Klimawandel, endliche natürliche Ressourcen, Fachkräftemangel: Auch die weltweite Baumaschinenbranche muss sich den großen Problemen der Gegenwart stellen. Fluid hat neun Aussteller gefragt, was sie für die wesentlichen Trends halten und wie sie -selber mit diesen Trends umgehen.
Was erwartet uns auf der bauma 2022 in München?
Emissionsfreies Arbeiten gehört zu den großen Trends der Baumaschinenbranche. Um im Sinne des Klimaschutzes Treibhausgasemissionen zu reduzieren, werden immer mehr Baumaschinen und -fahrzeuge mit elektrischem Antrieb entwickelt. Weitere Vorteile befeuern diesen Trend. So sind E-Motoren geräuscharm, was sie für Arbeiten an lärmsensiblen Orten empfiehlt – beispielsweise in der Nachbarschaft zu Krankenhäusern oder auf innerstädtischen Baustellen. Ferner schützen sie die Bedienerinnen und Bediener wie auch die Umgebung vor lokalen Abgasen. So sind viele Arbeitsschritte auch in gering belüfteter Umgebung problemlos möglich. Ein weiterer Pluspunkt: Elektromotoren gelten als wartungsarm und effizient. Damit sorgen sie für niedrige Betriebs- und Energiekosten. Folgerichtig ist ‚Der Weg zur Null-Emission' auch eines der Leitthemen der diesjährigen bauma. Schon jetzt haben etliche Aussteller für die Schau brandneue E-Lösungen angekündigt.
Dazu zählt die erste akkubetriebene reversierbare Vibrationsplatte mit Direktantrieb. Bei der APU3050e des Herstellers Wacker Neuson erfolgt der Fahrtrichtungswechsel über die bewährte hydraulische Verstellung wie bei konventionellen Modellen. Dort, wo in noch größerem Maßstab emissionsfrei verdichtet werden soll, können künftig elektrisch angetriebene Tandemwalzen eingesetzt werden. Als Weltpremiere präsentiert die Hamm AG auf der bauma dazu acht Modelle der Serie HD CompactLine. Bei diesen kommt der Strom von einem wartungsfreien Lithium-Ionen-Akku mit einer Kapazität von rund 23 kWh. Darüber hinaus wird die beim Bremsen freigesetzte Energie der Fahr- und Vibromotoren über Rekuperation genutzt. Die Kapazität des Akkus reicht für einen ganzen Arbeitstag. Noch im Konzeptstatus ist der T7X, der erste vollelektrische Kompaktlader der Welt. Dessen Hersteller Bobcat will die bauma dazu nutzen, um weiterhin Kundenfeedback aus verschiedenen Bereichen zu sammeln. Bobcat hat die traditionelle hydraulische Arbeitsgruppe vollständig durch ein elektrisches Antriebssystem ersetzt, das aus elektrischen Zylindern und elektrischen Antriebsmotoren besteht. Die einzige Flüssigkeit, mit der die Maschine befüllt wird, sind rund vier Liter umweltfreundliches Kühlmittel. Das E-Pack von Tadano ist ein elektrohydraulisches System mit integriertem 32-kW-Elektromotor für einen geräuscharmen und emissionsfreien Kranbetrieb. In diesem Jahr zeigt Tadano auf der Weltleitmesse, dass mittlerweile fünf seiner AC-Krane mit dem E-Pack bestellt oder vorhandene Krane damit nachgerüstet werden können. rso n
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
Das sind Hybridisierung und Elektrifizierung, weil diese Techniken ganz neue Möglichkeiten des Energie-Managements inklusive Rekuperation bieten. Die Energiequellen können Diesel-Generator, Brennstoffzelle, Batterie, Super Caps oder Kabel sein und die Energieeffizienz kann erheblich erhöht werden. Automatisierung verbessert die Prozesseffizienz der Maschinen unabhängig von der Tagesform des Bedieners. Bucher Hydraulics hat dazu den hydraulisch elektrischen Linearantrieb Helax entwickelt. Er erfüllt die oben genannten Anforderungen optimal – insbesondere eine Rekuperation mit hohem Wirkungsgrad. Für die Automatisierung bietet Helax eine sehr präzise Steuerbarkeit.
