Bagger – „Schrittmacher der Baumaschinenentwicklung“
Lässt man die frühen Entwürfe von da Vinci außen vor, gibt es Bagger seit fast 190 Jahren. Zunächst als dampfangetriebene Seilbagger, später mit Diesel- oder Elektromotoren; die Hydraulik kam vergleichsweise spät.
Der Rückblick auf 75 Jahre Baumaschinengeschichte – an denen der Autor aktiv in den letzten 25 Jahren überwiegend in den Bereichen Markt- und Anwendungsanalyse sowie Produktentwicklung beteiligt war – geht einher mit der deutschen Nachkriegsgeschichte und beschreibt sehr anschaulich, wie der technologische Wandel Produkte und Maschinen kontinuierlich weiter verfeinert und immer perfekter auf ihr Einsatzgebiet abgestimmt hat.
Seilbagger – vom Allrounder zur Spezialmaschine
Die frühen Maschinen verfügten lediglich über lange Steuerhebel mit direkter Ansteuerung. Die technologische Entwicklung nahm Ende der 1950er Jahre im Zuge des Wirtschaftswunders Fahrt auf. Die damaligen Ansätze mit Druckluft als Energieträger wurden früh verworfen und durch die Hydraulik ersetzt. Gleichzeitig begann die Verdrängung der bis dahin bekannten Seilbagger. Aufgrund der vielen Vorteile gegenüber Seilbaggern setzte sich der Hydraulikbagger nicht nur in Deutschland, sondern weltweit durch. Heute findet man Seilbagger noch im Einsatz als Trägergerät für Ramm-, Bohr- und Zieheinrichtungen im Spezial-Tiefbau oder mit Greifer und Schürfkübel versehen im Wasserbau bzw. in der Kiesgewinnung. Äußerlich sind sie an ihren markanten Gitterrohr- oder Fachwerkauslegern zu erkennen, innerlich werden auch sie inzwischen hydraulisch angetrieben.
Die Kraftentfaltung, die Leistung, die einfache, präzise Bedienung und hohe Mobilität verhalfen dem Hydraulikbagger letztlich zum Durchbruch. Die heute gängige Joystick-Bedienung kam übrigens erst in den 1970er Jahren beim dann komplett hydraulisch vorgesteuerten Bagger zum Einsatz.
Schlüsselmaschine für den Wiederaufbau
Zwischenzeitlich hat sich der Hydraulikbagger zur meist eingesetzten und vielseitigsten Baumaschine entwickelt. An seinem Beispiel lässt sich synonym die wirtschaftliche, technische und sozio-ökonomische Entwicklung im Nachkriegsdeutschland nach 1950 nachvollziehen. Aufgrund seiner Bedeutung und verwendeten Technik wurde der Hydraulikbagger auch vielfach und gerne „Schrittmacher der Baumaschinenentwicklung“ genannt. Ohne diese Technologie wäre der Wiederaufbau Deutschlands und Europas gar nicht zu stemmen gewesen.
Heute reicht das Marktangebot vom 900-kg-Minibagger bis zum 900-t-Großbagger. In Ermangelung großer Gewinnungs- und Abbaugebiete im Steinbruch- und Mining-Bereich sieht man in Deutschland jedoch keine Maschinen mit mehr als ca. 250 t Dienstgewicht. In manchen Gebieten Spaniens und Osteuropas kommen jedoch durchaus Maschinen bis 500 t zum Einsatz. Die Hauptmärkte der Mining-Hydraulikbagger liegen in Nord- und Südamerika, Südafrika, Australien und einigen GUS-Staaten.
Der Schwerpunkt des Marktes für „Hydraulikbagger” weltweit liegt im Bereich unterhalb 50 t Dienstgewicht und verteilt sich auf Mini- und Kompaktbagger (1 bis 10 t), Mobilbagger (8 bis 24 t) und Ketten- oder Raupenbagger zwischen 10 und 50 t. Die zuletzt genannte Gruppe soll nachfolgend näher betrachtet werden.
