Forschung und Entwicklung

Die Bereiche Forschung und Entwicklung haben bei KSB einen hohen Stellenwert. Dort nehmen wir die Anforderungen, Kundenwünsche und Trends auf, die wir durch den täglichen Einsatz beim Transport von Flüssigkeiten erfahren. Die gewonnenen Erkenntnisse setzen wir stetig in anwendungsgerechte Produkte um. Es ist das Ziel, den Kunden sowohl konfektionierte wie maßgeschneiderte Produkte und Lösungen in hoher Qualität zu fairen Preisen zur Verfügung zu stellen. Darauf richten wir das Technologieportfolio und die Kernkompetenzen aus. Das Know-how der Mitarbeiter in den Bereichen Hydraulik, Elektronik und Werkstofftechnik ist ein wesentlicher Faktor für den Markterfolg unserer Pumpen und Armaturen. Zum Jahresende 2014 waren bei KSB weltweit 588 Personen (Vorjahr 531) in Forschungs- und in Entwicklungsbereichen tätig. Die wichtigsten Entwicklungsstandorte sind Frankenthal und Pegnitz in Deutschland, gefolgt von Gradignan in Frankreich, Grovetown in den USA und Pune in Indien. Darüber hinaus kooperieren wir im globalen Rahmen mit renommierten Forschungsinstituten und Universitäten. In unserer Entwicklungsarbeit sind wir vornehmlich damit befasst, vorhandene Baureihen zu verbessern und zu erweitern sowie neue Anwendungsgebiete zu erschließen.

Im Folgenden stellen wir eine Auswahl der derzeitigen Forschungs- und Entwicklungsprojekte dar:

„LEICHTE“ KESSELSPEISEPUMPE FÜR BESONDERE ­ANWENDUNGEN

Weltweit steigt die Nachfrage nach preisgünstigen Kesselspeisepumpen, wie sie die Kunden in den Kreisläufen von Gas- und Dampf-, Solar- sowie Biomassekraftwerken benötigen. Daher arbeiteten wir daran, eine mehrstufige Hochdruck-Gliederpumpe für diese Anwendungen bereitzustellen. Sie sollte sowohl sehr energieeffizient sein als auch den Preisvorstel­lungen der Kunden in den wichtigen Abnehmerländern China und Indien entgegenkommen.

Indem wir für diese Pumpe Gusswerkstoffe anstelle von Schmiedematerialien verwenden, sind die Aggregate in Asien mit vor Ort verfügbaren Materialien kostengünstig herzustellen. Dank eines per Computersimulation verbesserten Strömungsprofils werden die Pumpen außerdem beste Wirkungsgrade erreichen. Die Verkaufsfreigabe der ersten Baugröße ist für Mitte des Jahres 2015 geplant.

KOMPLETTANBIETER FÜR HEIZUNGSPUMPEN

Nach einer 2012 getätigten Akquisition sind wir dabei, unser Angebot an Heizungsumwälzpumpen zu vervollständigen. Ein komplettes Produktprogramm ist Voraussetzung, um in diesem Marktsegment wettbewerbsfähig zu sein. Dazu erweiterten wir Anfang September 2014 unsere Baureihe Calio durch Baugrößen mit 350 sowie 800 Watt Antriebsleistung und werden unser Portfolio noch ausbauen.

ABWASSER SPARSAM UND SICHER TRANSPORTIEREN

Aggregate der Baureihen Amarex KRT und Sewatec bilden das Rückgrat unseres Abwasserpumpen-Programms. In den Jahren 2013 und 2014 haben wir diese Baureihen und ihre Elektromotoren technisch überarbeitet. Dazu gehörte es, Laufräder zu konstruieren, die zugleich einen verstopfungsfreien Betrieb und einen guten hydraulischen Wirkungsgrad ermöglichen. Mit einem verbesserten Schaufelprofil der Laufräder erhöhten wir die Zuverlässigkeit dieser Pumpen für Rohabwasser; zugleich erlaubt es die neue Konstruktion, mit klei­neren Antrieben auszukommen als die Vorläufergeneration.

