Maschinenbauer konstruieren ihre pneumatischen Maschinen und Geräte in der Regel für einen Betriebsdruck von 7 bar. Die Erfahrung zeigt jedoch: Endanwender dieser Maschinen können ihre Energiekosten in manchen Fällen um bis zu 29 % senken, wenn Hersteller den Druck auf 4 bar reduzieren. Viele einfache Massnahmen führen zum Ziel.

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 in nicht allzu ferner Zukunft zur Norm, weil Vorschriften regelmässig nachgeschärft werden und der Ruf der Öffentlichkeit nach mehr Energieeffizienz in der Industrie immer lauter wird. Vor diesem Hintergrund tun Maschinenbauer gut daran, sich auf den Druckstandard von 4 bar vorzubereiten. Obwohl die meisten Maschinenkomponenten auch bei 4 bar noch funktionieren, müssen einige genau überwacht werden, um ihre Funktion sicherzustellen.

Es ist 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. Pneumatische Antriebe funktionieren 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.

Bei vertikalen Anwendungen sieht es etwas anders aus – der Zylinderdruck muss den Lastdruck überwinden. Wenn der Druck hier 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 Serie VBA von SMC 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.

J-Products von SMC sparen Gewicht und Platz, bei einem reduzierten Mindestbetriebsdruck. (Bild: SMC)

Wenn der Einsatz bei 4 bar einen grösseren Kolben erfordert, werden die zusätzlichen Kosten durch die Einsparungen beim Luftverbrauch ausgeglichen. Eine Herausforderung bleibt jedoch der verfügbare Platz. Was ist, wenn ein Zylinder mit einem grösseren Kolben nicht in den vorgesehenen Bauraum passt? Genau dazu stellt SMC kompaktere Zylinderlösungen als andere Anbieter bereit. Die Produkte benötigen einen niedrigeren Mindestbetriebsdruck und sind optimiert hinsichtlich Platzverbrauch und Gewicht. Die dritte Option wäre, einen Doppelkraftzylinder zu verwenden.

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. Auch hier bietet SMC Wege- und Prozessventile mit minimalem Stromverbrauch, was sie ideal für den Einsatz bei 4 bar macht.

Die Orientierung von SMC am neuen 4-bar-Standard zeigt sich auch bei den Vakuumeinheiten, die tatsächlich bei geringem Betriebsdruck am besten funktionieren. Mit 4 bar erreichen sie 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.

Bei Vakuumerzeugern setzt SMC auf den 4 bar Standard. (Bild: SMC)

Wenn man eine Maschine für 4 bar konstruiert, muss man den Druck mit Sensoren überwachen, weil der Spielraum gering ist. In erster Linie dient die Drucküberwachung als Kontrollmassnahme, damit die Maschine die benötigten 4 bar erhält. Luftleckagen kann sich nämlich keine Maschine leisten, schon gar nicht bei 4 bar.

Maschinenbauer sollten Endanwendern 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 Maschinenbauer als auch für den Endanwender das bestmögliche Ergebnis.

Wichtige Bausteine auf dem Web zur «4 bar factory». (Bild: SMC)

Durch eine frühzeitige Einbindung der Pneumatik-Spezialisten können Komponenten passend dimensioniert werden, damit sie weniger Energie verbrauchen – ganz ohne Leistungseinbussen. <<

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