Neuartiger Akku-Kettenkran mit intelligenter Zustandsüberwachung sowie energieeffizientem und modularem Schnellwechsel-Akkusystem  

Schematische Darstellung Akkukettenkran mit Magnetfuß und Messung der Haltekraftreserve
Quelle: Max Mages, Fraunhofer IPA

Im Projekt wird das Potenzial für einen neuartigen mobilen Akku-Kettenkran untersucht, der schwere Lasten bis 1 Tonne heben kann. Ziel des Quick-Checks ist es, technische Anforderungen zu präzisieren und erste Lösungskonzepte auf technische Machbarkeit zu prüfen. Dabei stehen drei Innovationsfelder im Fokus: ein intelligentes Lastmanagement mit Sensorik und IoT-Anbindung, ein energieeffizientes Schnellwechsel-Akkusystem mit Rekuperation sowie ein Befestigungssystem auf Basis schaltbarer Magnete.

Problem- und Zielbeschreibung

Die Vormontage von größeren Bauteilen bzw. Baugruppen führt auch immer zu größeren und schwereren Zwischenprodukten. Diese müssen auf Baustellen sicher montiert, positioniert und transportiert werden. Großelemente sind meist von außen zugänglich und können mittels üblicher Kräne gestellt werden. Im Innenbereich ist dies oft nicht der Fall. Verfügbare Akku-Kettenzüge erfüllen zwar grundlegende Anforderungen im mobilen Hebebetrieb, weisen aus technologischer Sicht jedoch deutliche Einschränkungen auf, die speziell bei seriellen Bauprozessen relevante Effizienzpotenziale ungenutzt lassen:

• Aktuelle Geräte arbeiten ohne intelligente Datenerfassung, Anbindung und ohne echte Möglichkeiten zur vorausschauenden Wartung.
• Die Energiesysteme heutiger Akku-Kettenzüge sind nicht auf einen industriellen Dauereinsatz ausgelegt.
• Hinzu kommt, dass die Befestigung aktueller Kettenzüge mechanisch erfolgt. Dies erfordert Zeit, Fachpersonal und zusätzliche Ausrüstung wie Fahrwerke oder Anschlagmittel.

Detaillierter Projektablauf

Im Projekt wurden mehere Konzepte für einen schaltbaren Magnetfuß ausgearbeitet. Diese wurden in ersten CAD-Modellen hinsichtlich Gesamtmasse, Haltekraft und Umsetzbarkeit untersucht. Es besteht die Möglichkeit, die Magnetfüße auf Basis von Elektromageneten oder schaltbaren Permanetmagneten aufzubauen. Die Elektromagnete können Vorteile bei Haptik und Gewicht bieten, die Permanentmagnete bei Nutzungsdauer und Ausfallsicherheit. Solche Systeme sind auch schon als Anschlagmittel für Kräne erhältlich. Da ein Magnet jedoch bei Überlast sehr plötzlich versagt, verfügen diese Systeme über sehr hohe Sicherheitsfaktoren – teilweise bis Faktor 3, wodurch die Masse steigt. Um die Sicherheitsfaktoren zu reduzieren, wurde ein Sensorkonzept ausgearbeitet, das in Echtzeit die magnetische Haftkraft misst. Zusätzlich zur Verwendung von Permanentmagneten verfügt der Kran über ein Rekuperationssystem, das beim Senken von Lasten den Akku wieder auflädt.

Projektnutzen

• Hohe Flexibilität
• Lange Akkulaufzeit durch Rekuperation
• Hohe Sicherheit durch inteligente Zustandsüberwachung
  

Finanziert durch