„Wir brauchen intelligente Hydrauliksysteme.“

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Prof. Dr. Ludger Frerichs

Prof. Dr. Ludger Frerichs
leitet seit Januar 2012 das Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge an der Technischen Universität Braunschweig. Frerichs studierte Maschinen­bau in Osnabrück und Braunschweig und promovierte in Stuttgart-Hohenheim. Von 1990 an war er bei namhaften Herstellern in leitenden Funktionen in der Entwicklung von Landtechnik und Flurförderzeugen tätig. Seit vielen Jahren engagiert er sich über den VDI und den VDMA für die Forschungsförderung und für die Kooperation von Hochschule und Industrie. Er ist Herausgeber des Jahrbuchs Agrartechnik.

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Inhalt

November 2016

 

Mobile Arbeitsmaschinen begleiten Professor Ludger Frerichs sein ganzes Berufsleben. Den nächsten Produktivitätsschub erwartet der Institutsleiter der TU Braunschweig von der intelligenten Vernetzung des Gesamtprozesses.

Ermüdet Sie die Diskussion um Effizienzsteigerung bei mobilen Arbeitsmaschinen nicht längst, Herr Frerichs?

Überhaupt nicht. Das ist und bleibt eine spannende Aufgabe auf allen Forschungsfeldern. Vor allem, wenn man sich der entscheidenden Frage stellt, was mit dem Effizienzgewinn des technischen Systems geschehen soll. In der Vergangenheit haben wir das Augenmerk sehr stark auf die Steigerung der Leistung gelegt, im Sinne der Produktivitätssteigerung beim Kunden. Jetzt wird im Zeichen der Zeit, so meine ich, der zweite Aspekt immer wichtiger, die Minimierung des Aufwands für die gleiche Leistung. Also die Schonung der Ressourcen und damit meist auch die Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen.

Warum plädieren Sie für die Trendwende?

Weil wir in der Gesellschaft anfangen, den tatsächlich stattfindenden Klimawandel zu realisieren, und der Druck auf wirksame Maßnahmen deutlich spürbarer wird. Für unser Thema, die mobilen Arbeitsmaschinen heißt das, beides zu können: Situativ eine ausreichende Leistung bereitzustellen, zum Beispiel zur Steigerung der Produktivität in der Landwirtschaft, und bezogen auf das Arbeitsergebnis die Aufwandsmenge an Ressourcen zu reduzieren. Daraus ergibt sich jedoch nicht selten ein Zielkonflikt, der sich nur mit dem Blick auf das gesamte Produktionssystem lösen lässt. Wir müssen also viel stärker in der Anwendung des Kunden denken. Unter anderem benötigt der Bediener intelligente Unterstützung, um seine Maschine mit ihren Möglichkeiten optimal einzusetzen.

Welche Rolle spielt da künftig die Hydraulik?

Die Hydraulik wird sich speziell in mobilen Arbeitsmaschinen behaupten. Aber wir werden sie im Anwendungssystem weiterentwickeln müssen. Dafür brauchen die Hydraulikaggregate und Hydraulikventile noch mehr Intelligenz und noch mehr Präzision. Intelligenz, um zu jeder Sekunde mit allen Beteiligten im System die relevanten Informationen zu kommunizieren und damit sich und das System gleichzeitig blitzschnell zu optimieren. Präzision brauchen wir in den Bauteilen für geringste Verluste und dafür, dass der Bediener ein „Echtzeit-Feeling“ für die durchgeführten Operationen erhält. Was wir dadurch auch erhalten, sind intelligente Hydraulikanlagen, die äußerst relevante Informationen für das Gesamtsystem der Anwendung generieren. Darüber hinaus müssen die Hydraulikanbieter mit den OEM intensiv über hybride und transdisziplinäre Lösungen nachdenken, die das Beste aus allen Welten verbinden.

Das klingt nach einer Koexistenz der Systeme?

In der Tat. Hydraulik, Elektrik und Mechanik – jede Technologie kann ihren Platz im Gesamtsystem finden und kann bei Bedarf in Hybridlösungen ihr spezifisches Potenzial ausspielen.

Wie findet man denn die richtige Balance zwischen den Systemen?

Indem sich Forscher und Entwickler von der reinen Betrachtung der Einzelkomponente lösen und von der Anwendung her kommend das Gesamtsystem betrachten. Das erzwingt große Offenheit und sehr enge Zusammenarbeit aller Beteiligten. Und das erfordert eine gleichermaßen ideologiefreie wie realistische Betrachtung von Technologien. Weder das Festhalten am Bisherigen noch das Aufspringen auf einen Hype ist angesagt. Wir brauchen da noch viel mehr eine Kultur der Information und Kommunikation.

In dem Zusammenhang ist der elektrische Antrieb von mobilen Arbeitsmaschinen ein Thema. Warum ist die Diskussion leiser geworden?

