Die Pneumatik ist eine traditionsreiche Industriemethode, die aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit in der zunehmend nach den Prinzipien der Nachhaltigkeit aufgebauten Industrie 4.0 auch in der Zukunft ein sicheres Standbein haben wird. Hierbei kommt der Technologie zugute, dass sie sich aus der Umgebungsluft speist und damit einen regenerativen Energieträger verwendet, der uns allen unbegrenzt zur Verfügung steht. Schon Kinder kennen einen Pneumatikzylinder durch ihre Fahrradpumpe. In diesem Ratgeber erfahren Sie mehr über den Pneumatikzylinder und seine Anwendung in Handwerk und Industrie.
Definition der Pneumatik
Die Pneumatik ist die Lehre von der Druckluft, die mit einem Pneumatikzylinder in mechanische Bewegungsenergie umgewandelt wird. Je nach Bedarf können dabei rotative und lineare Bewegungen hergestellt werden. Begründet hat die Pneumatik der griechische Techniker, Naturforscher und Erfinder Ktesibios, der im 3. Jahrhundert v. Chr. In Alexandria wirkte, ein Lehrbuch mit dem Titel Mechanica verfasste sowie eine Reihe von hydraulischen und pneumatischen Systemen entwickelte, zu denen eine Wasserorgel, Feuerwehrspritze, Wasseruhr, ein Wasserstandsregler und ein Federkatapult gehörten.
Hydraulische und pneumatische Systeme funktionieren auf Basis von Druck nach ähnlichen Gesichtspunkten. Während bei der Pneumatik zu diesem Zweck Gase und Luft verwendet werden, sind es bei der Hydraulik Wasser und andere Flüssigkeiten. Pneumatikzylinder im Überblick finden Sie bei diesem Anbieter.
Was ist ein Pneumatikzylinder?
Pneumatikzylinder bestehen aus einem Kolben, Zylindermantel, einer Kolbenstange, Endkappen sowie Dichtelementen und sind mit Druckluftanschlüssen ausgestattet. Die pneumatischen Systeme verwenden Druckluft und komprimierte Gase zur Erzeugung von dauerhaften zyklischen und linearen Bewegungen. Um dies zu erreichen, wird die komprimierte Luft in die Zylinderkammer eingeleitet, um einen Druck auf den Kolben auszuüben, was die Bewegung verursacht. Bei diesem Prozess wird die Kolbenstange hin- und her bewegt. Genutzt werden kann die mechanische Energie für das Heben, Senken, Ziehen und Schieben von Lasten.
Unterschieden werden Pneumatikzylinder in einfach- und doppeltwirkende Zylinder. Einfach wirkende Pneumatikzylinder können durch das Vorhandensein von nur einer Eintrittsöffnung nach einer Richtung wirken, während sich doppeltwirkende Zylinder durch ihre beiden Eintrittsöffnungen in beide Richtungen bewegen können. Darüber hinaus gibt es eine hohe Anzahl möglicher Systeme für den Pneumatikzylinder, von denen wir für den Einstieg den Drehzylinder, Schlagzylinder, Teleskopzylinder, Tandemzylinder und Gleichlaufzylinder als Beispiele nennen möchten.
Einsatzbereiche von Pneumatikzylindern
Pneumatikzylinder eignen sich aufgrund der durchgängigen zyklischen Bewegungen gut für automatisierte Prozesse, sodass sie eine wichtige Bedeutung in der industriellen Fertigung, Fabrikautomation und im Maschinenbau haben. Aufgrund der Fähigkeit für automatisierte Prozesse passen sie grundsätzlich zur Arbeitswelt der Industrie 4.0. Bevorzugte Arbeitsbereiche sind die Förder-, Antriebs- und Handhabungstechnik. Branchen, in denen Pneumatikzylinder angewendet werden, sind unter anderem die folgenden:
- Automobilindustrie
- Robotik
- Bergbau
- Mineralölindustrie
- Medizin
- chemische Industrie
- Lebensmitteltechnik
- Papierindustrie
- Land- und Forstwirtschaft
- Wasserversorgung
- Weltraumtechnik
- Kernforschung
Die Vorteile von Pneumatikzylindern
Pneumatikzylinder arbeiten schnell, sicher und zuverlässig. Sie sind einfach und kostengünstig herzustellen, denn es sind keine Rückleitungen erforderlich, weil die Abluft sofort in die Umgebung entweichen kann. Außerdem können sie ohne Befestigungselemente verbaut werden. Der Verschleiß ist äußerst gering und eine Wartung ist selten erforderlich. In Bezug auf die Ökologie punkten sie durch ein sauberes und emissionsfreies Arbeiten, wobei sie sich regenerativer Energiequellen bedienen. Die Luft ist frei verfügbar, speicherfähig und Pneumatikzylinder finden eine breite Anwendung in verschiedenen Industriebereichen. Von Mehrwert ist abschließend, dass die Abwärme unmittelbar am Kompressor austritt und für Heizzwecke verfügbar ist.
Die Nachteile von Pneumatikzylindern
Bedenken sollten Anwender, dass die Kraftentwicklung pneumatischer Systeme an ihre Grenzen stößt, sodass sich Pneumatikzylinder ausschließlich für die Bewegung kleinerer Lasten eignen. Hinzu kommt die relativ unpräzise Steuerung, die ihre Ursache darin hat, dass Luftdruck sich im Gegensatz zu Flüssigkeiten nicht gleichmäßig ausdehnt und zum Abfedern neigt. Zwar können die verwendeten Gase für den Luftdruck der Umgebungsluft entnommen werden; allerdings ist eine Aufbereitung der Druckluft nötig. Durch die unkontrollierte Abkühlung und Erhitzung von Luft und Gasen besteht eine latente Explosionsgefahr und bei kalt durchströmender Luft besteht die Möglichkeit einer Vereisung der Antriebe.
