Dezentrale Hydraulik II

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Motivation

In mobilen Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel Baggern, wird die hydraulische Leistung üblicherweise von einer zentralen Druckversorgung über eine oder mehrere Pumpen im Fahrzeug bereitgestellt. Die über Schlauch- und Rohrleitungen mit der Druckversorgung verbundenen Aktuatoren werden dabei zentral über Ventile angesteuert. Durch die zentrale Druckversorgung und Ventile, sowie durch Schlauch- und Rohrleitungen entstehen Verluste, die den Wirkungsgrad schmälern. Dezentrale Hydraulikeinheiten, in denen jeder Aktuator eine separate Druckversorgung besitzt, versprechen mit kurzen Leitungen und effizienter Ansteuerung eine Steigerung des Wirkungsgrades. Im Rahmen der Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen erlauben Elektro-Hydraulische Kompaktachsen (EHA) eine leistungsstarke Druckversorgung mit hohem Wirkungsgrad. In einem Vorgängerprojekt wurde eine entsprechende EHA, im Hinblick auf einen möglichst kleinen Bauraum, mit High-Speed Komponenten (Motor und Innenzahnradpumpe) erfolgreich realisiert. Für den Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen sind die aktuell existierenden EHA-Konzepte jedoch immer noch zu groß und zu schwer.

Forschungsziele

Im Rahmen des Forschungsprojektes Dezentrale Hydraulik II ist die Weiterentwicklung der EHA des Vorgängerprojektes geplant, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Über die Reduktion von Bauraum und Gewicht soll die Attraktivität für den Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen gefördert werden. Das soll einerseits über die Reversierbarkeit der High-Speed-Innenzahnradpumpe und den damit eingesparten Steuerungselementen verfolgt werden. Andererseits soll ein höherer funktionaler Integrationsgrad der Komponenten dazu beitragen. Über eine systematische und modellbasierte Funktions- und Komponentenintegration soll eine integrale Produktarchitektur mit hoher Leistungsdichte entwickelt werden. Dafür sollen mögliche Systemarchitekturen der EHA, bestehend aus Funktions-, Prinziplösungs- und Produktstrukturen modelliert und hinsichtlich des Gewichtes, des Bauraums sowie der Kosten analysiert und optimiert werden. Dafür wird die Systemarchitektur der EHA mit entsprechenden Modellen für die Bestimmung von Gewicht, Bauraum und Kosten verknüpft. Zusätzlich soll das Potenzial des Generative Designs und der Topologieoptimierung für eine weitere Steigerung der Leistungsdichte untersucht werden.

Projektdauer

01.05.2022 - 31.10.2024

 

Verbundpartner:

• Institut für fluidtechnische Antriebe und Systeme (IFAS) der RWTH Aachen University

 

Assoziierte Partner:

• Volvo Contruction Equipment Germany GmbH
• Komatsu Hanomag GmbH
• Bauer Maschinen GmbH
• Fluitronics GmbH
• Eckerle Industrie Electronik GmbH
• Wilhelm Hoven Maschinenfabrik GmbH & Co
• Bruno Volkmann Elektromaschinenbau GmbH
• Fluidon Gesellschaft für Fluidtechnik mbH
• IST GmbH
• Lasco Umformtechnik GmbH
• Sander Messtechnik GmbH

 

Das Projekt wird gefördert durch:

• Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

 

 

Projektträger:

• Forschungskuratorium Maschinenbau e.V. – FKM (AiF)