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Eine präzise Steuerbarkeit der Maschinen. Heutige Steuerungen wurden für die Kontrolle durch einen Fahrer entwickelt. Automatische Maschinen erfordern eine bessere, präzisere Steuerung, die exakt die Signale des Motion-Controllers ausführt.
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Es werden Fachkräfte mit anderen Qualifikationen wie Einrichten und Betreuen der hoch komplexen Maschinen benötigt. Bediener werden für Überwachung und Einrichten erforderlich sein, ähnlich den Einrichtern in der industriellen Fertigung.
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
Neben den nach wie vor brandaktuellen Themen wie Condition Monitoring als Grundlage für Predictive Maintenance, Elektrifizierung zur Verbesserung von Nachhaltigkeit und Energieeffizienz sowie Digitalisierung und Vernetzung gewinnt seit einigen Jahren insbesondere der Trend in Richtung Automatisierung und Autonomie immens an Bedeutung, sei es bei Themen wie ‚Spot Farming', selbstfahrende Landmaschinen oder fahrerlose Transportfahrzeuge im Bergbau und autonome Bagger bei Abrissarbeiten. Alle diese Trends haben eines gemeinsam: die Ansprüche an die verwendeten Komponenten hinsichtlich Präzision, Zuverlässigkeit, Intelligenz, Informationsmenge und Übertragungsgeschwindigkeit wachsen beständig. Es werden immer mehr Daten in höherer Qualität benötig, um automatisiertes Arbeiten und (teil-)autonome Bewegungen effizient und vor allem sicher für Mensch und Umgebung zu ermöglichen. Gefran hat diesen Trend frühzeitig erkannt und mit der Entwicklung der aktuellen Sensorgeneration mehr als einen Schritt in die Zukunft gemacht. Multivariable Sensoren ermöglichen die Messungen von mehreren Messgrößen (z.B. Neigung/Weg) gleichzeitig. Extremwerte wie Temperatur- oder Druckspitzen können je nach verwendeter Anbindung ausgelesen und für Diagnosezwecke verwendet werden. Unterschiedliche Kommunikationsprotokolle wie unter anderem mit CAN Open ermög-lichen die Integration in die meisten Steuerungssysteme. All dies wird kombiniert mit den bekannten Vorzügen aus Robustheit, Sicherheit (z.B. PLd, SIL2) und Qualität.
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Zum einen bedeutet dies einen extrem hohen Anspruch an das Datenmanagement: Wo bereits heute eine Unmenge an Betriebsdaten von Millionen von Bau- und Landmaschinen an jedem Platz der Erde zur Fernwartung abgerufen werden können, muss morgen rund um die Uhr interaktiv ein Vielfaches an Informationen zuverlässig über eine robuste Netzstruktur fließen. Dazu sind hochleistungsfähige Prozessoren, effiziente Protokolle mit sicherer Versorgung und schneller Übertragung unverzichtbar.Zusätzlich sind neue, auf die Digitalisierung abgestimmte Sicherheitskonzepte mit redundanter Struktur und Rückfall-ebenen zu definieren, um Schäden an Mensch, Maschine und Umwelt zu vermeiden. Eine weitere Herausforderung ist die sich ändernde Rolle des Menschen in den Arbeitsabläufen, die eine andere Qualifikation beziehungsweise eine Veränderung von Ausbildungen und Berufsbildern mit sich bringt.
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Die erste Generation autonomer Baumaschinen arbeitet heute überwiegend in Umgebungen, die für den Menschen gefährlich sind wie z.B. im Bergbau unter Tage oder bei Abrissarbeiten in gesundheitsgefährdendem Umfeld. Die (Teil-)Autonomisierung komplexerer Baumaschinen bedeutet zunächst eine Verschiebung der Aufgabenteilung zwischen Mensch und Maschine: ähnlich wie ein automatisiertes Getriebe im Auto das Fahren nicht ersetzen, aber effizienter und einfacher gestalten kann. So betrachtet wird Automatisierung und Autonomisierung den Menschen in absehbarer Zukunft nicht ersetzen, aber geänderte Anforderungen an die Maschinenbediener richten und so den Arbeitsmarkt beeinflussen. Der Weg zum flächendeckenden Einsatz vollautonomer Maschinen ist noch sehr weit, und auch dann werden Fachkräfte zur übergeordneten Steuerung, Kontrolle, Wartung und Reparatur im Einsatz sein. Bis dahin verkürzen wir uns die Zeit mit weiteren Innovationen aus dem Hause Gefran.
