Innovation bei Hebezeugen zur Behebung eines Problems

Prüfstand für das neue Casar Lazerlift-Hubseil. Foto: WireCo Casar/Tadano

Mit steigenden Anforderungen an Hebezeuge treiben technische Durchbrüche im Seildesign, beispielsweise hinsichtlich der Rotationsbeständigkeit, die Branche in eine neue Ära der Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit.

Neben Kraft erfordert das Heben schwerer Lasten Präzision, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Für globale Kranhersteller wie Tadano werden diese Anforderungen durch immer extremere Arbeitsbedingungen noch verstärkt, insbesondere bei Projekten im Bereich erneuerbarer Energien, wo beispielsweise die Höhe von Windkraftanlagen stetig zunimmt.

Herkömmliche Seiltypen stießen an ihre Grenzen, insbesondere bei Anwendungen mit wiederholten Zyklen und mehrlagiger Aufwicklung. Ein neues Seil war gefragt. Tadano wandte sich an seinen langjährigen Seillieferanten, um eine Lösung zu finden. Man begann mit dem Einsatz des neuen Seils Casar Lazerlift, das als Hebezeugseil der nächsten Generation beschrieben wird. Entwickelt von WireCo, ist es speziell für die mechanischen Belastungen bei der Montage von Windkraftanlagen und beim Heben schwerer Lasten ausgelegt. Lazerlift bietet laut Hersteller eine Kombination aus hoher Zugkraft, geringem Gewicht und überlegenen Aufwickeleigenschaften und markiert damit „einen bedeutenden Wandel in der Konstruktion von Kranen hinsichtlich Leistung und Langlebigkeit“.

Konstruktion gegen Versagen

Mehrlagige Seilwicklungen stellen Krankonstrukteure vor große Herausforderungen. Bei der Montage von Windkraftanlagen, wo über lange Zeiträume hinweg wiederholte und zyklische Hebevorgänge stattfinden, zeigen selbst Hochleistungsseile vorzeitigen Verschleiß.

Die Ingenieure von Tadano beobachteten diese Effekte aus erster Hand. „Bei Mobilkranen ist eine hohe Zugkraft bei minimalem Gewicht und akzeptabler Lebensdauer entscheidend für den Erfolg, da sie nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt sind“, erklärt Alfons Weckbecker, Leiter der Konstruktionsabteilung für Raupenkrane bei Tadano. „Eine hohe Zugkraft reduziert den Aufwand für das Einfädeln und vermeidet Ineffizienzen im Einfädelsystem. Ein minimales Seilgewicht reduziert das Gewicht von Hakenblöcken und anderen zugehörigen Komponenten.“

Das Problem verschärfte sich jedoch, als sich die Lebensdauerbegrenzungen bestehender Seile wie Eurolift und Starlift unter realen Bedingungen zeigten. „Wir wurden auf Probleme mit der Lebensdauer bei mehrlagigen Spulungen aufmerksam“, bemerkt Weckbecker. „Dieses Problem ist nicht neu und den meisten Kran- und Seilherstellern bekannt. Dies gilt leider nicht für die Berechnung der Auswirkungen mehrlagiger Spulungen in der neuesten Version der ISO 16625; aus Sicht der Normung bin ich damit sehr unzufrieden.“

Die Ursache des Problems liegt im Zusammenspiel von Seilkonstruktion und Nutzungsmuster. Wiederholte zyklische Belastungen, kombiniert mit enger Spulgeometrie und hohen Nutzlasten, konzentrieren die Spannungsspitzen im Seilkörper. Dies führt mit der Zeit zu innerer Beschädigung und Drahtbruch, oft lange bevor das Seil seine Nennlast erreicht. Die Folge sind eine kürzere Lebensdauer, unvorhersehbare Wartungszyklen und im schlimmsten Fall ein vorzeitiger Austausch während kritischer Einsätze.

Trotz wiederholter Versuche im letzten Jahrzehnt, eine Lösung zu finden, konnte kein Lieferant die Anforderungen von Tadano erfüllen, so das Unternehmen. Unter dem Druck eines Kunden, die Probleme mit der Haltbarkeit zu lösen, wandte sich Tadano an WireCo. Diesmal fiel die Reaktion deutlich anders aus.

