O+P Fluidtechnik 5/2026

PRÜFSTANDSTECHNIK

PRÜFSTANDSTECHNIK Prüfstand mit Schutzumhausung der Ingenieurgemeinschaft IgH GmbH (Technology Center der Axxeron Technologies) Dr.-Ing. Siegfried Rotthäuser, Geschäfts führer Ingenieurgemeinschaft IgH GmbH ZYKLISCHE HOCHDRUCKBELASTUNGEN ENERGIEEFFIZIENTE IMPULSDRUCKPRÜFUNG PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Nachhaltigkeit spielt zunehmend auch in Entwicklungs- und Prüfprozessen eine Rolle. Wo Prüfstände bislang vor allem unter funktionalen und normativen Gesichtspunkten betrachtet wurden, rücken heute auch Energiebedarf, Kühlaufwand und Betriebskosten stärker in den Vordergrund. Die Ingenieure der Ingenieurgemeinschaft IgH GmbH aus Essen befassen sich deshalb mit Prüfstandskonzepten, die auf einen effizienteren Umgang mit Energie zielen. Am Beispiel der Impulsdruckprüfung hydraulischer Komponenten zeigt sich, dass verdrängergesteuerte Systeme einen Beitrag zu mehr Energieeffizienz leisten können. Die Impulsdruckprüfung ist ein etabliertes Verfahren zur Bewertung und Prüfung der Dauerfestigkeit hydraulischer Komponenten. In Entwicklung und Qualitätssicherung werden Bauteile dabei mit zyklischen Druckprofilen beaufschlagt, häufig auf Grundlage von ISO 6605. Typischerweise erfolgen diese Prüfungen mit Druckniveaus oberhalb des späteren Betriebsdrucks (meist dem 1,33- bis 1,5-fachen des Betriebsdrucks), mit Zyklusfrequenzen zwischen 0,5 und 1,3 Hz über mehrere Millionen Lastwechsel. In der Praxis galt der hohe Energiebedarf solcher Prüfstände lange als gegeben. Bei vielen konventionellen Systemen wird permanent Druck erzeugt und das gewünschte Druckprofil über einen ventilgesteuerten Druckübersetzer eingestellt. Das funktioniert, hat aber einen klaren Nachteil: Ein großer Teil der eingesetzten Energie wird dabei durch die Drosselverluste an den Ventilen in Wärme umgewandelt und muss anschließend aufwendig über Kühlkreisläufe abgeführt werden. Entsprechend hoch sind Anschlussleistung, Kühlbedarf und die Gesamtbetriebskosten. Gerade vor dem Hintergrund steigender Energiekosten und des Nachhaltigkeitsgedankens muss man sich die Frage stellen, ob dieses Prinzip noch zeitgemäß ist. 18 O+P Fluidtechnik 2026/05 www.oup-fluidtechnik.de