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
Alternative Antriebe werden in der Mobilhydraulik ein großes Thema sein. Die Mobilhydraulik selbst kann weitestgehend nicht ersetzt werden, aber wir müssen uns darauf einstellen, dass die Antriebe anders sein werden (Motoren und Hydraulik). Vermutlich mit Elektromotoren oder Wasserstoffantrieben. Hydro Leduc ist in diesem Bereich sehr gut aufgestellt. In den letzten Jahren wurden elektrische und elektronische Fähigkeiten erworben, um unseren Kunden die gleichen hydraulischen Leistungen zu bieten, auch wenn die Pumpe von einem e-PTO angetrieben wird.Hydro Leduc bietet jetzt über seine neue Abteilung Electro Leduc einige optimierte Elektromotor-Pumpen-Systeme an (Powerpack: e-PTO ME230 + Pumpe XRe41 und GEP 7.3 – eine vollständig integrierte Motorpumpenbaugruppe). Diese Innovationen vereinen Energieeffizienz, Kraft und Laufruhe in einem. Präsentation als Weltpremiere auf der IAA Transportation und der bauma München.
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Die Maschinen selbst werden immer komplexer und werden in Zukunft immer mehr Aufgaben autonom bewerkstelligen können. Bezüglich der Hydraulik bedeutet dies, dass eine intelligente und automatische Steuerung möglich sein muss. Die Schnittstellen und Software müssen daran angepasst werden.
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Dies ist tatsächlich eine schwer zu beantwortende Frage. Bauprojekte sind in der Regel sehr komplex und keine Baustelle ist gleich. Daher gehen wir davon aus, dass es schwer sein wird, komplett autonome Baumaschinen auf den Markt zu bringen. In Randbereichen und standardisierten Aufgaben wird eine autonome Baumaschine möglich sein (zum Beispiel eine Straßenwalze).
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
Die zunehmende Elektrifizierung der Fahrantriebe mobiler Maschinen erfordert unter Umständen eine Anpassung der mobilhydraulischen Systeme. STW bietet als Automatisierungs- und Digitalisierungsexperte unabhängig vom Antriebssystem entsprechende Lösungen in der Sensorik und Steuerungstechnik.
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Die Daten der verschiedenen Hersteller, sowohl der Maschinen als auch der eingesetzten Komponenten auf der Maschine zu fusionieren und zielführend weiterzuverarbeiten. Unsere High-Performance-Rechner, die freiprogrammierbaren Steuerungen oder die TCG-4-Connecitivity-Module sind für die Datenübertragung und Positionierung im robusten Einsatz ausgelegt, so dass die On-Board-Fusionierung und Weiterverarbeitung sowie die Übertragung in Cloudstrukturen keine Herausforderung mehr darstellt.
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Vor allem autonome Prozesse, die den Maschinenführer entlasten und unterstützen, sind ein erster Schritt, um fehlendes Know-how auf Bedienerseite auszugleichen und die Produktivität der Maschine zu erhöhen. Kompakte, mobile Roboter können in abgegrenzten Bereichen teilweise bereits heute, aber vor allem in naher Zukunft zeitaufwendige, einfachere und vor allem reproduzierbare Aufgaben übernehmen und so wertvolle Personalressourcen schonen.
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
Aktuell schreitet die Elektrifizierung des Antriebsstrangs mit hohem Tempo voran. Je nach Anwendungsprofil der Baumaschine können hier deutliche Effizienzgewinne erzielt werden. Bei den Arbeitsfunktionen ist dieser Trend – auch wieder abhängig vom Einsatz und der Leistungsklasse – nicht so einfach bzw. nicht ohne Nachteile bei Gewicht und Leistung umzusetzen. Die Leistungsdichte der Hydraulik ist und bleibt ein klarer Vorteil im Wettbewerb der Antriebstechnologien. Wir werden auf den Baustellen also vermehrt ‚Hybridmaschinen' sehen mit elektrischem Fahrantrieb und hydraulisch betriebenen Werkzeugen. Das heißt: Die Maschinen werden leiser oder anders gesagt: Wenn der Fahrantrieb elektrifiziert ist, ist die Arbeitshydraulik die dominante Geräuschkulisse. Hier ist wirksame Geräuschdämpfung erforderlich und erwünscht. Für diese Aufgabe haben wir unser NRC-Schellenprogramm entwickelt.
