Blitzumfrage 2017 - Banner
Pneumatische Systeme

Industriebedarf

Die Zukunft pneumatischer Systeme: Wohin führt der Weg in der Pneumatik?

Auf dem Weg zur Industrie 4.0 erscheint Luft als Medium zur Signal- und Kraftübertragung altmodisch. Dabei haben pneumatische Systeme große Vorteile. Sie sind günstig, leicht instand zu halten, widerstandsfähig und schnell. Dementsprechend weit verbreitet sind sie in einer Vielzahl industrieller Anwendungen. Damit Pneumatik auch in Zukunft eine Rolle spielt, braucht es jedoch Innovationen. Erfahren Sie, was pneumatische Systeme in Zukunft leisten müssen und welche innovativen Lösungen es schon heute gibt. 

Pneumatik auf dem Weg zur Industrie 4.0

Pneumatik eignet sich sowohl zur Signal- als auch zur Kraftübertragung. Binäre Schaltungen lassen sich ausgezeichnet mit pneumatischen Systemen erstellen, selbst wenn große Kräfte anliegen. Denn Luft ist im Gegensatz zu Fluiden komprimierbar. Ein zu hoher Druck auf Pneumatikkolben führt deshalb selten zu Beschädigungen des Bauteils, was die hohe Widerstandsfähigkeit von pneumatischen Systemen erklärt. Auch Leckagen sind unbedenklich, da das Übertragungsmedium in der Regel Luft ist. In zahlreichen industriellen Anwendungen kommen pneumatische Systeme deshalb zur Signal- und Kraftübertragung zum Einsatz. Gleichzeitig schreitet die Automatisierung der Produktion immer weiter fort. Hier sind elektromechanische Systeme im Vorteil, doch auch Pneumatik wird immer häufiger erfolgreich in Anlagen der sogenannten Industrie 4.0 eingesetzt. 

Entscheidend auf dem Weg zur Industrie 4.0: Pneumatik mit antizipierter Instandhaltung

Damit Prozesse tatsächlich selbstständig ablaufen, braucht es intelligente Komponenten sowie schnelle Netzwerke. Soll Pneumatik auch in Zukunft eine Rolle in der Automatisierung spielen, dann müssen Zylinder, Schaltungen und andere Bauteile fit für die vierte industrielle Revolution gemacht werden. Tatsächlich haben einige Hersteller bereits auf diese Anforderungen reagiert. Die Kommunikation der einzelnen Bauteile untereinander steht dabei im Mittelpunkt. Denn damit Anlagen vollautomatisiert arbeiten, müssen alle Komponenten in der Lage sein, miteinander zu kommunizieren und ihre Arbeitsschritte aufeinander abzustimmen. Zunehmend bieten Hersteller deshalb pneumatische Komponenten mit integrierter Sensorik an, wodurch sich pneumatische Prozesse nahtlos in automatisierte Anlagen integrieren lassen. Ein Beispiel sind moderne Zylinder, die ihre Schaltvorgänge selbstständig zählen. Im Kontext von Industrie 4.0 hat dies einen wichtigen Nutzen. So arbeiten vollautomatisierte Systeme nur dann autark, wenn sie in der Lage sind, ihre Betriebsbereitschaft selbst zu monitoren. Überschreitet ein Bauteil eine kritische Anzahl an Arbeitsvorgängen, werden entsprechende Maßnahmen zur Instandhaltung des betreffenden Bauteils initiiert. Diese sogenannte antizipierte Instandhaltung ist eine wichtige Säule auf dem Weg zur Industrie 4.0. Pneumatische Komponenten wie Zylinder, die ihre Schaltvorgänge selbstständig zählen und an die Steuerungseinheit kommunizieren, werden diesen neuen Anforderungen gerecht. 

