Die duale Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) in Ravensburg hat die Hydraulik beim Bagger wörtlich genommen. Das altgriechische Wort hýdor bedeutet „Wasser“. So ist Öl-Hydraulik streng genommen ein Widerspruch. Das Excawater-Team der DHBW baut den weltweit ersten Wasserhydraulikbagger, der als Fluidmedium Wasser – und nicht Öl – verwendet. Der Excawater kombiniert eine Vielzahl neuer Technologien zu einem innovativen Gesamtsystem und setzt damit eine neue Vision des Baggers in der Zukunft um.

Der Gewinn von Just, einem Motivationspreis der Zeppelin Jugendstiftung 2016, verbunden mit der spontanen Einladung durch den Zeppelin Geschäftsführer Michael Heidemann, das Unternehmen zu besuchen und die Zentrale plus angrenzende Niederlassung in Garching bei München zu besichtigen, spornten das Team an und gaben neue Impulse für den Excawater.

Die Geschichte des Excawaters begann im Oktober 2013 an der dualen Hochschule in Friedrichshafen. Studierende hatten die Idee, für eine Studienarbeit einen Bagger zu konstruieren. Um möglichst einfach und ohne Gefahr für die Umwelt Versuche machen zu können, sollte dieser Bagger Wasser als Fluid anstatt Hydrauliköl verwenden. Zunächst stand in erster Linie die Konzeptionierung, Dimensionierung und Konstruktion eines einfachen Bagger-Modells nach dem Vorbild moderner Baumaschinen an, was erfolgreich umgesetzt wurde. Der Bagger der ersten Generation verfügte über ein wasserhydraulisches Antriebssystem, mit dem es möglich war, durch Hydraulikzylinder den Baggerarm zu bewegen und so Schüttgut aufzunehmen. Das Fluid Wasser dient zur Kraftübertragung von der Pumpe zu den Zylindern des Baggerarms. Dabei wurden die Zylinder direkt über Schalthebel angesteuert.

Seit 2014 wurde der bestehende Bagger um eine Dreheinheit und einen Sicherheitskäfig für den Baggerführer ergänzt. Zudem wurde die Steuerung des Baggers deutlich verfeinert und ein Bedienpanel sowie Joysticks implementiert. Außerdem wurde an der Funktionalität gefeilt.

Nach dem erfolgreichen Start war klar, dass dieser wasserhydraulische Bagger großes Potenzial als Technologieträger darstellt. So wurde aus der einfachen Projektarbeit ein fachübergreifendes Projekt. An diesem arbeiten jährlich Studenten der dualen Hochschule mit. Sie bringen neue Ideen, Technologien sowie Know-how ein und realisieren damit Stück für Stück eine neue Vision des Baggers der Zukunft. Seit 2014 wurde der bestehende Bagger um eine Dreheinheit und einen Sicherheitskäfig für den Baggerführer ergänzt. Zudem wurde die Steuerung des Wasserhydraulikbaggers deutlich verfeinert und ein Bedienpanel sowie Joysticks implementiert. Außerdem wurde an der Funktionalität gefeilt, wie am Display, der Hupe, der Beleuchtung oder dem Sitz.

Preisverleihung der Zeppelin Jugendstiftung

Das große Engagement des Teams wurde bereits reichlich belohnt, beispielsweise durch das große Interesse der Besucher an öffentlichen Veranstaltungen wie dem Girl’s Day sowie der Langen Nacht der Technik und Innovation der Stadt Friedrichshafen. Mindestens genauso beflügelt hat auch der Gewinn von Just, ein Motivationspreis der Zeppelin Jugendstiftung 2016. Die feierliche Preisverleihung verbunden mit der Übergabe eines Preisgeldes spornten das Team an. Außerdem gab die spontane Einladung, durch den Zeppelin Geschäftsführer Michael Heidemann, das Unternehmen zu besuchen und die Zentrale plus angrenzende Niederlassung in Garching bei München zu besichtigen, neue Impulse. Zukünftig sollen energiesparende Materialien neue Einsatzbereiche schaffen. Die Implementierung neuester Technologien kombiniert Vorteile und führt zu neuen, anwendungsbezogenen Erkenntnissen. Beispielsweise plant das Team den Bereich Leichtbau in den Wasserhydraulikbagger zu integrieren.

Interdiszipliäres Projekt

Ein weiterer Schwerpunkt ist das Thema Gestensteuerung. Hier wird das Steuern des Wasserhydraulikbaggers mittels Handbewegungen des Baggerfahrers möglich gemacht. Komplexität fordert interdisziplinäre Vernetzung. Um ein solch umfassendes Projekt zu realisieren, braucht es ein interdiszipliäres Team mit passen- dem Know-how. Dies findet sich an der DHBW, wo 19 Studenten und sechs wissenschaftliche Betreuer der Studiengänge Elektrotechnik, Maschinenbau, Mechatronik, Informatik und Wirtschaftsingenieurwesen weiter am Bagger feilen. Jeder Studiengang kann in diesem Projekt seine Stärken voll einsetzen. Im Rahmen des Projektes werden die obenstehenden Ziele aus den Bereichen Software, Konstruktion und Mechanik verfolgt.

Zentrales Wissensportal

Übergreifend kümmern sich die Wirtschaftsingenieure im Ressort Projektkoordination um die Koordination des immer größer werdenden Teams. Um den Teamgeist zu steigern und eine Übersicht über Zeit, Kosten und Qualität zu behalten, wird ein Gespür für wirtschaftliche und technische Aspekte benötigt. Auch der Aufbau eines zentralen Wissensportals, auf dem die Erkenntnisse aller bisherigen Forschungen und Entwicklungen gesammelt und sortiert werden, ist ein weiterer wesentlicher Erfolgsfaktor. Im Bereich der Gestensteuerung ist die Expertise des Studienganges Informatik und der Fahrzeugsystemtechnik gefragt.

Bedienung des Excawaters

Zur Bedienung des Wasserhydraulikbaggers kann man aktuell wählen zwischen einem Gamepad oder zwei professionellen Joysticks. Als Innovation wird die Gestensteuerung auf Basis von Leap Motion Sensoren realisiert. Über die Erfassung der Hände des Baggerführers und die Umsetzung in Steuerbefehle kann der Excawater somit intuitiv und präzise bewegt werden. Integriert werden sollen drei Steuerungsstufen (Anfänger, Fortgeschrittene, Profi), die mit einem Touch-Display eingestellt werden können. Zudem gilt es einen schnellen und sicheren Datenablauf zu generieren und die Software an alle Weiterentwicklungen anzupassen. Bei der physischen Realisierung des Projektes ist der Studiengang Maschinenbau gefordert.

Als nächster Quantensprung soll versucht werden, den Ausleger aus dem Leichtbaumaterial CFK (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) zu fertigen, was gegenüber normalem Baustahl Gewichtseinsparungen zur Folge hat. Überarbeitet in Leichtbau sollen das Cockpit, der Baggerarm und die Sitzhalterung werden.

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