Welche Veränderungen und Neuheiten es bei Hänchen gibt

Alle zwei Jahre lädt der Hydraulikspezialist Hänchen nach Ostfildern zum Pressegespräch, bei dem Neuheiten immer garantiert sind – doch diesmal hatte das Unternehmen auch strukturelle Veränderungen zu berichten. Was hatten Geschäftsführerin Tanja Hänchen, Bereichsleiter Forschung und Innovation Klaus Wagner und die Marketingleiterin Sarah Bässler also diesmal als Überraschung im Ärmel? Konstruktion & Entwicklung war in Ostfildern-Ruit (bei Stuttgart) dabei, als die Neuerungen einem ausgewählten Kreis an Fachjournalistinnen und -journalisten vorgestellt wurden.

Schon früh hat der Hydraulikspezialist Hänchen erkannt, dass es gilt, über den Tellerrand hinauszuschauen. So entstanden neben den Hydraulikzylindern, Druck- und Medienwandlern bald auch die hydraulischen Sicherheitsklemmen (Ratio-Clamp), die Antriebssysteme nebst Steuerungen (Ratio-Drive) sowie ganze Prüfmaschinen und bald auch Carbon-/Metallbauteile aus dem sogenannten H-CFK (mittels eines selbst weiterentwickelten ­Fertigungsverfahrens, das die unlösbare Integration von Metallbauteilen in ein H-CFK-Bauteil erlaubt ohne diese nachträglich einzukleben) und nicht zuletzt Maschinenbauteile und dort besonders hervorzuheben die „revolutionäre“ Dichtung Servoseal – auch diese Dichtung hat einen Ring aus H-CFK.

Geschäftsführerin Tanja Hänchen konnte einiges berichten, denn in den letzten zwei Jahren seit der letzten Fachpressekonferenz hat sich bei Hänchen organisatorisch wie technisch viel getan. „Wichtige Umstrukturierungen haben wir im Bereich Konstruktion und Entwicklung vorgenommen, von dem wir den neuen Bereich Forschung & Innovationen abgespalten haben, unter Leitung von Klaus Wagner. Damit wollten wir klar den Fokus auf Neuentwicklungen legen und schneller werden, was die Innovationen angeht.“

Doch damit nicht genug: Auch im Bereich der Material- und Bauteile-Sparte hat Hänchen umstrukturiert. „Wir wollten unsere Kunden direkt mit unseren H-CFK-Experten zusammenbringen, damit die Kunden eine wirklich fundierte Fachberatung erhalten. Dazu haben wir diesen Bereich Anfang des Jahres 2019 umgestellt. Das hat sich schon jetzt sehr bewährt.“ Geschäftsführerin Tanja Hänchen nannte explizit als einen Indikator für das vermehrte Interesse an der Optimierung von Produkten und Neuentwicklungen der Kunden – beispielsweise mittels H-CFK-Komponenten – die derzeitige „ruhige“ ­Konjunkturlage. „Die Leute haben nun mehr Zeit, um sich mit neuen Ideen zu befassen und sie nehmen sich die Zeit, um neue Wege zu gehen. Davon profitiert sehr unsere H-CFK-Thematik“, so Tanja Hänchen.

Natürlich trifft die Konjunktur auch ihr eigenes Unternehmen: „Seit August 2019 ist der Auftragseingang spürbar zurückgegangen.“ Doch durch die immer breitere Aufstellung und die Investitionen in Innovation und neue Technologien kann das Unternehmen (noch) sehr viel abfedern. Die Marketingleiterin Sarah Bässler konnte an diese Thematik nahtlos anknüpfen und hatte dazu gleich sechs aktuelle Projekte aus dem H-CFK-Bereich parat: „Es dauert erfahrungsgemäß zwischen 5 bis 10 Jahren, bis sich eine Technologie behaupten kann. Fünf Jahre sind seit den Anfängen unserer H-CFK-Bauteileentwicklung fast vorbei und wir erleben gerade, dass dieses Thema schon greift. Es ist nicht nur einfach ein Karbonbauteil, das wir herstellen, sondern eine hochfeste Verbindung mit Metallbauteilen“, betont Sarah Bässler. Übrigens, das H vor dem CFK steht auch für Hänchen, aber nicht nur: „Das H steht auch für die hochfeste Verbindung mit Metallkomponenten und für die harte Oberfläche, die wir selbst entwickelt haben – damals zunächst für den Einsatz als Hydraulikzylinder- und Kolbenstange.“ Doch die Anwendungen für H-CFK gehen inzwischen weit über die ursprünglich angedachten Einsatzfelder hinaus, wie Sarah Bässler an einer beeindruckenden Vielfalt an aktuellen H-CFK-Projekten deutlich machte.