PRÜFSTANDSTECHNIK BEREITGESTELLTE ENERGIE BESSER NUTZEN Der von Ingenieuren der Ingenieurgemeinschaft IgH ( Technology Center der Axxeron Technologies GmbH) entwickelte Impulsdruckprüfstand setzt genau an diesem Punkt an. Statt die hydraulische Energie im System über Drosselverluste zu vernichten, arbeitet die Anlage mit einer verdrängergesteuerten Architektur in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf. Der wesentliche Unterschied liegt im Umgang mit der im Prüfvolumen gespeicherten Energie. Wird ein kompressibles Volumen unter Druck gesetzt, wird potenzielle Energie im System gespeichert. In klassischen Prüfständen wird diese Energie beim Druckabbau im Wesentlichen in Wärme umgewandelt. Beim verdrängergesteuerten Konzept wird sie dagegen kontrolliert zurückgeführt und für den nächsten Kompressionszyklus mitgenutzt. Hier liegt der entscheidende Vorteil: Die Energie muss nicht in jedem Takt vollständig neu aufgebracht werden, sondern bleibt weitgehend im Kreislauf. Technisch realisiert wird das unter anderem über eine hochdynamische Axialkolbenpumpe mit verstellbarer Schrägscheibe, einen Druckübersetzer mit Gegenzylinder und ein Schwungrad als temporären Energiespeicher. Dieser geschlossene Aufbau reduziert Verluste und senkt den Leistungs bedarf deutlich. Dass dieser Ansatz nicht nur theoretisch interessant ist, zeigt sich beim Blick auf typische Prüfbedingungen. Bei einem Druckpuls von 100 MPa und einem Prüfvolumen von 1 Liter liegt die benötigte installierte Leistung eines konventionellen, ventilgesteuerten Prüfstands im Bereich von rund 30 kW. Das verdrängergesteuerte System kommt unter vergleichbaren Bedingungen mit deutlich weniger Leistung aus. Nach Angaben von IgH sind Einsparungen von bis zu 70 Prozent möglich. Gleichzeitig sinkt auch der Kühlbedarf erheblich, was die Gesamtbilanz zusätzlich verbessert. Für Betreiber ist das aus mehreren Gründen relevant. Zum einen reduzieren sich die direkten Energiekosten. Zum anderen fallen auch die Anforderungen an Kühlung und Infrastruktur geringer aus. Über die Lebensdauer einer Anlage kann das einen spürbaren Unterschied bei den Gesamtkosten machen. 01 ENERGIERÜCKGEWINNUNG IM GESCHLOSSENEN KREISLAUF SPART BIS ZU 70 PROZENT Prinzip schaltplan des Prüfstands In einem hydraulischen Impulsdruckprüfstand hat IgH herkömmliche Ventilsteuerungen durch ein verdrängergesteuertes System mit geschlossenem Hydraulikkreislauf ersetzt. Da die beim Druckabbau im Prüf volumen gespeicherte Energie für den nächsten Zyklus zurückgewonnen wird, lassen sich bis zu 70 Prozent Energie einsparen. Trotz dieser enormen Effizienzgewinne erfüllt die modulare Anlage dank einer hoch dynamischen Regelung alle strengen Normanforderungen (wie ISO 6605) an Präzision und Dynamik. Dr.-Ing. Siegfried Rotthäuser, Geschäftsführer Ingenieur gemeinschaft IgH GmbH, Essen EFFIZIENZGEWINN IN DER PRAXIS Ein häufiger Einwand bei energieoptimierten hydraulischen Systemen lautet, dass sie bei der Dynamik Kompromisse machen müssen. Gerade bei der Impulsdruckprüfung ist das jedoch ein zentraler Punkt. Die Druckanstiege und Druckabfälle müssen innerhalb definierter Toleranzen ablaufen, da die Anforderungen der ISO 6605 an Rampenzeit und Toleranzgrenzen nur wenig Spielraum lassen. Laut IgH wird die erforderliche Dynamik durch das Zusammenspiel aus schnell reagierendem Stellsystem und digitaler Regelung erreicht. Die Axialkolbenpumpe kann in wenigen Millisekunden auf Sollwertänderungen reagieren; gleichzeitig sorgt eine adaptive Regelung für die automatische Anpassung an die jeweilige Systemsteifigkeit. Dadurch lassen sich unterschiedliche Prüflingsvolumina und Bauteilcharakteristiken testen, ohne dass manuelle Reglereinstellungen erforderlich sind. Auch die Sollwertvorgabe erfolgt nicht starr, sondern wird innerhalb der zulässigen Toleranzgrenzen optimiert. Das hilft dabei, den Prüfstand mechanisch schonend zu betreiben und trotzdem reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen. In der Praxis zeigt sich, dass sowohl die Genauigkeit des Druckprofils als auch die Reproduzierbarkeit vergleichbar mit konventionellen Systemen sind, aber bei deutlich geringerem Energieeinsatz. www.oup-fluidtechnik.de O+P Fluidtechnik 2026/05 19