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Der Wunsch nach Digitalisierung und einer ‚industrialisierten' Arbeitsweise ist verständlich und logisch und wird ja z.B. im Hochbau und hier besonders bei der Planung ja schon umgesetzt – Stichwort BIM (Building Information Modeling). Ob und wann dieser Trend auch die Baumaschinen erreicht, ist -eine Frage der Zeit. Wesentliche Voraussetzungen sind jedenfalls bereits geschaffen.
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Sie ist auf jeden Fall eine logische Entwicklung, wenn man andere Typen und Aufgabenfelder von mobilen Arbeitsmaschinen anschaut. Flurförderzeuge sind – als FTS – schon seit Jahrzehnten autonom, und an (im Wortsinn) ‚selbstfahrenden' Landmaschinen arbeiten nahezu alle namhaften Hersteller. In der Landtechnik ist auch die Standardisierung der Kommunikation – Stichwort Isobus – schon weit vorangeschritten. Als erstes wird sich wohl das ‚Platooning' durchsetzen: Der Erntemaschine mit Fahrer folgt z.B. selbstständig der Traktor mit Anhänger, der das Erntegut aufnimmt. Bei vielen Aufgaben von Baumaschinen ist ein autonomer Betrieb ebenfalls denkbar und machbar – und er wird kommen. Warum sollte ein Bagger nicht selbsttätig eine Baugrube ausheben? Der Fachkräftemangel ist ein Treiber dieser Entwicklung, die Personalkosten sind ein weiterer. Letztlich ist der autonome Baumaschinenbetrieb aber nur eine von mehreren Stellschrauben, um dem Personalmangel entgegenzuwirken. Ebenso wirksam wäre zum Beispiel eine stärkere Industrialisierung des Hochbaus mit höheren Vormontage-Anteilen.
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
In unserem Bereich ist es der neue Trend, Maschinen für mobile Werkstätten zu anbieten, wie auch Maschinen mit IoT-Anbindungen. Außerdem braucht es Maschinen mit mehr Präzision, weil die Betriebsdrücke laufend höher werden und die Anbindungen und Schlauchleitungen diesem Druck Stand halten müssen.
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Neben dem reinen mechanischen Engineering muss parallel ein IT Engineering aufgebaut werden. Wir haben aktuell 30 % IT Engineers in einem Engineering Team.
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Ja.
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
Der Markt geht langfristig zu mehr Innovationen zur Reduktion des ökologischen Fussabdruckes und zur Vereinfachung der Bedienbarkeit bzw. Vernetzung. Kurzfristig ist die Verfügbarkeit ein zentrales Element, was sich langfristig auf die Kunden-/Lieferantenbeziehung auswirkt. Wandfluh setzt auf Innovationen im Bereich Performance-Steigerung, um die Verlustleistungen in hydraulischen Systemen zu reduzieren. Kleinere elektrische Leistungen, höhere Drücke, kleineres delta p und langlebige Produkte sind die Hauptthemen. Vernetzung innerhalb einer Maschine erfordert zudem neue Komponenten, welche smarter sind.
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Die Digitalisierung wird zukünftig auch jede einzelne Hydraulikkomponente betreffen. Dazu werden vermehrt Sensorik und Überwachung der Komponenten und deren Zusammenspiel in der Hydraulikeinheit verlangt.
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Nein. Die autonome Baumaschine hilft uns, Arbeitsprozesse weiter zu optimieren, zu überwachen, zu steuern und effizienter zu werden. Wir kommen jedoch nicht darum herum, mehr in die Ausbildung der Fachkräfte zu investieren und den jungen Fachkräften Perspektiven in interessanten Gebieten zu gewähren. Wandfluh setzt sich seit Jahren für eine starke Ausbildung von Fachkräften ein und investiert viel in die Aus- und Weiterbildung der eigenen Mitarbeiter und in den Aufbau junger, zukünftiger Fachkräfte.