1. Helikopterprüfstand
   Eine Anwendung, die die ursprüngliche Idee von Hänchen für den Einsatz von H-CFK aufgreift, sind die Leichtbau-Prüfzylinder aus H-CFK (Zylinder und – Kolbenstange) für einen Helikopterprüfstand in Australien. Hier müssen die Komponenten auf einer bewegten Plattform möglichst leicht sein (die H-CFK-Hydraulikzylinder wiegen 35 kg das Stück statt 144 kg, wie ihre Pendants aus Stahl).
2. Luftfahrtindustrie
   An der Universität in Peking ist ein weiterer H-CFK-Leichtbauzylinder für einen Prüfstand für die Luftfahrtindustrie im Einsatz. Auch in diesem Beispiel ging es den chinesischen Kunden explizit um die Reduzierung bewegter Massen.
3. PKW-Innenverkleidungen
   Ein weiteres Einsatzbeispiel für die H-CFK­Komponenten von Hänchen kommt aus der Handhabungstechnik für PKW-Innenverkleidungen. Hier wird das Material jedoch völlig anders eingesetzt als in den beiden vorangegangenen Beispielen. Bei dem PKW-Innenverkleidungs-Hersteller werden bis zu 5,5 m lange Hohlwellen vom Personal gehandhabt, auf denen ein Fließ abgerollt wird. Diese Wellen dürfen ein Gewicht von 20 kg nicht überschreiten, damit die Mitarbeiter diese Stangen tragen und einsetzen können. Stahlwellen dieser Größe würden mit 35 kg zu Buche schlagen. Die Hänchen-Wellen kommen auf nur 18,5 kg.
4. Schraubautomaten
   Ein anderes Einsatzbeispiel nannte Sarah Bässler aus der Haushaltsgeräte-Herstellung. In diesem Fall sind das Antriebswellen aus H-CFK mit Aluminiumenden für Schraubautomaten. Durch die geringeren Trägheitsmassen konnte der Hersteller seine Einschraubzeiten reduzieren – inzwischen werden alle Schraubautomaten damit ausgestattet und Hänchen produziert auch diese Bauteile nun in Serie. Serie meint bei den H-CFK-Bauteilen derzeit rund 50 bis 100 Bauteile pro Jahr – wiederkehrend.
5. Raumfahrt
   Dann stellte Sarah Bässler noch ein völlig anderes H-CFK-Bauteil vor, das mit einer Höhe von etwa 1 m für ein Teleskop in der Satellitentechnik (Raumfahrt) Verwendung findet. Die H-CFK-Baugruppe besteht dabei nicht nur aus zylindrischen, sondern auch aus Flächenbauteilen mit integrierten Befestigungsteilen aus Metall. Auch die Montagetechnik und die FEM-Berechnung bietet Hänchen in diesem Fall an.
6. Elektromotoren
   Last but not least hat Hänchen seinen Fuß auch in der Türe bei der Herstellung großer, schnelldrehender Elektromotoren. Hier besteht die Aufgabe darin, die eingesetzten Magneten durch eine Rotorumwicklung aus einer H-CFK-Armierung vor dem Herausbrechen zu schützen – denn hier kommen teils erhebliche Fliehkräfte zum Tragen. Die Rotoren werden zu Hänchen angeliefert, dort mit der H-CFK -Armierung umwickelt und mechanisch bearbeitet und können dann beim Motorenhersteller endmontiert werden.
   „Unsere Mitarbeiter aus der H-CFK-Abteilung wurden am Anfang durch die hohen Magnetkräfte wirklich überrascht“, erzählt Sarah Bässler und weiter: „Bei einem Mitarbeiter hing da die Gürtelschnalle fest am Motor. Inzwischen wissen die Mitarbeiter, dass Metallteile bei der Arbeit mit den Rotorummantelung tabu sind.“

