Rexroth-Komponenten in der Forstwirtschaft: Zuverlässig und zukunftssicher

Wie Rexroth mitteilt, hat die Automation der Forstwirtschaft einen sehr hohen Stand erreicht. Während dieser Trend voraussichtlich anhalten wird, rücken zunehmend zwei weitere Herausforderungen in den Mittelpunkt des Interesses: Zum einen hängt die tatsächliche Produktivität des Maschinenparks von der Zuverlässigkeit und Service-Freundlichkeit aller Komponenten ab und zum anderen müssen Verbrauch und Umwelteigenschaften der Maschinen spürbar verbessert werden.

In der Forstwirtschaft ist man es gewohnt, langfristig zu denken. Der nachwachsende Rohstoff erfordert Jahrzehnte der Pflege und gezielten Kultivierung, ehe er produktiv genutzt werden kann. Genauso langfristig sind Investitionen in Maschinen und Geräte ausgerichtet, die beispielsweise das Fällen, Vorbereiten und Transportieren von Holz erleichtern. Durch ihren Einsatz hat die Forstwirtschaft in der Vergangenheit große Produktivitätsfortschritte erzielt, aber je stärker die Arbeitsabläufe auf hochmoderne Harvester und andere Arbeitsmaschinen ausgerichtet sind, desto empfindlicher reagieren sie auf technische Probleme, weil die Teams oft fern ab von Service-Stationen arbeiten.

Rexroth bietet seinen Kunden weitreichende Dienstleistungen an. So sorgt das Anwendungszentrum Forstmaschinen dafür, dass Entwickler kompetente Ansprechpartner zu allen Fragen rund um Harvester, Forwarder und Co. haben. Hier werden anwendungsspezifische Lösungen entwickelt, die genau zu den Anforderungen des jeweiligen Partners passen. Rexroth ist aber auch in 80 Ländern vertreten, um vor Ort mit den Kunden zu arbeiten. Der globale Service stellt sicher, dass beispielsweise Ersatzteile schnell und weltweit verfügbar sind. Ob in Australien, Brasilien, China, Kanada, Russland, Skandinavien oder den USA - die Forstwirtschaft findet immer einen fachkundigen Rexroth-Experten in der Nähe.

Um die Verfügbarkeit der mobilen Arbeitsmaschinen sicherzustellen, entwickeln die Hersteller Konzepte zur präventiven Fehlerdiagnostik. Das Ziel ist, Probleme zu entdecken, bevor sie auftreten. Das ist eine wichtige Ergänzung zu den ohnehin hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Qualität der Komponenten. Diese intelligente Diagnostik erfordert mehrere Überlegungen: Erstens sollte die Maschine als Gesamtsystem betrachtet werden, weil sich Dieselmotor und Hydraulik gegenseitig beeinflussen und nur gemeinsam ein realistisches Bild vom Zustand der Maschine liefern.
Genauso wichtig sind die schnelle Verfügbarkeit von Ersatzteilen und Betriebsstoffen sowie die Sicherheit einer Technologie über den gesamten Lebenszyklus der Maschine hinweg. Einzellösungen bergen manchmal die Gefahr, dass Baureihen nicht fortgeführt werden, was den langfristigen Einsatz einer Maschine in Frage stellt. Bei der Wahl der Anbieter spielt es deshalb eine wesentliche Rolle, ob die Technologie die nötige Reife und das Portfolio die erforderliche Breite besitzt, damit der Bestand über Jahre hinaus gesichert ist.

Intelligente Hydrauliksysteme verleihen Forstmaschinen die nötige Kraft, um sich durch schweres Gelände zu bewegen, Bäume zu fällen oder scheinbar mühelos in Sekundenschnelle zu entasten. Das stellt hohe Anforderungen an Hydropumpen und -motoren, die Ventile sowie das Hydrauliköl. Größtmöglichen Verschleißschutz von Hydraulik- und Schmierkreislauf-Komponenten bieten moderne Filter, die die Betriebsflüssigkeiten von Maschinen und Anlagen automatisch reinigen und eine gleichbleibende Qualität sicherstellen. Indem Schwebeteile aus dem Öl entfernt werden, richten diese im System keine Schäden an. Rexroth bietet beispielsweise spezielle Hochdruckfilter für einen Betriebsdruck von bis zu 450 bar. Ausgerichtet auf Volumenströme von über 500 l/min minimieren sie durch ihre optimierte Strömungsführung den Druckverlust. Größere Filter besitzen ein zweigeteiltes Gehäuse für den einfacheren Filterwechsel. Alle Rexroth-Filter verwenden eine optisch/mechanische Verschmutzungsanzeige, damit ein rechtzeitiger Wechsel möglich ist.

Indem man potenzielle Fehlerquellen eliminiert und den Zustand der Maschine durch Condition-Monitoring-Systeme (CMS) permanent überwacht, können viele Ausfälle verhindert werden. Die rechtzeitige Erkennung ermöglicht präventive Maßnahmen, durch die die Verfügbarkeit der Maschinen steigt. Um den Komponenten das „Sprechen“ beizubringen, müssen sie allerdings zunächst „intelligent“ gemacht werden. Ein Ansatzpunkt hierfür ist die Integration von dezentralen Elektroniken direkt in die einzelnen Komponenten. Eine solche, häufig On-Board-Elektronik (OBE) genannte Intelligenz verwendet in der Komponente verbaute Sensoren, die vor Ort wichtige Daten erheben und an die zentrale Steuerung weiterleiten. Diese kontrolliert alle Antriebssysteme und sorgt für das optimale Zusammenspiel aller Komponenten. Auf dem Display sieht der Anwender die Informationen, die er für seine Arbeit benötigt. Zeichnet sich ein Problem ab, kann die Steuerung den Fahrer oder das Wartungspersonal durch gezielte Hinweise im Display rechtzeitig warnen.

