Handhabungstechnik: Alternative zum Energiefresser Druckluft

Handhabungstechnik

Alternative zum Energiefresser Druckluft

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Der Maschinenbauer eta|opt stellt einen druckluftlosen Vakuumerzeuger für Handhabungsaufgaben in der Robotik vor.

Das dezentrale Vakuum in den Betrieben wird üblicherweise mit druckluftbetriebenen Vakuumejektoren erzeugt. Dieser gängigen Praxis wollen die Spezialisten aus Kassel mit ihrer eingereichten Lösung eine echte Alternative entgegenstellen und die anstehenden Aufgaben in der Industrie ohne Druckluft lösen. Ein interessanter Ansatz, denn Druckluft verschlingt viel Geld und noch mehr Energie. Das Prinzip ist einfach: Eine Kolbenstange, die an einen Balg angebunden ist, wird von einem elektromechanischen Linearantrieb bewegt. Der Balg ist entweder direkt oder indirekt über einen Schlauch mit einem handelsüblichen Sauger für Vakuum-Anwendungen verbunden. Durch Auf- und Abwärtsbewegungen der Kolbenstange kann das Volumen des Balges vergrößert oder verkleinert werden. Damit lässt sich ein Vakuum bis hin zum Sauger erzeugen.
Für den Anwender ist das eine interessante Alternative, denn die Erzeugung von Druckluft nimmt in der Industrie nicht weniger als 20 % der Gesamtenergiekosten ein. Druckluft ist nach den Elektromotoren und Pumpen die Nummer drei unter den Energiefressern in der Industrie und liegt deutlich vor anderen Verbrauchern wie Lüftungsanlagen, Wärmeversorgung und Beleuchtung. Nicht weniger als 16 TWh werden jedes Jahr in Deutschland verbraucht, um die benötigte Druckluft bereitzustellen. Mit der neuen Technik der Spezialisten aus Kassel können die Unternehmen ihren Bedarf an Druckluft reduzieren und damit einen Teil zur Energiewende beitragen.
Und nicht zuletzt kann der Anwender auch seine Energiekosten drücken, denn der Wirkungsgrad bei Druckluft beträgt lediglich 10 %. Die Balgpumpe, die bei der Lösung aus Kassel zum Einsatz kommt, braucht ausschließlich elektrische Energie für den Linearantrieb und der arbeitet berührungslos mit einem hohen Wirkungsgrad. Unterm Strich ergibt sich für den Anwender nach eigenen Angaben eine Energieeinsparung von etwa 65 %. Entsprechend reduzieren sich natürlich auch die CO2-Emissionen.
Mit dem druckluftlosen Vakuumerzeuger lassen sich autonom und autark arbeitende Robotersysteme mit Vakuumaufgaben realisieren, bei denen zum Beispiel Produkte mit durchlässiger oder poröser Oberfläche gehandhabt werden. In der Praxis lassen sich je nach Anwendung unterschiedlich viele Sauger verwenden und somit verschiedene Gewichte managen. So können zum Beispiel acht Sauger mit einem Durchmesser von je 30 mm Produkte mit einem maximalen Gewicht von 19 kg heben. Da am Arbeitsplatz kein Druckluftanschluss mehr gebraucht wird, sind speziell bei der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter mehr Freiheitsgrade möglich. Der Anwender hat zudem mehr Freiheit bei der Standortwahl und kann auch mobile Systeme installieren. Nicht zuletzt hat eine Lösung ohne Druckluft ergonomische Vorteile für die Werker, denn die Geräuschbelastung am Arbeitsplatz sinkt um rund 30 dB.
Bei der eingereichten Lösung wird nach eigenen Angaben ein einfaches physikalisches Funktionsprinzip mit einer innovativen Idee kombiniert. Mit einem Brückenschlag zwischen Elektromechanik und Pneumatik stellen die Kassler eine Schlüsseltechnik für die druckluftlose Fabrik zur Verfügung. Neben Messeaufbauten und Demonstratoren gibt es bereits aktuelle Anwendungen bei Maschinenbauern und Automobilherstellern.
Das Unternehmen eta|opt wurde 2015 durch den heutigen Geschäftsführer Christoph Pohl als Spin-off aus dem Fachgebiet „Umweltgerechte Produkte und Prozesse“ der Universität Kassel gegründet. Pohl hat im Rahmen seiner Promotion die patentierte Technik der Saug-Hebevorrichtung entwickelt. Das Unternehmen hat seinen Sitz im Science Park in Kassel. Ein dynamisches Team von Mitarbeitern verfolgt dabei das hoch gesteckte Ziel, den Markt der Druckluftsubstitution zu revolutionieren.

„Das Know-how steckt im Detail“

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Herr Pohl, Sie wollen mit Ihrem Produkt eta|vac die Druckluft aus den Fabriken verbannen. Gibt es eine vergleichbare Entwicklung auf dem Markt?
Die Technik der Saug-Hebevorrichtung ist patentiert und im Technologiepfad konkurrenzlos. Allerdings konkurrieren wir mit unseren Produkten in der Anwendung mit konventionellen Techniken wie den druckluftbetriebenen Vakuum-Ejektoren. Zum Beispiel beim Heben eines Blechs. Aber mit unserer Technik sind wir ein Vorreiter.
Die Lösung besticht durch Einfachheit. Gab es während der Entwicklung trotzdem eine technische Hürde, die zu meistern war, einen Knackpunkt?
Das physikalische Grundprinzip ist in der Tat einfach, allerdings steckt viel Know-how im Detail. So war die Entwicklung des Balges hinsichtlich Geometrie und Material ein langer Weg. Auch die Integration der richtigen Antriebstechnik war nicht ganz trivial. Unsere Technik liefert Daten aus dem Vakuumprozess und dies macht das einfache Prinzip am Ende doch deutlich komplexer.
Welche Anwendungen bieten sich für Ihre druckluftlose Technik an? Welche Produkte und Materialien gehen besonders gut?
Bei unserer Saug-Hebevorrichtung wollen wir nur so viel Vakuum erzeugen, wie für den Prozess unbedingt notwendig ist. Das gilt auch für den Unterdrucks. Daher sind unsere Produkte prädestiniert für glatte und undurchlässige Oberflächen wie Kunststoff, Blech oder Holz. Sehr gut eignet sich auch Pappe im Bereich der Verpackungstechnik.
Wo sind die Grenzen? Bei welchen Anwendungen müssen Sie passen und dem Kunden zu konventionellen Vakuumejektoren raten?
Für poröse oder durchlässige Materialien ist unsere Technik nicht geeignet. Hier ist meist ein hoher Unterdruck und somit ein hoher Vakuumvolumenstrom notwendig, um die Produkte zu handhaben.
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