Maschinenrichtlinie: sichere Arbeitsbedingungen immer im Fokus

Ein Thema, das man eigentlich für „gegessen“ halten müsste, weil es seit 2006 bereits in Kraft getreten ist, ist die Maschinenrichtlinie. Da geht es um die Maschinensicherheit und das ist eine weitere wichtige Aufgabe, der sich die Maschinenbau-Konstrukteure (und nicht nur die) stellen müssen.

Klaus Wagner, der Leiter des neuen Unternehmensbereichs Forschung und Innovationen, macht das am Beispiel der Ratio-Clamp (Sicherheitsklemmung) fest – einem Sicherheitsbauteil, das Lasten an schwerkraftbelasteten Achsen halten muss.

„Das ist ein großer Wachstumsmarkt, bei dem wir unsere Kunden dabei unterstützen, dass deren Maschine genau das macht, was sie tun soll. Dazu veranstalten wir sehr viele Seminare zur Maschinenrichtlinie mit einigen unserer Kunden.“

Klaus Wagner stellt eines klar: „Die EU wollte für uns Menschen mit der Maschinenrichtlinie sichere Arbeitsbedingungen schaffen. Eine Hilfe sind dazu auch die harmonisierten Normen. Im Prinzip greift hier ein 3-Stufen-Verfahren: Erstens: Ich muss dafür sorge tragen, dass meine Konstruktion sicher ist. Wenn das nicht zu 100 Prozent geht, dann sind (zweitens) technische Schutzmaßnahmen nötig. Wenn dann auch noch ein Restrisiko bleibt, wenn zum Beispiel der Bediener in die Maschine eingreifen muss, dann muss ich (drittens) Benutzerinformationen mitgeben.“

Natürlich liegt der Fokus bei Maschinenbauern auf den Themen Konstruktion und Schutzmaßnahmen. Hier kommt auch der Steuerungstechnik in Verbindung mit dem jeweiligen Sicherheitsbauteil (hier die Sicherheitsklemmung Ratio-Clamp) eine wichtige Rolle zu.

Um die unterschiedlichen Gefährdungslagen des Bauteils, der Baugruppe und der ganzen Maschine zu bestimmen, werden diese sogenannten Performance-Level required (Plr) zugeordnet:

• a = geringe Gefährdungswahrscheinlichkeit mit maximal leichter Verletzung
• e = hohe Gefährdungswahrscheinlichkeit mit schwerer Verletzung

„Eine ganz tolle Sache“, wie Klaus Wagner findet. Die Bestimmung des jeweiligen Performance-levels ist jedoch alles andere als trivial.

Dazu führt Hänchen Lebensdauertests mit seinen Sicherheitsklemmungen durch, um daraus den so genannten B10D- Lastwechselwert zu ermitteln, der für die Berechnung der Ausfallsicherheit notwendig ist. Dieser Lastwechselwert sagt aus wie viele Lastwechsel ein Bauteil sicher erfüllt bis zu seinem Versagen. Je 7 Sicherheitsklemmungen je Bauart müssen dazu diesen Lebensdauer-Tests unterworfen werden, um den B10 D-Wert zu ermitteln. Mit dem B10D-Wert kann dann der MTTFD-Wert (MTTF= Mean Time To Fail) berechnet werden, und dann kann auch der Performance Level für die sichere Steuerung der Maschine ermittelt werden.

Die DGUV bietet für Maschinenbauer dazu ein kostenloses Softwaretool an – Sistema – mittels derer sich der so genannte MTTFD-Wert bei bekanntem B10D-Wert errechnen lässt (MTTFD = B10D / 0,1 x nop).

