Hydrostatische Linearachsen, Hydrostatik, Waldrich Coburg

Das Bearbeitungszentrum 'Taurus' von Waldrich Coburg verfügt über hydrostatisch gelagerte Linearachsen. - Bild: Waldrich Coburg

Einen 50 Tonnen schweren Schlitten mit zwei Fingern bewegen? Das geht! Möglich macht es die Hydrostatik, bei der ein dünner Ölfilm Reibungen zwischen den Komponenten der Maschine nahezu eliminiert.

Eine Koryphäe auf diesem Gebiet ist Robert Schönfeld, Gründer und Geschäftsführer der Hyprostatik GmbH in Göppingen. Bereits als Jungingenieur faszinierte ihn diese Teildisziplin und er hatte jeden Aufsatz zu diesem Thema verschlungen.

Nach einem beruflichen Ausflug zu mehreren namhaften Werkzeugmaschinenbauern und viel grundlegenden Erfahrungen zur Physik der Hydrostatik entschloss er sich 1982 zur Selbstständigkeit. Schritt für Schritt konnte er sein Wissen weiter ausbauen und gründete  1990 die Hyprostatik GmbH. Mittlerweile hat das Unternehmen 35 Mitarbeiter und vermarktet unter dem Motto ‚Mit uns läuft’s reibungslos‘ weltweit hydrostatische Komponenten und Ingenieurdienstleistungen.

Vorteile der Hydrostatik: Verschleißfreiheit, minimale Instandhaltungskosten

Nach den Vorteilen der Hydrostatik gefragt, gerät Schönfeld ins Schwärmen: „Als erstes ist natürlich die vollständige Verschleißfreiheit zu nennen. Der Ölfilm verhindert zuverlässig, dass es zu Reibung zwischen den Bauteilen kommt.“ Das wiederum führt zu minimalen Instandhaltungskosten, einer besseren Maschinenverfügbarkeit und die Maschineneigenschaften sind unabhängig von der Gebrauchsdauer der Maschine.

Ganz wesentlich sind auch die exzellenten Dämpfungseigenschaften hydrostatischer Komponenten. „Die Dämpfung ist we­sentlich besser als bei Wälzelementen“, berichtet Schönfeld. Dabei kommt er schnell auf das Know-how seines Unternehmens zu sprechen und berichtet von umfangreichen Berechnungsprogrammen, um die Dämpfung zu optimieren.

Robert Schönfeld, Jochen Schönfeld, Hyprostatik
Die beiden Geschäftsführer der Hyprostatik GmbH: Jochen Schönfeld (links) und Robert Schönfeld. - Bild: Hyprostatik

So werden bei jedem Projekt für unterschiedliche Frequenzen die jeweils relevanten Dämpfungswerte berechnet. Mit der entsprechenden Dämpfungsabsorptionsleistung kann viel Schwingungsenergie aus der Maschine eliminiert werden.

Schnell wird klar, dass die Hydrostatik fast schon eine Kunst ist und viel Wissen und Erfahrung erfordert. So muss das Öl für die optimale Dämpfung bei niederfrequenten Schwingungen komplett aus den Taschen verdrängt werden, während es bei hohen Frequenzen als eine Art Feder wirkt und in den Taschen bleiben muss.

„Die Berechnungen erfordern höchste Sorgfalt, um die optimale Dämpfung zu erzielen. So kann man es nutzen, dass sich gerade bei niederen und mittleren Frequenzen erstaunlich hohe Dämpfungen erzielen lassen“, erklärt Schönfeld.

Einsatz der Hydrostatik hängt von Produkt ab

Allerdings sei der Einsatz der Hydrostatik nicht immer sinnvoll: „Wo eine normale Kugelumlaufspindel ausreichend ist, sollte diese auch verwendet werden. Man muss keinesfalls mit Kanonen auf Spatzen schießen“, rät der Experte.

Dabei sei die Mehrinvestition stark vom Produkt abhängig. Bei großen Rundtischen sei der Einsatz besonders sinnvoll, weil große Wälzlager sehr teuer seien. „Da ist die Hydrostatik durchaus günstig“, so Schönfeld. So könne die Hydrostatik ohne Zwischenteile direkt auf dem Maschinenbett laufen und benötige in den meisten Fällen keinen Umgriff.

Neben dem in vielen Fällen höheren Investitionskosten weist Schönfeld auf einen weiteren Grund dafür hin, warum die Hydrostatik trotz vieler Vorteile den Durchbruch in großem Stil nicht geschafft hat: „Die Technik ist überwiegend im Werkzeugmaschinenbau zuhause. Die Maschinenhersteller stehen unter einem harten Preisdruck und wollen ihr Geld durch den Verkauf von Wartung und Ersatzteilen verdienen. Die Verschleißfreiheit ist daher nicht gewünscht.“

Hydrostatische Gewindebetriebe verbrauchen weniger Energie als Linearmotoren

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Eine hydrostatische Umlaufspindel von Hyprostatik. - Bild: Hyprostatik

Auch die Wälzlagerindustrie kämpfe mit harten Bandagen gegen die Hydrostatik und will ihre Produkte am Markt platzieren. Ähnliches gilt für den hydrostatischen Gewindetrieb, der stark im Wettbewerb mit Linearmotoren stehe. „Was Präzision, Lebensdauer, Energieverbrauch und Wärmeeintrag angeht, hat der hydrostatische Gewindetrieb deutliche Vorteile“, betont Schönfeld. Linearmotoren bezeichnet er als echte Energiefresser; der Stromverbrauch beträgt ungefähr das Fünffache im Vergleich zu einer Maschine mit hydrostatischen Gewindetrieb.

In diesem Zusammenhang berichtet er von einem Kunden aus der Automobilindustrie, der etwa vierzig Bearbeitungszentren mit Linearmotor in seiner Halle stehen hatte. „Er hatte sein ganzes Dach mit Wärmetauschern voll und trotzdem reichte die Kühlleistung nicht“, so Schönfeld.

Die Hydrostatik hat ihren Preis

Als wichtigstes Standbein seines Unternehmens sieht er die umfangreichen Berechnungsprogramme und das Know-how zu allen Problemen der Hydrostatik im Maschinenbau. Nachteile gebe es kaum, allerdings sei die Hydrostatik in vielen Fällen natürlich teurer als herkömmlich gelagerte Komponenten. Einen gewissen Aufwand bedeute ein Hydroaggregat mit Kühlmöglichkeit. Dieses Aggregat sei etwas aufwendig und werde gerade überarbeitet. „Die Hydrostatik bedeutet einen gewissen Mehraufwand, bietet dafür aber eine Fülle von Vorteilen“, bilanziert Schönfeld.