Das zeichnet H-CFK Hydraulikzylinder aus:
  • 80 % Gewichtseinsparung
  • korrosionsbeständig
  • keine Wärmeausdehnung
  • 50 % Energieeinsparung
  • amagnetisch
  • hochbelastbar

Vorteile durch den Werkstoff H-CFK
Eigenschaften von H-CFK Hydraulikzylinder

Bei der Produktion der Zylinder-Bauteile werden die Carbon-Fasern gemäß den benötigten Anforderungen ausgewählt und designt. Es entstehen Hybride aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit Metallen, die den sehr hohen Belastungen in der Hydraulik standhalten. Die daraus entstehenden H-CFK Hydraulikzylinder weisen viele Vorteile auf:

H-CFK ist leicht

Zylinderrohre aus H-CFK reduzieren die Masse von Stahl-Rohren auf bis zu 80 %, H-CFK Kolbenstangen reduzieren die Masse auf bis zu 75 %. Dabei fällt die Gewichtseinsparung bei langen Hüben besonders deutlich aus.

 

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H-CFK ist amagnetisch

Carbon ist ein nicht magnetisierbares Material. Dies wirkt sich zum Beispiel bei Zylindern mit einer Kolbenstange aus H-CFK und einem magnetostriktiven Wegmesssystem in einer kürzeren Baulänge aus.

 

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H-CFK rostet nicht

Die hohe Korrosionsbeständigkeit von Carbon in Verbindung mit nicht-rostenden Metallen macht H-CFK zuverlässig. Der Einsatz von Epoxidharzen als Matrix und hochwertigen Fasern verhindert einen chemischen Angriff durch starke Alkalien oder starke Säuren.

 

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H-CFK dehnt sich nicht aus

Kohlenstofffasern haben in Längsrichtung einen sehr geringen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Das macht H-CFK interessant für sehr präzise Anwendungen.

 

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H-CFK ist biegesteif

Die Festigkeit und die Steifigkeit des anisotropen Werkstoffes H-CFK sind in Faserrichtung wesentlich höher als quer zur Faserrichtung. Abhängig von der Richtung der Fasern ergeben sich unterschiedliche Elastizitätsmodule, was höhere Querkräfte zulässt.

 

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H-CFK ist energieeffizient

Bei bewegten oder beschleunigten Bauteilen ist eine erhöhte Energieeffizienz durch die Gewichtseinsparung zu erreichen. Je nach Einsatzfall kann die Nutzlast erhöht oder die Antriebsleistung verringert werden. Insbesondere ist es mit H-CFK Kolbenstangen möglich, die Hydraulik-Komponenten bei gleicher Leistungsfähigkeit zu verkleinern und eine höhere Dynamik zu realisieren.

 

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Technische Daten zu H-CFK-Hydraulikzylindern

H-CFK Ausführung

Kolbenstange
Die Kolbenstange eines H-CFK Zylinders wird ausschließlich aus Carbon, ohne metallische Lauffläche, einteilig produziert. Dabei wird der Kolben fest aufgebracht.
Die Kolbenstangen sind einsetzbar in der Wirkungsart Differential und Gleichlauf, in den Hänchen Baureihen 120, 300 und 320. Eine Kombination mit einem Zylinderrohr in Stahl-Ausführung ist möglich.

Zylinderrohr
Das H-CFK Zylinderrohr ist in Rundbauweise ohne metallisches Innenrohr ausgeführt. Die Bauweise der H-CFK Zylinderrohre der Reihen 120 und 300 sind identisch.
Die Zylinderrohre der Reihe 320 haben die Druckversorgung und Leckölanschlüsse integriert.

Eigenschaften

Abmessungen, hydraulische Größen

  • Kolbendurchmesser bis 200 mm
  • Hub-Länge bis 1.500 mm
  • Kräfte bis 400 kN
  • Temperatur-Einsatzgrenze von -40°C bis 80°C

Oberfläche
Als Gegenlauffläche für Dichtungen und hohen hydraulischen Druck wird die funktionale harte Oberfläche bei der Produktion der Kolbenstange und des Zylinderrohres eingebracht. Die Laufflächen sind mit einem Kreuzschliff veredelt.

Befestigung

Kolbenstange
Für krafteinleitende Elemente, wie das Gewinde am Ende einer Kolbenstange, werden metallische Werkstoffe verwendet. Diese werden bei der Produktion fest in die H-CFK Kolbenstange eingebunden, so dass eine hochfeste Verbindung entsteht.
Das ermöglicht den Anbau üblicher Befestigungselemente wie z. B. Gelenkköpfe oder Flanschköpfe.

Zylinderrohr
Die Befestigung eines H-CFK Zylinderrohres ist mit einem Flansch kolben- oder stangenseitig möglich. Das H-CFK Schutzrohr kann tragend zum Anbau von gelenkigen Befestigungen oder nicht-tragend ausgeführt werden.

Werkstoff-Auswahl

Für Hydraulikzylinder bietet Hänchen verschiedene Stahl-Legierungen sowie Leichtbau-Werkstoffe an. Für den jeweiligen Anwendungsfall ist auszuwählen, welcher Werkstoff geeignet ist.

Leichtbauwerkstoffe

Einsatzgebiete
H-CFK Hydraulikzylinder

Der wesentliche Vorteil in der Verwendung von H-CFK liegt in der enormen Gewichtseinsparung und der hohen Belastungsfähigkeit dieser Bauteile. Dadurch können energieeffiziente Antriebe realisiert werden.


Einsatzgebiete von H-CFK Hydraulikzylinder sind beispielsweise:

 

  • Maschinen- und Anlagenbau, Prüftechnik: bis zu 50% geringerer Energieverbrauch bei gleicher Leistung.

  • Mobilhydraulik, Windkraft: Hohe Gewichtseinsparung ermöglichen größere Reichweiten bei Betonpumpen, wie auch höhere Korblasten bei Hubarbeitsbühnen.

  • Offshore, Umwelttechnik: Die hohe Korrosionsbeständigkeit ermöglicht längere Wartungsintervalle.

 

  • Prüftechnik, Robotik: Geringere zu beschleunigende Masse ermöglicht höhere Dynamik - Beschleunigungen, Frequenzen, Amplituden.

  • Medizintechnik: Einsatz in Bereichen mit starken Magnetfeldern.

  • Werkzeugmaschinen: Der sehr geringe, negative Wärmeausdehnungskoeffizient und die Temperaturbeständigkeit sichern stets die Präzision der Maschine.

Innovationspreis
Auszeichnung der Leichtbau Hydraulikzylinder

Innovationspreis des Landkreises Esslingen - Gewinner 1. Preis: Hänchen
Leichtbau Hydraulikzylinder von Hänchen sind weltweit die ersten Zylinder deren Kolbenstange und Zylinderrohr aus Carbon bestehen. Sie reduzieren das Gewicht um bis zu 80 % und erlauben korrosionsfreie oder amagnetische Konstruktionen. Durch die geringere Kolbenstangenmasse ...
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November
2015

Stetiges Optimieren bringt den Fortschritt
Innovationspreis des Landkreises würdigt kundennahe Erfindung. Wer den Erfindungsreichtum dieser Region bestaunen will, der ist bei der Verleihung des Innovationspreises des Landkreises Esslingen immer richtig. 38 Firmen haben sich ... 
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