Für die Pumpen der Baureihe Amarex KRT fertigen wir in Halle spezielle Tauchmotoren. Um mit diesen die künftigen Vorgaben der Europäischen Union für mehr Energieeffizienz zu erfüllen, haben wir begonnen, unsere Asynchronmotoren der Wirkungsgradklasse IE3 anzupassen.

BALLASTWASSERSYSTEM SCHÜTZT MEERESFLORA UND -FAUNA

Im Berichtsjahr 2014 arbeiteten wir intensiv daran, ein System zur Reinigung von Ballastwasser zu entwickeln. Schiffe transportieren heute fast 90 % aller Welthandelsgüter, mit steigender Tendenz. Dabei sorgen Ballastwassertanks, gefüllt mit See-, Süß- oder Brackwasser, für eine stabile Fahrt und den Tiefgang, bei dem ein Schiff die geringste Menge an Treibstoff verbraucht. Jährlich kommen so zwölf Milliarden Tonnen Ballastwasser zum Einsatz, wobei Schiffe eine Vielzahl aquatischer Organismen aufnehmen. Um die Verbreitung ortsfremder Lebewesen zu stoppen, haben viele Länder strenge Vorschriften für den Umgang mit Ballastwasser erlassen. So darf künftig kein Schiff mehr einen US-Hafen anlaufen, das nicht über eine zertifizierte Ballastwasser-Aufbereitungsanlage verfügt. Weltweit steht eine vergleichbare Konvention der Internationalen Seeschifffahrts-Organisation IMO vor dem Abschluss. Für diesen wachsenden Markt haben wir ein System konstruiert, das Anfang November 2014 den ersten landgestützten Test für See- und Brackwasser entsprechend den Vorgaben der US-Küstenwache (USCG) absolviert hat; die Erprobung auf See werden wir 2015 abschließen. Das Wirtschaftsministerium von Rheinland-Pfalz fördert diese Arbeiten im Rahmen seines InnoTop-Programms.

Abwasserpumpen im Test: Neue Laufräder helfen, ­Antriebsenergie zu sparen.

CO2 ALS KÄLTEMITTEL DER ZUKUNFT

Seit 2011 arbeiten wir in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt an den technischen Grundlagen eines ölfreien Kompressors für Kohlenstoffdioxid (CO2) mit integriertem, mediumgekühltem Elektro­antrieb. Dieser ist für Großwärmepumpen vorgesehen. Kohlenstoffdioxid hat als Kältemittel gegenüber den heute verwendeten Fluorkohlenwasserstoffen den Vorteil, dass es bei der Freisetzung erheblich weniger zum Treibhauseffekt beiträgt. Dem Einsatz von CO2 als Kältemittel in Großwärmepumpen steht bisher die notwendige Ölschmierung der Wellenlagerung entgegen, die den Wirkungsgrad drastisch verschlechtern würde. Gemeinsam mit der Universität Kaiserlautern sowie mit der Hochschule Mannheim und der Universität Stuttgart untersuchen wir an Versuchsträgern, wie sich CO2 auf die rotierenden Lager strömungsmechanisch auswirkt. Im laufenden Jahr setzen wir das Forschungsvorhaben mit Unterstützung des Ministeriums fort; bis 2017 soll ein ölfreier CO2-Kompressor zur Verfügung stehen.

AUF DEM WEG ZU „SMARTEN“ PRODUKTEN

In mehreren Forschungsprojekten beschäftigten wir uns außerdem mit den Anforderungen der sogenannten Industrie 4.0 an unsere Produkte. Intelligente Pumpen und Armaturen sollen künftig parallel zur etablierten Automationswelt mittels internetbasierter Kommunikationstechnologien weltweit vernetzbar sein. So können sie mit ihren Daten Kunden bei Installation, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung unterstützen. Insbesondere wird es diese Technologie dem Nutzer komplexer Maschinenparks ermöglichen, Fehlermuster zu erkennen und technische Problemfälle zu vermeiden.

