Hänchen Hydraulik realisiert Testsysteme für die Sportindustrie

Mindestens eine Million Schläge muss ein Top-Ski während seiner Lebenszeit verkraften - zumindest bei dem Ski-Hersteller K2 soll das sogar ohne spürbaren Verschleiß möglich sein. Ein Snowboard oder Ski kann aber nur durch ein umfangreiches Testprogramm soweit entwickelt werden, dass er diesen Anforderungen genügt. Dies ist eine Herausforderung für K2 in der Prüftechnik. Doch der in Deutschland verantwortliche Produkt-Manager Peter Kuba möchte zusammen mit Kurt Klinsmann, der seit 10 Jahren alle K2 Ski-Tests in Deutschland betreut, sichergehen. Der Bruder des Fußball-Stars Jürgen Klinsmann nutzt Test-Systeme von Hänchen Hydraulik, um auch in Deutschland Spitzen-Qualität zu dokumentieren: „Wir möchten so unseren Kunden das Vertrauen vermitteln, dass unsere Produkte bestmöglich konstruiert sind“, begründet der Ansprechpartner für über 600 teils sehr große Sporthändler den Testaufwand.

Im Rahmen eines Pilotprojekts hat der Hydraulik-Spezialist aus Ostfildern einen rechnergesteuerten Prüfplatz eingerichtet, auf dem die Prototypen mit bis zu 400 Hz bei geregelter Sinusschwingung bewegt werden können. So lassen sich Langzeit-Belastungstests unter höchst realistischen Rahmenbedingungen fahren. Pate für diesen Prüfstand waren dynamische Langzeittests an Flugzeugen wie dem Airbus, bei denen seit Jahrzehnten Hänchen Hydraulik-Zylinder mögliche Schwachstellen analysieren. „Wir möchten für unsere Kunden das High-Tech Know-how aus der Flugzeugindustrie auch für kleinere Langzeit-Tests zu Verfügung stellen“, begründet Stefan Hummel – Verkaufsleiter und Prokurist bei Hänchen, das Projekt. „Der Kunde kann mit diesen Systemen sowohl das Produkt-Verhalten als auch die Material-Ermüdung testen.“

Für K2 gelten beide Aufgaben: Denn ein Ski ist heute ein hochkomplexes Gebilde aus Holz, Kunststoff und Metall, bei dem die Parameter Drehfreudigkeit, Spurführung, Laufruhe, Stoßdämpfung, Gewicht und Haltbarkeit optimal aneinander angepasst sein müssen. Besonders die in der Skiwelt zentralen Größen Flex und Torsion müssen optimal aufeinander abgestimmt sein, obwohl sie technisch gesehen oft gegeneinander stehen. Denn Flex steht für die Elastizität des Skis besonders auf der Längsachse. Dadurch werden die Stöße etwa durch Unebenheiten auf der Piste absorbiert. Die Torsion beschreibt dagegen die Steifigkeit bei Drehbewegungen um die Längsachse. Nur ein Ski mit hoher Torsion greift mit den Kanten gut auf Eis oder beim Carven auf hartem Untergrund. Wie weit die Ausdifferenzierung heute geht, zeigen bei den Top-Modellen spezielle Skier für Frauen, die sich nicht durch Länge oder Form unterscheiden, sondern die durch 15% weicheren Flex und 10% weniger Gewicht besser an den weiblichen Körperbau angepasst sind. Und für den Spitzen-Rennsport werden die Skier individuell auf den jeweiligen Sportler angepasst.

Diese Vielfalt zeigt, dass ein moderner Ski im Aufbau nahezu unbegrenzt variierbar ist. Der Hänchen Prüfstand ermöglicht es, exakte Aussagen über das Verhalten der jeweiligen Prototypen zu treffen. Ein Hänchen Test-Zylinder mit der patentierten schwimmenden Ringspalt-Dichtung ermöglicht eine optimale Simulation. Diese Zylinder haben druck-unabhängig immer die selbe kaum messbare Reibung. In ihnen verformt sich eine Büchse aus Stahl in einem Drosselspalt und erzeugt so einen berührungsfreien Dichtspalt von wenigen 1/100 mm. Dieses Verfahren funktioniert aber nur bei einer Produktionsgenauigkeit im Bereich weniger µm, da ansonsten die Leckage zu hohen hydraulischen Verlusten führt. Die Baureihe 328 Servofloat® unterscheidet sich nur in der etwas höheren Empfindlichkeit für Seitenkräfte von einem Kolben mit hydrostatisch gelagerter Kolbenstangenführung, was bei diesem Testsystem keine Rolle spielt. Sie bringt aber einen deutlichen Kostenvorteil. Die Ringspaltdichtung bietet durch ihre vernachlässigbare Reibung höchste Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Sie ist stick-slip-frei und für äußerst langsame und schnelle Bewegungen geeignet. Deshalb sind sie optimale Test-Zylinder. In Verbindung mit einer leistungsfähigen Ventilkombination und einer optimal angepassten Steuerung können so die unterschiedlichsten Simulationen gefahren werden. Analisiert werden bei Skitests einerseits Beschleunigungen und Kräfte, andererseits erfassen die Prüfer das Verhalten auch optisch durch Slowmotion Kameras.

Um diese Parameter zu erreichen, haben die Skier einen Kern aus einem Laminat aus Hölzern besonders hochwertiger Kiefern und Fichten. Dieser Kern ist mit einem Geflecht von Kunstfasern triaxial umsponnen, wobei die Fasern auf allen Achsen differenziert vorgespannt und durch verschiedene Flechtwinkel in unterschiedlicher Dicke aufgebracht werden. Es bildet gemeinsam mit dem Holzkern den sogenannten Torsionskasten. Harte Skier oder Snowboards zeichnen sich zusätzlich durch vorgedrehte Faserbündel aus. Auf dem Ski wird im besonders stark belasteten Bereich ein zusätzlicher Kern an der Oberfläche aufgebracht, um geringes Gewicht und hohe Belastbarkeit zu kombinieren. Zusätzlich sind Dämpfungsgewichte integriert, die für eine Trägheit sorgen, um ein Flattern zu vermeiden. Schließlich spielen die verwendeten Materialien wie etwa der Kevlar- und Carbon-Anteil an der Fasermischung sowie der Einsatz von hochwertigen Leichtmetallen wie Titanlegierungen eine wichtige Rolle. Die Tests bieten in dieser Welt der unbegrenzten Konstruktionsmöglichkeiten eine klare Grundlage zur Bewertung von Skiern und Snowboards.

Denn um ein optimales Sportgerät zu entwickeln, müssen zwei Vorgehensweisen einander ergänzen: „Wir berücksichtigen subjektive und objektive Faktoren“, so Klinsmann. „Erfahrungen in der Entwicklung und Konstruktion sind deshalb ebenso wichtig wie Testfahrten durch Skifahrer der jeweiligen Zielgruppe. Doch für eine objektive Bewertung wie für eine Aussage über die Haltbarkeit eines Skis sind moderne Prüfplätze unverzichtbar.“