Tadano-Schwerlastraupenkran für die Prüfung des neuen Seils eingesetzt. Foto: WireCo Casar/Tadano

Druck der Prüfung

Das Entwicklungsteam von WireCo untersuchte das Problem bereits unabhängig und hatte einen Vorschlag für gemeinsame Tests vorbereitet. „Sie präsentierten ihre neuesten Ideen und fragten nach der Möglichkeit einer Zusammenarbeit, um diese Neuentwicklung an einem Tadano-Raupenkran zu testen“, erinnert sich Weckbecker.

Diese Zusammenarbeit mündete in einem kontrollierten, zyklischen Testprogramm, das die Betriebsbedingungen des Kunden nachbildete und das Schadensverhalten von Lazerlift mit dem bisheriger Seiltypen verglich. Die Ergebnisse waren eindeutig. Wie von den Experten von WireCo in der Entwicklung von Spezialdrahtseilen prognostiziert, übertraf die Lebensdauer im Testumfeld die vom Kunden gemeldeten Zyklen bis zum ersten Drahtschaden deutlich.

Dies war keine geringfügige Verbesserung. Der Unterschied in der Haltbarkeit veränderte Tadanos Sichtweise auf die Seilauswahl für Schwerlastanwendungen. „Wir haben uns sofort entschieden, diesen Seiltyp für Krane, die speziell für die Montage von Windkraftanlagen eingesetzt werden, also CC 38.650-1 oder CC 78.1250-1, zu verwenden“, fügt Weckbecker hinzu. „In den nächsten Monaten und Jahren werden wir beobachten, ob sich das Seil im praktischen Einsatz bewährt, und dann entscheiden, ob wir es auch für andere Krantypen einsetzen.“

Die Gründe für diese Entscheidung waren sowohl pragmatisch als auch strategisch. Es ging nicht nur darum, eine aktuelle Herausforderung zu bewältigen, sondern auch darum, eine Plattform für zukünftige Kranmodelle zu schaffen, um den steigenden Markterwartungen hinsichtlich Verfügbarkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit gerecht zu werden.

Effizienz und Kosten

Tadanos Entscheidung betraf nicht nur die Lösung eines technischen Problems. Es ging auch darum, die Wirtschaftlichkeit des Kranbetriebs über den gesamten Lebenszyklus hinweg neu zu gestalten. Bei anspruchsvollen Anwendungen birgt jedes beschädigte Seil Risiken, Kosten und Betriebsunterbrechungen.

„Wir gehen davon aus, dass das Lazerlift-Seil die Lebensdauer des Seils bei mehrlagigen Aufwicklungen im Allgemeinen verlängert, insbesondere bei wiederholten zyklischen Hebevorgängen, und dass die Gesamtbetriebskosten für Seil und Kran gesenkt werden“, erklärt Weckbecker.

Langlebigere Seile reduzieren nicht nur die Austauschkosten, sondern verbessern auch die Betriebssicherheit. Jeder ungeplante Seilwechsel bedeutet ungeplante Kranstillstände, Produktivitätsverluste und oft auch Reputationsschäden. In der risikoreichen Welt des Infrastrukturbaus und der Windenergielogistik haben diese Störungen reale finanzielle Konsequenzen.

Die längere Lebensdauer des Lazerlift-Seils ist in die Konstruktion integriert. Seine Struktur kombiniert Innenlitzen mit einem verstärkten Kern und einer speziellen 5+1-Außenlitzenkonfiguration. Diese Geometrie widersteht dem radialen Druck und der inneren Verdrehung, die typischerweise mehrlagige Seile schädigen. Es ist außerdem so konstruiert, dass es seine Bruchfestigkeit auch unter starker zyklischer Belastung beibehält und somit selbst unter extremen Bedingungen die erforderlichen Leistungs- und Sicherheitsstandards erfüllt.