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
Michael Ungar, Head of Sales Segment Cranes: „Vor allem der Leichtbau sowie die Effizienzsteigerung durch kompakte und kleinere Bauweisen sehen wir als aktuell wichtigste Trends an. Die Maschinen werden immer kleiner und der Bauraum immer enger, trotzdem sollen viele Funktionen in so wenig Bauraum wie möglich integriert werden. Wir haben uns in den letzten Jahren vom Komponenten- zum Systemanbieter weiterentwickelt. Damit bieten wir eine höhere Integrationsdichte sowie Zeit- und Kostenersparnisse für unsere Kunden."
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Robert Baumann, Head of Sales Segment Construction: „Es benötigt in erster Linie ein Umdenken in der Baumaschinenbranche, die sehr konservativ ist. Zudem fehlt zum aktuellen Zeitpunkt die notwendige Infrastruktur zur Umsetzung einer voll digitalisierten Baustelle. Aufgrund der schlechten Stromversorgung auf den Baustellen ist es aus unserer Sicht schwer vorstellbar, dass alle Baumaschinen elektrifiziert werden."
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Robert Baumann: „Da diese Maschinen ebenfalls von qualifizierten Fachkräften installiert und angeleitet werden müssen und auch die Betankung bzw. das Aufladen der Baumaschinen geschultes Personal benötigt, leisten autonome Baumaschinen lediglich unterstützende Hilfe – oder können autonome Maschinen den Mangel lediglich leicht abfedern."
Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Trends in der Mobilhydraulik und wie reagiert Ihr Unternehmen darauf?
Mit den Kettenbaggern der neuen Generation hatte Caterpillar erstmals Maschinen mit elektrohydraulischer Vorsteuerung vorgestellt, mittlerweile gibt es diese Technik in nahezu allen aktuellen Baumaschinen von Caterpillar. Dabei werden die Hochdruck-Hydraulikkreise nicht mehr über ein hydraulisches Niederdrucksystem angesteuert, sondern elektronisch über elektrische Schaltelemente und intelligente Steuergeräte. Dies bildet die Basis für flexiblere Maschinen-Konfigurationen, für zahlreiche Assistenzsysteme und mehr Funktionen für die 2D-/3D-Maschinen-Steuerung und das Flottenmanagement. Somit ist die elektrohydraulische Vorsteuerung auch die Grundvoraussetzung für eine halb- oder vollautonome Baumaschine.
Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur voll digitalisierten Baustelle der Zukunft?
Es gibt schon viele Lösungen zu diesem Thema von verschiedenen Anbietern, will man sie einsetzen und verknüpfen, scheitert man schnell an Schnittstellenproblemen. Deshalb wird eine einheit-liche und systemübergreifende Schnittstelle benötigt, die dann auch von allen Parteien genutzt wird.
Ist eine autonome Baumaschine die Antwort auf den Fachkräftemangel?
Die autonome Baumaschine ist sicher hilfreich, aber nicht die alleinige Antwort auf den Fachkräftemangel. Auch eine autonome Baumaschine muss programmiert, eingerichtet und ge-wartet werden. Statt des Fahrers werden dafür even-tuell weniger, aber andere, meist höher qualifizierte Fachkräfte benötigt.
Graph: Klaus Finzel, Leiter Kommunikation, Zeppelin Baumaschinen GmbH Bild: Zeppelin
Graph: Michael Ungar und Robert Baumann, Weber Hydraulik Bild: Weber Hydraulik
Graph: Jürg Schneider, Group CSO Wandfluh AG Bild: Wandflu
Graph: Patrick Sticker, Geschäftsführer / President, Uniflex-Hydraulik GmbH
Graph: Bild: Uniflex-Hydraulik
Graph: Boris Mette, Leiter Marketingkommunikation, Stauff Deutschland
Graph: Bild: Stauff
Graph: Steffen Dieterle, CEO bei STW Bild: Sensor Technik Wiedemann
Graph: Torsten Fuchs, Geschäftsführer, Gefran Deutschland GmbH Bild: Gefran
Graph: Die bauma ist -einfach eine Messe der Superlative. Bild: Messe München
Graph: Dierk Peitsmeyer, Product Port-folio Manager, Bucher Hydraulics
Graph: Bild: Bucher Hydraulics