Wartung ein Mehrwert für den Endkunden, um unerwartete Stillstandzeiten zu vermeiden. Ist ein Ersatzteil notwendig, kann dieses rechtzeitig und unkompliziert, wenn gewünscht automatisiert und vorkonfiguriert beschafft werden.

KEM Konstruktion: Zusammenfassend und mit Blick auf die Konstruktionsabteilung: An welchen Stellen profitiert das Engineering stark von neuen digitalen Rexroth-Features?

Krieg: Wichtig sind die datenbasierten Auswahlmöglichkeiten. Wenn der Konstrukteur in seiner gewohnten Engineeringsuite direkten Zugriff auf die Hydraulikkomponenten hat und diese einfach in seinen Schaltplan, seinen Fluidplan, seine mechanische Konstruktion oder auch die 1D-Dynamikmodelle zur Vorab-Simulation in seine Simulation einbinden kann, ist das ein großer Vorteil. Hier arbeiten wir mit den gängigen Toolanbietern zusammen.

Weitere Details zu Connected Hydraulics:
hier.pro/yRFd3

Kontakt:
Bosch Rexroth AG
Zum Eisengießer 1
97816 Lohr am Main, Deutschland
Telefon: +49 9352–18 0
Fax: +49 (711) 811–5171000
E-Mail: info@boschrexroth.de
www.boschrexroth.de

 

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