Erstmalig haben wir im Berichtsjahr Kühlwasserpumpen in einem der größten und modernsten Rechenzentren Europas so mit Schnittstellen ausgestattet, dass unser Kunde die Betriebszustände seiner Pumpen und damit die zwingend benötigte Kühlung der Server in einer sogenannten Cloud-Application überwachen kann.

MODELLBASIERTER ENTWICKLUNGSPROZESS

Die fortschreitende Automatisierung technischer Anlagen hat zum Ziel, die Lebenszykluskosten zu reduzieren. In diesem Umfeld erledigen Sensoren und Aktoren an der Schnittstelle zwischen technischem Prozess und Anlagensteuerung immer mehr und immer anwendungsspezifischere Aufgaben. Das leisten sie als dezentral vernetzte intelligente Feldgeräte. In einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekt mit dem Namen ELSY arbeiten wir daran, für unsere hydromechatronischen Produkte einen modellbasierten Entwicklungsprozess aufzubauen und die entsprechenden Werkzeuge dafür zu schaffen. Dabei wollen wir ein Online-Diagnose-System entwickeln, mit dem man eventuell auf­tretende Schäden an der Gleitringdichtung oder den Lagern einer Pumpe frühzeitig erkennt. 2014 haben wir für die Projektpartner das Lastenheft sowie die Spezifikationen und die Schnittstellendefinitionen erstellt.

Im Laserschmelzverfahren fertigen: Die neue LaserCusing®-Anlage ermöglicht es, hochkomplexe Bauteile herzustellen.

LASERSCHMELZVERFAHREN ERWEITERT TECHNISCHE ­HORIZONTE

KSB hat im Berichtsjahr in eine Anlage investiert, die es erlaubt, Kenntnisse beim selektiven Laserschmelzen zu sammeln. Mittels dieser Technik lassen sich auch komplexe Bauteile dreidimensional „ausdrucken“. Gegenüber den konventionellen Techniken Gießen und Schmieden entfallen beim Laserschmelzen Werkzeuge wie Gussformen oder Gesenke. Ein weiterer Vorteil ist die große Gestaltungsfreiheit für den Konstrukteur. Diese ermöglicht es, Bauteile mit innenliegender Geometrie, Hohlräumen sowie offen-porösen Strukturen zu fertigen. So lassen sich Leichtbauteile bei gleichzeitigem Erhalt der Festigkeit erzeugen.

Beim selektiven Laserschmelzen wird der zu verarbeitende metallische Werkstoff in Pulverform in einer dünnen Schicht auf eine Grundplatte aufgebracht und mittels Laserstrahlung entsprechend der gewünschten Bauteilgeometrie schichtweise aufgeschmolzen. Um eine Kontaminierung des Werkstoffs mit Sauerstoff zu vermeiden, findet der Prozess unter Schutzgas­atmosphäre mit Argon oder Stickstoff statt. Dies gewährleistet, dass die mechanischen Eigenschaften des generativ hergestellten Bauteils weitgehend denen des Grundwerkstoffs entsprechen. Die für das selektive Laserschmelzen verwendeten Materialien sind in der Regel Serienwerkstoffe, die keine Bindemittel enthalten. Eine wichtige künftige Anwendung kann es sein, in einem Servicefall Ersatzteile schnell und einsatznah bereitzustellen.

Wir wollen die Pumpen- und Armaturentechnik auch künftig mit richtungsweisenden Innovationen aktiv mitgestalten. Deshalb haben wir 2014 49 Mio. € (Vorjahr 47 Mio. €) in Forschungs- und Entwicklungsleistungen investiert. Diese bewegten sich mit einer Quote von unverändert 2 % des Umsatzes weiterhin auf einem im Branchenvergleich guten Niveau.

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