„Mit diesem Wert geben wir unseren Kunden ein wichtiges Werkzeug für die Bestimmung des Performance-Levels mit Hilfe der Sicherheitsklemmungen an die Hand“, betont Klaus Wagner. Doch nicht nur das: „Aus diesem Wissen heraus haben wir auch unseren hydraulischen Ansteuerungsblock für die Klemmeinheiten entwickelt, den Ratio-Clamp-Steuerblock.“

Um das Gesagte den Anwesenden näher zu bringen, ging es nach der Pressekonferenz dann in das Hänchen-Versuchslabor, wo ein Versuchsaufbau (eine „Presse“ bei der der obere Stößel mit rund 600 kg Gewicht beladen war, direkt verbunden mit dem Hydraulikzylinder und der Sicherheitsklemmung) die Funktionsweise von Sicherheitsklemmungen verdeutlichte. Dabei wurden extra auch „falsche Parameter“ eingebaut, um zu demonstrieren, was passiert, wenn nicht auf die Maschinensicherheit geachtet wird.

Außerdem demonstrierten die Experten, warum ein nur von einem Hydraulikzylinder gehaltener Stößel über Nacht absinkt, wenn die Presse nicht läuft. Dazu schalteten sie die Sicherheitsklemme ab und kühlten den Hydraulikzylinder von außen mit einem Wassermantel herunter. In nur wenigen Minuten sank der Stößel um über 20 mm ab. Also auch hier gilt – mit Sicherheitsklemmung wäre das nicht passiert, ergo wird der Pressenstößel auch am Morgen da sein, wo er am Abend ausgeschaltet wurde.

Ein weiteres Highlight im Versuchslabor war die Vorstellung der Servoseal-Dichtungen (mit H-CFK-Spannring) in einem großen Testzylinder – Servoseal-Dichtungen gibt es nun (auch das eine Neuheit) für Durchmesser bis 350 mm!

„Die Servoseal-Dichtungen werden inzwischen bei 20 Prozent aller Hänchen Prüfzylinder verbaut“, so (Mitentwickler) Klaus Wagner. Ein zweiter (allerdings wesentlich kleinerer) Prüfzylinder mit herkömmlicher hydrostatischen Lager – angeordnet auf dem gleichen Prüftisch – sollte zeigen, wie viele Öl bei der jeweiligen Dichtungslösung austritt. Der große Prüfzylinder mit Servoseal-Dichtungen verlor dabei ein Bruchteil des Öls der hydrostatische Variante des wesentlich kleineren Prüfzylinders.

Hier wies Klaus Wagner auf ein wichtiges Detail beim Betrieb eines Prüfzylinders mit Servoseal-Dichtungen hin: „Wichtig beim Betrieb der Servoseal-Dichtungen ist, dass der Betriebsdruck stimmt, damit die Dichtungslippen auch am Zylinder sicher anliegen, um die volle Dichtwirkung zu entfalten. Bei zu niedrigem Betriebsdruck verliert der Zylinder natürlich entsprechend mehr Öl.“

Als Abschluss – für die Adventszeit passend – spielte der Versuchsingenieur im Prüflabor auf dem kleinen Prüfzylinder – durch die Anregung des Zylinders mit einem Frequenzspektrum von 196 bis 349 Herz ) – das Weihnachtslied „We wish you a merry christmas“. Die Reproduzierbarkeit der Töne zeigte eindrucksvoll, wie exakt und hochfrequent sich Hydraulik-Prüfzylinder dank der Hänchen-Steuerblöcke (inkl. Steuerung und Software) mittels eines angeschlossenen Notebooks regeln lassen.

Alles in allem hatten die „Weiterdenker“ aus Ostfildern/Ruit eindrucksvolle Beispiele, wie die verschiedenen Unternehmensbereiche von den jeweiligen Kompetenzen der anderen profitieren. Die Maschinenelemente, wie die Servoseal-Dichtungen, die ohne das H-CFK-Know-how des Unternehmens nie entwickelt worden wären, sind dafür ein Beispiel. Und noch etwas zum Schluss: Wenn Ihr Unternehmen eine interessante H-CFK-Lösung für ein Produkt ins Auge gefasst haben sollte, dann gilt es einfach sich an die Experten bei Hänchen zu wenden. „Im besten Fall – wenn die Anwendung es hergibt – beteiligt sich Hänchen sogar an den Entwicklungskosten“, sagte Tanja Hänchen.