An Modularisierung führt in der Pneumatik kein Weg vorbei

Auch größtmögliche Flexibilität ist ein Ziel von Industrie 4.0. Fertigungsanlagen sollen möglichst automatisch und ohne Zeitverlust auf neue Produkte umgestellt werden können. Der Trend geht deshalb zur Modularisierung. Für die Hersteller von pneumatischen Systemen bedeutet dies eine große Herausforderung, da sich die Leitungen nicht ohne Weiteres vergrößern oder verkleinern lassen. So haben bereits kleine Veränderungen in pneumatischen Systemen Einfluss auf die Energieeffizienz der Anlage. Das heißt, ein pneumatisches System, das für Anwendung A effizient arbeitet, wird bei einer Umstellung der Fertigung auf Anwendung B möglicherweise an Effizienz einbüßen. Die Abhängigkeiten der einzelnen Komponenten in pneumatischen Systemen untereinander sind sehr hoch und erschweren die Modularisierung. Dennoch bieten einigen Hersteller bereits heute intelligente Module, die die Integration von Pneumatik in automatisierte Systeme ermöglichen und ihre Flexibilität sogar erhöhen. Möglich machen dies zum Beispiel neue Ventilgenerationen und Ventilinseln, bei denen verschiedene Ventile mit unterschiedlichem Durchfluss in einem Modul bereitgestellt werden. Immer kleinere Ventile haben den Weg zu solchen Lösungen geebnet. Mit wenigen Handschritten können Fertigungsanlagen somit an wechselnde Anforderungen angepasst werden. Erhältlich sind entsprechende Systeme unter anderem beim italienischen Hersteller Metal Work und bei Aventics, dem Nachfolger von Bosch Rexroth. Um solche Lösungen letztlich in übergeordnete Systeme einzufügen, wird auch die Elektronik von Pneumatiksystemen zunehmend an die Anforderungen der Industrie 4.0 angepasst. Die Flexibilität ergibt sich außerdem aus der Möglichkeit, die Module nicht mehr zentral mit dem Schaltschrank, sondern dezentral zu verbinden. Dies senkt den Installationsaufwand und bietet Raum für Erweiterungen mit zusätzlichen Ventilen. Abgerundet werden solche modernen Systeme durch die Ausstattung mit allen gängigen Schnittstellen und Protokollen. Kunden können somit flexible pneumatische Systeme nach dem Baukastenprinzip zusammenstellen. 

Miniaturisierung und Energieeffizienz

Wie in den meisten technischen Bereichen werden die Lösungen immer kleiner, sofern dies Vorteile für die Anwender mit sich bringt. In pneumatischen Systemen gibt es in dieser Hinsicht große Erfolge. Schon heute existieren Pilotventile von der Größe einer 5-Cent-Münze. Für die Zukunft arbeiten Ingenieure an noch kleineren Ventilen. Geforscht wird etwa an Mikroventilen, die durch Einätzen in Silizium entstehen. Damit nähert man sich in der Pneumatik dem Nanobereich immer weiter an und eröffnet zunehmend neue Anwendungsfelder für die Technologie. In herkömmlichen Pneumatiksystemen spielt neben der Vernetzung die Energieeffizienz eine große Rolle. Gerade im Hinblick auf modulare Lösungen gibt es in diesem Bereich große Herausforderungen, da ein ungünstig konfiguriertes System deutlich weniger energieeffizient arbeitet als ein System in optimaler Konfiguration. Viel hängt bereits heute vom Installateur ab: Häufig sind Leitungen schlicht zu groß dimensioniert, da die zur Verfügung stehenden Auslegungstools nicht ausreichend genutzt werden. Um pneumatische Systeme zukunftssicher zu machen, sind also nicht nur die Hersteller gefragt, wenngleich ihre Beratung in diesem Bereich unverzichtbar ist. So lassen sich beispielsweise bereits durch den Einsatz eines 3/2-Ventils zusammen mit einer intelligenten Systemsteuerung hohe Energieeinsparungen gegenüber einer 5/2-Schaltung erreichen. Der Vorteil einer solchen durchdachten Systemkonfiguration muss sich nur weiter verbreiten. 

Eine altbewährte Technik, die auch in Zukunft eine Rolle spielen wird

Obwohl Pneumatik schon seit etlichen Jahrzehnten verwendet wird, wird sie auch in den digitalen Fabriken der Zukunft viele Aufgaben übernehmen können. Schon heute sind Hersteller mit immer kleineren Schaltungen und intelligenten Steuerungen auf dem richtigen Weg. Energieeffizienz erreicht Pneumatik schon heute durch optimale Konfigurationen.

 Zurück zur Übersicht