Die integrierte Elektronik der Axialkolben-Verstellmotoren der Baureihe A4VG-OBE von Rexroth überwacht beispielsweise Schwenkwinkel, Druck, Temperatur und Drehzahl. Die Informationen werden via CAN-Bus an die Steuerung weitergeleitet. Für den Entwickler fällt somit kein zusätzlicher Aufwand an, um wesentliche Leistungsdaten beim Betrieb zu ermitteln. Außerdem erlaubt ein integrierter Speicher, wesentliche Informationen zum jeweiligen Modell zu hinterlegen. Hier kann der komplette Lebenslauf dokumentiert werden, damit Servicekräfte technische Daten, Nutzungsdauer oder Informationen zu vorherigen Reparaturen direkt auslesen können.

Robuste und flexible Elektronik ist die Voraussetzung, damit aus intelligenten Einzelsystemen eine Einheit wird, die dem Anwender einen spürbaren Nutzen bringt. Rexroth bietet deshalb einen kompletten Baukasten mit Steuergeräten, Sensoren, Displays und nützlichen Peripheriegeräten, etwa Kameras, die dem Fahrer den Blick auf schwer zugängliche Stellen ermöglichen, an.
Das BODAS-System ist auf die Hydraulik- und Getriebetechnik von mobilen Arbeitsmaschinen abgestimmt, um eine kurze Entwicklungsdauer sicherzustellen. Die gesamte Elektronik ist sorgfältig für

die oft extremen Arbeitsbedingungen in der freien Natur ausgelegt. Hitze, Kälte, Vibrationen, Schock oder elektromagnetische Strahlung sollen ihr nichts anhaben können; die Herkunft aus dem Bosch Automotive Bereich garantiert die hohen Qualitätsanforderungen.

Das gezielte Zusammenspiel der Komponenten ist laut Rexroth eine Voraussetzung, um die künftigen Umweltnormen für mobile Arbeitsmaschinen einhalten zu können. Die Umweltbehörden aus den USA und der EU haben sich mit den TIER- beziehungsweise EURO-Normen auf einen Zeitplan geeinigt, wie bis 2015 die Umweltbelastung durch sogenannte Non-Road-Vehicles gesenkt werden soll.
Im Vordergrund steht zunächst, wie bei PKW, die Reduzierung des Stickstoffoxid-Ausstoßes (NOx). Strengere Grenzwerte für Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Ruß-Partikel folgen in den weiteren Schritten. Von den Herstellern erfordert dies eine genaue Abwägung, mit welcher Strategie sie die Leistungsanforderungen der Maschinen mit den Umweltschutzanforderung vereinbaren wollen. Dies ist technisch keine triviale Herausforderung, weil je nach Motorgröße beispielsweise die Stickoxid-Emissionen um bis zu 93 Prozent gesenkt werden müssen. Bei den Partikeln existierten früher teilweise keine Grenzwerte, während in der kommenden TIER IV-Regelung maximal 0,02 g/kWh zulässig sind.
Es zeichnet sich ab, dass dies wahrscheinlich nicht allein mit innermotorischen Maßnahmen zu erreichen ist. Vielmehr müssen zusätzliche Systeme zur Abgasnachbehandlung eingesetzt werden. Hier bieten sich verschiedene Lösungen an, die je nach Strategie des Herstellers ausgewählt werden müssen. Denn jedes System bietet unterschiedliche Vor- und Nachteile. Gemeinsam ist jedoch allen, dass das Design der kompletten Antriebseinheit überarbeitet werden muss - alleine schon, weil der Platzbedarf durch die zusätzlichen Komponenten steigt.

Durch die innermotorischen Maßnahmen zur Erreichung der neuen Emissionsrichtlinien steigt zudem der Bedarf an Kühlleistung. Zum einen bedeutet dies, dass zukünftig die Kühlmodule voraussichtlich größer werden, zum anderen dass ihnen weniger Einbauraum in der Nähe des Dieselmotors zur Verfügung steht. Das Kühlmodul inklusive Lüfterrad muss daher an einer anderen Stelle im Fahrzeug eingebaut werden, was einen direkten Antrieb des Lüfterrades unmöglich macht. Eine Lösung bietet hier der Einsatz eines hydraulischen Lüfterantriebs. Dieser ermöglicht dem Fahrzeughersteller, das Kühlmodul unabhängig vom Dieselmotor im Fahrzeug zu platzieren.
Für eine optimale Verbrennung müssen die neuen Dieselmotoren ein enges Temperaturfenster einhalten. Auch hier hat ein hydraulischer Lüfterantrieb Vorteile, denn er kann unabhängig von der Dieseldrehzahl Einfluss auf die Kühlung nehmen, um den Dieselmotor optimal zu betreiben. Dies geschieht automatisch auf Energie sparende Weise. Denn im Vergleich zum über Riemen angetriebenen Lüfter, der permanent läuft und Energie verbraucht, arbeitet die hydraulische Variante nur, wenn tatsächlich Kühlung benötigt wird und ist damit wesentlich energieeffizienter.