Kernthemen: Digitalisierung und Automatisierung

Vom 27. Februar bis zum 5. März 2022 gewährt die Systems & Components, die zeitgleich mit der Agritechnica in Hannover stattfindet, Einblicke in die Digitalisierung, Automatisierung und Vernetzung mobiler Arbeitsmaschinen. Dabei zeigt sich: Die Innovationskraft der Off-Highway-Branche ist fokussiert auf die Elektronifizierung der Antriebe und hydraulischen Systeme. Sie bilden die Basis für die fortschrittlichen Assistenzsysteme, die den Fahrer bei der Arbeit entlasten. Doch die auf dem Messegelände gezeigten Lösungen sorgen nicht nur für ein exzellentes Fahrzeughandling und mehr Effizienz: Sie sollen die Maschinen auf dem Feld oder der Baustelle auf die nächste Stufe der Autonomie heben.

Zu den Trends auf der Systems & Components 2022 zählt neben der fortschreitenden Automatisierung mobiler Arbeitsmaschinen die stetig wachsende Zahl intelligenter Assistenzsysteme. Funktionen wie Seitenwindkompensation, Spurhaltefunktion oder Hands-on-Wheel-Detection greifen direkt in die Lenkung ein, um den Fahrer zu unterstützen und von Routinetätigkeiten zu entlasten. Vom 27. Februar bis 5. März zeigen alle wichtigen Akteure der Off-Highway-Industrien intelligente und vernetzte Technologien, die Arbeiten in schwierigen Umgebungen produktiver und sicherer machen. Auf dem Messegelände in Hannover spiegelt sich diese Entwicklung im umfangreichen Portfolio an Komponenten für die Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen wider – ein Aspekt, der auch im Hinblick auf die Emissions- und Verbrauchswerte schwerer Nutzfahrzeuge zunehmend an Relevanz gewinnt. Das Angebot der Aussteller ermöglicht OEMs vielseitige und leistungsstarke Maschinenarchitekturen und reicht von Motoren und Invertern bis zu hydraulischen Komponenten, die als Kompakteinheiten mit eigener elektrohydraulischer Druckversorgung und eigenem Ölkreislauf unabhängig vom Verbrennungsmotor arbeiten.

Beispielhaft hierfür stehen die elektrohydraulischen Lenkventile. Sie ermöglichen eine geschwindigkeitsabhängige Lenkunterstützung und automatisierte Fahrfunktionen. In einer solchen Steer-by-Wire-Umgebung lassen sich die Ventile der Hochdruckkreise mit elektrischen Befehlen ansteuern, sodass keine wartungsanfälligen Hydraulikleitungen mehr in die Kabine verlegt werden müssen. Im Kontext autonom agierender Arbeitsmaschinen sehen Branchenexperten in dieser Technologie das künftig etablierte Lenkverfahren. Darüber hinaus sind die elektrohydraulischen Systeme für die Arbeit mit GPS-, Reihen-, Sicht- oder Lasersensoren optimiert.

Die auf der Systems & Components präsentierten Komponenten umfassen den gesamten Prozess vom Lenkrad bis zur Lenkachse und ermöglichen eine unmittelbare haptische Rückmeldung der Lenkkräfte direkt an den Fahrzeugführer. Wie bei allen hydraulischen Baugruppen und Systemen für die Anwendung in der Land-, Bau- oder Forstwirtschaft zählt hier eine robuste, kompakte Gestaltung, um unter rauen Einsatzbedingungen zuverlässige Funktion zu garantieren. „ActiveCommand Steering 2“ heißt das elektronische Lenksystem von John Deere. Es steht exemplarisch für die jüngste Generation moderner Steer-by-Wire-Lösungen. Es erfasst mithilfe eines Gyroskops das Gieren des Traktors und kompensiert automatisch die Drift, damit dieser perfekt in der Spur bleibt. Die Fahrer können dabei die variable Lenkübersetzung ein- und ausschalten, die Lenkempfindlichkeit einstellen und den Lenkradwiderstand auf ihre Anforderungen abstimmen, um schnelle und bequeme Vorgewendemanöver zu ermöglichen.

Auch der Blick in das Cockpit zeigt: Längst halten die Fahrer keine großen Lenkräder und Hebel mehr in ihren Händen. An ihre Stelle sind multifunktionale Joysticks, Mini-Lenkräder und intuitiv bedienbare Touchscreens getreten. Sie stellen alle Informationen übersichtlich zur Verfügung und machen die Kabine zur Kommandozentrale bei der Feldarbeit oder auf der Baustelle. Im Gegensatz zum geläufigen Orbitrol können elektrohydraulische Lenkventile mehrere Lenkeingänge empfangen, die es ermöglichen, den für die geplante Aufgabe am besten geeigneten Eingang zu wählen. Die elektrischen Impulse der Joysticks werden im Bordrechner in Echtzeit verarbeitet und in hydraulische Bewegungen umgesetzt. So kann der Fahrer die Maschine auf der Straße mit einer Kfz-ähnlichen Lenkung steuern, um dann bei Hub- oder Planierarbeiten zu einer ergonomischeren Alternative zu wechseln. Vor allem bei Einsätzen mit vielen Lenkmanövern sorgt eine ergonomische Joysticklenkung für ein entspanntes Arbeiten, denn ihre kurzen Bewegungen erübrigen das intensive Kurbeln am Lenkrad.

