Hydraulische Aktuatoren sind in der Branche für ihre hohe Kraftübertragung bekannt. Hydraulische Systeme sind in der Anschaffung meist günstiger als elektrische Servosysteme. Zu ihren Nachteilen zählen der größere Platzbedarf, die regelmäßige Wartung und die manuelle Systemjustierung für eine optimale Leistung. Hydraulische Systeme reagieren empfindlich auf Temperaturschwankungen, neigen zu Leckagen und arbeiten in einem offenen Regelkreis, was die Datenerfassung erschwert. Servohydraulik kann zwar einige dieser Probleme beheben, benötigt aber ebenfalls mehr Platz und ist sehr kostspielig. Hydraulische Systeme bieten zwar eine lange Lebensdauer, sind aber im Betrieb weniger effizient als elektrische Systeme.

Elektrische Systeme benötigen weniger Platz als hydraulische Systeme. Sie ermöglichen zudem eine präzise Positions-, Geschwindigkeits- und Drehzahlregelung bei gleichzeitig höherem Wirkungsgrad. Dank des geschlossenen Regelkreises ist die Datenerfassung einfach, und sie sind nahezu wartungsfrei. Elektrische Servosysteme werden aufgrund ihrer höheren Genauigkeit bevorzugt, können aber in der Anschaffung teurer sein als hydraulische Systeme. Die höhere Betriebseffizienz bei minimalem Wartungsaufwand über die gesamte Lebensdauer des Systems führt jedoch zu niedrigeren Gesamtbetriebskosten und macht sie zu einer attraktiven Alternative zur Hydraulik.

1. Datenerhebung

Im ständigen Bestreben nach Optimierung von Fertigungsprozessen gewinnt die Datenerfassung in kritischen Bereichen in der modernen Fertigungsumgebung immer mehr an Bedeutung. Hydraulikzylinder benötigen teure und komplexe servohydraulische Systeme mit zusätzlichen Sensoren zur Erfassung und Überwachung von Position, Geschwindigkeit, Kraft und anderen Faktoren am Arbeitsplatz. Diese Faktoren sind in das Servosystem eines elektrischen Aktuators integriert. Die Überwachung des Motorstroms ermöglicht die einfache Kontrolle von Kraft und Wiederholgenauigkeit. Das Rückmeldesystem am Motor erfasst präzise Position und Geschwindigkeit.

2. Effizienz und Kosten

Elektrische Aktuatorsysteme erreichen typischerweise einen Wirkungsgrad von 75–80 %, hydraulische Aktuatorsysteme hingegen nur 40–55 %. Ein weiterer Kostenfaktor für den Energieverbrauch ist, dass elektrische Aktuatoren nur dann Strom benötigen, wenn dieser benötigt wird. Im Ruhezustand benötigen sie keinen oder nur sehr wenig Strom, um ihre Position zu halten. Hydrauliksysteme hingegen erfordern, dass das Hydraulikaggregat das System bei Betrieb permanent unter Druck hält – was zu einer ineffizienten Energienutzung führt.

Durch Division der Wirkungsgrade der beiden Technologien durcheinander kann ein Näherungsfaktor für die Stromkosten ermittelt werden, basierend darauf, wann sich die Aktuatoren/Zylinder tatsächlich bewegen.

Beispiel: 80 % (elektrisch) / 40 % (hydraulisch) = 2. Das bedeutet, dass elektrische Systeme doppelt so effizient sind oder hydraulische Systeme doppelt so viel Energie benötigen, um die gleiche Arbeit zu verrichten. Dies ist eine Näherung, aber sie entspricht weitgehend der Realität. Tatsächlich kann der Gesamtwirkungsgrad eines Hydrauliksystems auf 20 % sinken, wenn es nicht ordnungsgemäß gewartet wird. Dadurch kann die elektrische Technologie bis zu viermal so effizient sein (oder die Betriebskosten für Hydraulik bis zu viermal so hoch).

Obwohl elektrische Stellantriebssysteme doppelt so effizient sind wie hydraulische Zylindersysteme, kann die Implementierung einer elektrischen Servolösung zunächst teurer sein. Die Gesamtkosten über die gesamte Lebensdauer des Systems können jedoch deutlich geringer ausfallen, wenn man die höhere Leistung, die größere Flexibilität und die geringeren Betriebskosten berücksichtigt.

3.Leckagen und Umweltbedenken

Viele Fachleute der Hydraulikbranche sagen: „Es ist nicht die Frage, ob Hydrauliksysteme lecken, sondern wann und in welchem ​​Ausmaß.“ Leckagen verursachen Verschmutzungen in der Produktion und stellen zudem eine Sicherheitsgefahr dar, wenn jemand auf der ausgelaufenen Flüssigkeit ausrutscht. Noch alarmierender ist, dass Leckagen wichtige Prozesse und Produkte – beispielsweise in der Lebensmittelverarbeitung, der Pharmaindustrie, der Medizintechnik und anderen Bereichen – schwerwiegend verunreinigen können. Eine Kontamination kann sowohl durch die Reinigungsarbeiten als auch durch den Produktverlust hohe Kosten verursachen – und noch kostspieliger, wenn das kontaminierte Produkt Verbraucher erreicht und zurückgerufen werden muss. Hinzu kommt, dass viele Hydrauliksysteme im Freien und in der Nähe von Wohngebieten und Süßwasserquellen eingesetzt werden. Auslaufendes Öl in die Umwelt kann für die Anwohner ein erhebliches Problem darstellen.

Elektrische Stellantriebe zählen zu den saubersten Linearantriebstechnologien und lassen sich einfach und unkompliziert einsetzen. Fett an der Gewindespindel stellt die einzige potenzielle Kontaminationsquelle dar; bei Bedarf können Spezialfette (lebensmittelgeeignet, Reinraumfett usw.) verwendet werden. Die hochwertigen Dichtungen an der Spindel des Stellantriebs halten das Fett im Inneren und eliminieren so gut wie alle Kontaminationsprobleme.