Das Unternehmen betont, dass die genannten Eigenschaften nicht zu Lasten der Handhabung oder Kompatibilität gehen. Die Konstruktionsabteilung von WireCo berücksichtigt Trommelwickelsysteme wie die Lebus-Nutierung, bei denen exakte Durchmessertoleranzen erforderlich sind. Die Fertigungstoleranzen werden so optimiert, dass das Seil innerhalb dieser Grenzen reibungslos funktioniert und somit nicht nur langlebig ist, sondern sich auch im mechanischen System des Krans vorhersehbar verhält.

Harte Leistung

Test der mehrlagigen Seilaufwicklung von Lazerlift an einem Tadano-Raupenkran. Foto: WireCo Casar/Tadano

Der erfolgreiche Marktstart von Lazerlift war nicht nur das Ergebnis von Produktinnovationen, sondern auch von räumlicher Nähe und enger Zusammenarbeit. Tadano und WireCo pflegen seit Jahrzehnten eine enge technische Partnerschaft, die durch ihre geografische Nähe in Deutschland noch verstärkt wurde. Diese Übereinstimmung erwies sich in einer kritischen Situation als entscheidend.

„Die Zusammenarbeit mit WireCo in Kirkel-Limbach, unweit unseres Standorts, ist eine langjährige und bewährte Partnerschaft“, so Weckbecker. „Sie unterstützen uns bei allen Anfragen und Problemen. Für das zuvor beschriebene Problem hatte in den letzten zehn Jahren niemand eine Lösung angeboten. Wir waren daher überrascht, dass sie sich schon seit Jahren mit dem Thema befassten und uns in dieser schwierigen Situation diese neue Seilentwicklung präsentieren konnten.“

Diese Reaktionsfähigkeit ist ein seltener Vorteil in einer Branche, in der das Innovationstempo oft hinter den betrieblichen Bedürfnissen zurückbleibt, so WireCo. Während viele Zulieferer auf Tadanos Herausforderungen mit Standardproduktoptionen reagierten, hatte WireCo das Problem nach eigenen Angaben bereits vorhergesehen und in eine proaktive Lösung investiert.

Das Ergebnis ist nicht nur ein besseres Seil, sondern auch eine solidere Grundlage für gemeinsame Innovationen. Da Lazerlift nun in die Serienproduktion geht und die ersten Krane im Einsatz sind, verfügen beide Partner über eine Referenzbasis für die Weiterentwicklung. Rückmeldungen aus der Praxis werden zukünftige Produktgenerationen prägen. Daten aus der realen Anwendung werden die Spezifikationen verfeinern. Ein bewährtes Kooperationsmodell dient als Blaupause für die zukünftige Produktentwicklung.

Dauerhafte Lösung

Für Tadano ist die Einführung von Lazerlift mehr als nur ein technischer Erfolg. Sie bestätigt langjährige Ingenieursprinzipien, Vertrauen, gründliche Tests und präzises Design. Die in den Tests erzielten Leistungssteigerungen sind beachtlich. Doch das eigentliche Ergebnis ist strategischer Natur: ein Produkt, das es dem Unternehmen ermöglicht, die sich wandelnden Kundenerwartungen in den Bereichen Windenergie, Infrastruktur und Schwerindustrie zu erfüllen.

Für die gesamte Branche ist Lazerlift ein Beispiel dafür, dass einige der wichtigsten Innovationen direkt vor unseren Augen liegen. „Hebeseile stehen vielleicht nicht im Mittelpunkt von Fachmessen oder Investorenpräsentationen, aber sie bilden die Grundlage für sicheres, effizientes und skalierbares Heben“, so das Unternehmen.

Die Turmhöhen nehmen stetig zu, das Turbinengewicht steigt und die Einsatzzeiten werden immer kürzer – der Druck auf alle Krankomponenten wächst also. Die Seile, die diese Lasten tragen, müssen mehr leisten als je zuvor. Lazerlift könnte hier neue Maßstäbe setzen.

Ein konkretes Problem wurde identifiziert, und Tadano validierte eine Lösung, die er dort implementierte, wo sie am wichtigsten ist.