Zum umfangreichen Angebot an Assistenzsystemen zählen auch Wiegeeinrichtungen für Großradlader. Bei einer von Liebherr entwickelten Lösung handelt es sich um eine Kontrollwaage, die automatisch arbeitet und Informationen zum Ladevorgang liefert. Je nach Einsatz stellt sich der ideale Wiegebereich automatisch ein und die Wiegung erfolgt während des regulären Ladespiels. Der Maschinenführer gibt das gewünschte Zielgewicht am Display ein und der „Truck Payload Assist“ errechnet das ideale Gewicht pro zu verladender Schaufel sowie die erforderliche Anzahl an Ladevorgängen. Das zeitraubende, aber oftmals nötige Einschütteln oder Rückwiegen von Schüttgut bei der letzten Schaufel entfällt. Das Ergebnis ist mehr Produktivität durch eine gleichmäßige, zielgenaue und maschinenschonende Beladung von Lkw oder Dumpern.

„Damit Endkunden die nächste Produktivitätsstufe erreichen und ihre Effizienz deutlich steigern können, sind neue Konzepte und Technologien notwendig“, sagt Roberto Ferrari, Vice President Service & Operations von TTControl, einem Joint Venture der TTTech Group und Hydac International, das auf die Entwicklung von elektronischen Steuergeräten und Visualisierungslösungen für mobile Maschinen spezialisiert ist. In den Vordergrund rücken für Ferrari untereinander und mit ihrer Umgebung vernetzte Fahrzeuge. Sie arbeiten zunehmend automatisiert und sind serienmäßig mit Funktionen ausgestattet, die Fahrern jedes Erfahrungsniveaus ein effizienteres Arbeiten ermöglichen. „Vision 3“, die aktuelle Display-Generation von TTControl ist aufgrund ihrer umfangreichen Schnittstellen dafür konzipiert, im Zentrum dieser komplexer Systemarchitekturen zu stehen. Das gleichzeitige Anzeigen von bis zu vier Kamera-Streams trägt dazu bei, die Sicht erheblich zu erweitern und so die Sicherheit und Effizienz der Arbeit zu erhöhen. Der Bediener eines Baggers kann beispielsweise durch eine visuelle Darstellung der genauen Position von Ausleger und Baggerschaufel unterstützt werden, um den Untergrund effektiver aufzugraben oder zu planieren.

Anders als Baufahrzeuge arbeiten landwirtschaftliche Maschinen im Feld oft parallel und nah beieinander. Die Assistenzsysteme erleichtern den bediener- unabhängigen Betrieb, etwa in Form von Precision Farming mit moderner Pflanzreihenerkennung oder präziser Bewegungssteuerung. Ermöglicht wird dies durch die Fusion verschiedener Sensordaten und die Verarbeitung komplexer Bilddaten durch elektronische Hochleistungssteuergeräte in Echtzeit. Mittels GNSS (Global Navigation Satellite System)-basierter Synchronisation koordinieren Mähdrescher oder selbstfahrende Feldhäcksler heute vollautomatisch die Geschwindigkeit und Lenkung des Traktors, der mit einem Transportanhänger nebenherfährt. Ein derartiges System bewährt sich bei Dunkelheit und an langen Arbeitstagen und ist besonders für Anwendungen interessant, bei denen permanent übergeladen wird.

Das Beispiel zeigt: Die technische Herausforderung für die Entwickler liegt darin, effiziente und ökonomische Lösungen für die Rahmenbedingungen in den unterschiedlichen Off-Highway-Industrien zu finden. Ein hoher Automatisierungsgrad unter Zu- hilfenahme von künstlicher Intelligenz soll dabei helfen, die steigenden Anforderungen in den verschiedenen Märkten zu bewältigen. Die Algorithmen der Assistenzsysteme übernehmen dabei immer mehr Funktionen in mobilen Arbeitsmaschinen, wodurch die Bedienung komfortabler und die Arbeit sicherer wird. Dem Motto „Green Efficiency – inspired by solutions“ der Systems & Components 2022 folgend, denken die ausstellenden Technologieanbieter in Hannover zukunftssicher, denn neben neuen Fahrzeugen gilt es auch, die Bestandsflotte als Retrofit-Lösung mit elektrohydraulischen Lenksystemen und smarten Assistenzfunktionen auszurüsten – ein Thema, zu dem die Future Lounge die führenden Experten aus der Agrar-, Bergbau- und Bauindustrie in Hannover zusammenbringt. Auf dem Fachforum werden die Herausforderungen und Chancen diskutiert, vor denen die Off-Highway-Industrien aktuell stehen.