Weil nach dem ersten Hype nun Realismus eingekehrt ist und die Kärrnerarbeit der Ingenieure im Alltag im Gange ist. Sie müssen Antworten auf die Frage finden, für welche Einsatzzwecke sich ein elektrischer Antrieb vielleicht besser eignet. Diese Frage stellt sich sowohl für die einzelne Funktion wie auch für die Gesamtmaschine in der Anwendung. Dabei bin ich sehr zuversichtlich. Denn in allen Bereichen, ob elektrische Maschine und Leistungselektronik oder Speicher und Ladetechnik, laufen mit großem Mittelaufwand intensive Entwicklungsarbeiten. Dies ist aktuell vor allem durch die Pkw-Industrie getrieben. Das heißt, da entstehen Komponenten, die wir nach unserer Erfahrung zwar selten direkt für mobile Arbeitsmaschinen verwenden können, aber die Technologien werden erheblich weiterentwickelt. Und auf dieser Basis können für uns interessante Produkte entstehen. Auf die elektrischen Antriebe im Maschinenkonzept bezogen kann man im Bereich der Flurförderzeuge deutlich erkennen, was geschehen wird. Bei Gegengewichtsstaplern verschiebt sich der Markt gerade von verbrennungsmotorischen Staplern zu batteriebetriebenen Elektrostaplern. Vor allem dort, wo Stapler anteilig „Indoor“ eingesetzt werden, ist der Wandel signifikant. Für Land- und Baumaschinen zeichnet sich ähnliches ab. Ich gehe davon aus, dass jede Maschine, die auch in geschlossenen Räumen agieren muss, über kurz oder lang elektrisch angetrieben wird.

Sind wir beim Stichwort „Intelligenz im System“ eigentlich schon bei Land- oder Baumaschinen 4.0?

Im Grunde ja, aber nicht nur. Ich bevorzuge übrigens den Begriff des „Cyber Physical Systems“, weil das den notwendigen ganzheitlichen Systemblick hervorhebt. Durch die Verfügbarkeit moderner Kommunikationstechnologie ermöglichen wir den Austausch von Echtzeitdaten. Die Intelligenz kommt allerdings nicht durch die Vernetzung, sondern erst mit einem weiteren Schritt, durch die intelligente Nutzung der Informationen im System. Die Automatisierung, die ich dazu parallel sehe, bringt je nach Ausbaustufe ebenfalls intelligente Lösungen und Nutzungsmöglichkeiten hervor. Außerdem sollten wir die mechanischen oder hydraulischen Entwicklungen nicht unterschätzen. Die sind oft nicht minder „smart“, wie man das ja im Englischen mit etwas mehr Understatement gerne nennt.

Bedeutet nicht „smart“, dass der Maschinenführer mehr und mehr entmündigt wird?

Nein, das wäre fatal. Aber es hängt natürlich auch davon ab, wie weit wir die Automatisierung in der jeweiligen Maschinenanwendung treiben. Grundsätzlich muss der Verantwortliche vor Ort die Entscheidungsgewalt behalten, wir dürfen ihn nicht bevormunden. Anhand des oben erwähnten Themas, was mit einem erzielten Effizienzgewinn geschehen soll, wird das schnell deutlich. Wenn ein Gewitter am Himmel aufzieht, muss der Fahrer auf der Maschine oder der Einsatzleiter den Eco-Modus ausschalten können, um dann mit höchster Schlagkraft die Ernte vor dem ersten Tropfen einzufahren. Und der Staplerfahrer will am Freitagnachmittag kurz vor dem Wochenende die zwei letzten Lkw vor seiner Rampe auch nicht im Schongang entladen, sondern die maximale Performance seines Geräts nutzen. Dabei unterstützt die „smarte“ Benutzerfreundlichkeit die Leistungsfähigkeit der Maschine.

Nun gehen mobile Arbeitsmaschinen ja rund um die Welt, was bedeutet das?

Das bedeutet ein hohes Maß an Gestaltungsdisziplin in einem durchdachten Konstruktionskonzept und ein klares Nein zu Over-Engineering. Wir brauchen in den Regionen Lösungen, die die Erwartungen und Ansprüche erfüllen. Vielleicht noch ein kleines, die Marke stützendes „more than expected“, aber nicht mehr. Modularität ist ein wichtiger Schlüssel zum Design-to-Region. So halten wir auch die Kosten im Griff.

Stichwort Welt: Landmaschinenhersteller gelten global als Trendsetter. Warum ist das so?

Dafür gibt es mindestens drei Gründe. Ein Blick in die Bilanzen zeigt, dass Landmaschinenhersteller mehr als andere Branchen in Forschung und Entwicklung investieren. Sie liegen beispielsweise im Schnitt deutlich über der Intralogistik oder den Baumaschinen. Zum anderen haben die Landmaschinenhersteller oft Kunden, die gleichzeitig Bediener und Betreiber sind. Der Landwirt oder Lohnunternehmer sitzt auch selbst auf der Maschine, hat einen rationalen Zugang zu ihr und eine emotionale Bindung.

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