Maschinen konstruieren mit 4-bar-Standardbetriebsdruck

Bis zu 29 % der Energiekosten sparen mit Minimierung des Drucks von 7 auf 4 bar

Maschinenhersteller konstruieren ihre pneumatischen Systeme in der Regel für einen Betriebsdruck von 7 bar. Allerdings könnten Anlagenbetreiber ihre Energiekosten in manchen Fällen um bis zu 29 % senken, wenn Hersteller den Druck auf 4 bar reduzieren. Um ein solch erstrebenswertes Ergebnis zu erzielen, wenden sich immer mehr Maschinenhersteller an die Expertinnen und Experten bei SMC. Sie verfügen über das notwendige Know-how und die Produkte, um das theoretische Konzept in die Tat umzusetzen.

Die Umstellung auf 4-bar-Standardbetriebsdruck ist in einigen grossen Produktionsbetrieben bereits im Gange. Auch wenn das Konzept sich noch nicht flächendeckend durchgesetzt hat, wird es sich in nicht allzu ferner Zukunft durchsetzen, weil einschlägige Vorschriften regelmässig nachgeschärft werden und der Ruf der Öffentlichkeit nach mehr Energieeffizienz in der Industrie immer lauter wird. Vor diesem Hintergrund tun Hersteller gut daran, sich auf den kommenden Druckstandard von 4 bar vorzubereiten.

Antriebe: Volle Kraft voraus

Wenn man eine Maschine von Grund auf neu entwickelt, ist es sinnvoll, mit der Komponente zu beginnen, die das Konstrukt überhaupt erst zum Laufen bringt, dem Antrieb. Er ist in der Regel auch das Element, das bei niedrigerem Druck nicht optimal oder mitunter gar nicht funktioniert.

Zwei Variablen sind entscheidend: Kraft und Geschwindigkeit. Erfahrungsgemäss funktionieren Antriebe in den meisten horizontalen Anwendungen mit einem niedrigeren Versorgungsdruck, weil sie nur gegen die Reibung und nicht gegen Kräfte arbeiten. Folglich werden Antriebe für den Einsatz in horizontaler Ausrichtung meist so dimensioniert, dass sie eine bestimmte Geschwindigkeit erreichen.

Lokal höhere Drücke bereitstellen mit Druckverstärker der SMC Serie VBA

Bei vertikalen Anwendungen sieht es etwas anders aus – der Zylinderdruck muss den Lastdruck überwinden. Wenn der Druck bei vertikalen Anwendungen auf 4 bar reduziert wird, kann es sein, dass ein Antrieb mit grösserem Kolbendurchmesser verwendet werden muss, um die erforderliche Kraft zu gewährleisten. Wenn die Verwendung grösserer Kolbendurchmesser aus Platzgründen problematisch ist, können Druckverstärker der SMC Serie VBA das erforderliche Druckniveau in diesem Teil der Anwendung lokal bereitstellen – ohne dass der Druck in der Hauptleitung erhöht werden muss. Damit ist die ursprünglich geplante Antriebsgrösse verwendbar.

Eine weitere Lösung ist, auf besonders kompakte und leichte Antriebslösungen zu setzen: SMC stellt kompaktere Zylinderlösungen als andere Anbieter bereit. Diese Produkte zeichnen sich ausserdem durch einen niedrigeren Mindestbetriebsdruck und eine Reihe von Energiesparkonzepten aus. Die dritte Option: eine andere Technologie, z. B. einen Doppelkraftzylinder verwenden.

Ventile: Alles unter Kontrolle

Die Geschwindigkeit des Antriebs hängt weniger von der Höhe des Drucks als vom Luftstrom ab. Wird eine höhere Geschwindigkeit benötigt, ist das über das Ventil regelbar. Wenn der Zylinderkolben und die Kraft definiert sind, kann man die Ventilgrösse auswählen. SMC bietet Wege- und Prozessventile mit minimalem Stromverbrauch, was sie ideal für den Einsatz bei 4 bar macht.

Vakuumeinheiten: Bei niedrigem Druck am effizientesten

Die Orientierung von SMC am neuen 4-bar-Standard zeigt sich auch bei den Vakuumeinheiten, die bei geringem Betriebsdruck am besten funktionieren (maximale Effizienz). Mit 4 bar erreicht man den nötigen Vakuumdruck, um ein Bauteil oder Produkt sicher zu halten. Jenseits dieses Wertes wird Luft (und Geld) verschwendet, und die Effizienz der Vakuumeinheit nimmt ab. Erhöht man den Druck, ist das Ergebnis also nicht mehr Kraft oder Geschwindigkeit, sondern Ineffizienz.

Da Druckregler den Druck am Ort der Verwendung regeln, können sie bei der Umstellung auf 4 bar eine gute Hilfe sein. Sie können eingesetzt werden, um den Druck an gewissen Punkten noch weiter zu senken. Dies können zum Beispiel Gebläse- oder Vakuumanwendungen sein, die der Maschine noch mehr Energieeffizienz verleihen. Jeder kleine Zugewinn steigert die Gesamteffizienz.

Obwohl ein Druckregler im 4-bar-Konzept keine direkte Rolle spielt, kann er sich auf lange Sicht als vorteilhaft erweisen. Wenn man zum Beispiel eine Maschine für 4 bar konstruiert, muss man den Druck überwachen, weil der Spielraum gering ist. In erster Linie dient die Drucküberwachung als Kontrollmassnahme, damit die Maschine die benötigten 4 bar erhält. Darüber hinaus können Druckregler dazu beitragen, den Luftverbrauch zu überwachen und eventuelle Druckverluste zu erkennen. Leckagen kann sich nämlich keine Maschine leisten, schon gar nicht bei 4 bar.

Die Zukunft mit 4 bar

Maschinenhersteller sollten Anlagenbetreibern raten, Maschinen mit 4 bar Betriebsdruck einzusetzen, um künftig wettbewerbsfähig zu bleiben. Bei der Entwicklung von Maschinen für diesen Betriebsdruck liefert das Expertenteam von SMC sowohl für den Maschinenhersteller als auch für den Anwender das bestmögliche Ergebnis. Durch eine frühzeitige Einbindung in das Projekt kann jede pneumatische Komponente passend dimensioniert und sichergestellt werden, dass sie weniger Energie verbraucht – ganz ohne Leistungseinbussen.  Auch Nachrüstungsprojekte profitieren übrigens von diesem Ansatz.