Ergänzt wird der Markt durch Sondermaschinen z.B. für Abbruch oder Umschlag, wo sich vor allem die Hersteller Liebherr, Sennebogen und Fuchs Marktanteile gesichert haben. Über den deutschen Baumaschinen-Händler und Sondermaschinenhersteller Kiesel wird darüber hinaus eine breite Palette von Maschinen für Abbruch und Spezialtiefbau bereitgestellt, die in ihrer modularen Konzeption (u.a. mit schnellem Auslegerwechselsystem) vor 25 Jahren noch undenkbar waren.
Eine Branche mit Zukunft
Die Herausforderungen an den modernen Seil- bzw. Hydraulikbagger wurden und werden auch bestimmt vom landläufigen Baumaschinen- und Baustellen-Image. Im englischen Sprachgebrauch wird vom 3-D-Image der Baubranche gesprochen „difficult – dirty – dangerous“, was synonym in Japan dort 3-K-Image heißt „kiken, kitanai, kitsui“. Der Baustellenbetrieb ist seinem Ruf nach also schwierig/kompliziert, dreckig und gefährlich. Allerdings unterliegt dieses Image, insbesondere was den Baggerführer angeht, einem deutlichen Wandel ins Positive.
Digitalisierung, moderne Technik und der Einsatz unterstützender Maschinen- und Baustellen-Managementsysteme machen dieses Arbeitsgebiet durchaus interessant für die derzeitige „Smartphone”-Generation.
Aktuell führt uns die Corona-Situation vor Augen, welches Potenzial im Hydraulikbagger bezüglich des autonomen Arbeitens, teil-automatisierter Bewegungsabläufe oder Fernsteuerung, z.B. vom Home-Office aus, noch schlummert. Dabei befeuert der kürzlich annoncierte Green-Deal der Europäischen Union Hersteller und Betreiber, aktiv an der CO2-Reduzierung zu arbeiten, sei es durch verbesserte Technik und Antriebe, Prozessoptimierung, qualifiziertes Personal und nachhaltigen Rohstoffeinsatz.
Als Maschinenbaustudent in Hannover war für den Autor die Baumaschinentechnik sehr früh mit der Hannover-Messe verbunden, die nach dem Krieg wieder eröffnet wurde und in einem Teilbereich Baumaschinentechnik präsentierte. Die Messe spiegelte den Stand des deutschen Wirtschaftswunders wider. Etwas später begann die Erfolgsstory der Weltmesse bauma, die erstmals 1954 mit 58 Ausstellern, 8.000 Fachbesuchern auf 12.000 m² auf der Münchner Theresienhöhe stattfand. 50 Jahre später belegt sie im Drei-Jahres-Rhythmus das gesamte Gelände der Neuen Messe München. Sie ist seit Jahren die größte Baumaschinenmesse der Welt, wogegen die Hannover-Messe den Ausstellungsbereich Baumaschinen Ende der 80er Jahre aufgab, um sich auf andere Technikbereiche zu konzentrieren.
Ergonomie und Sicherheit
Saß der Fahrer z.B. eines Fuchs-Mobilbaggers in den 50er Jahren noch in einem eckigen „überdachten Motorraum“ in einer ungefederten Blechschale direkt neben Motor und mechanischer Antriebs- und Baggertechnik äußerst unbequem und gefährdet, so erhielten Bagger in den 60er und 70er Jahren geschlossene, beheizbare, übersichtliche und vor allem schützende Fahrerhäuser mit besserer Bestuhlung und sicherem Zugang. Seit Anfang der 80er Jahre hat sich das äußere Design deutlich verändert gegenüber der nüchternen und funktionalen Gestaltung früherer Jahre. Unabhängig von der Maschinengröße wurde mehr Wert auf runde Formen, verbesserte Ergonomie und sichere Arbeitsbedingungen gelegt.
Heute steht der Komfort in der Kabine eines Hydraulikbaggers dem in einem Pkw in nichts nach. Klimaanlage, beheizte Komfortsitze, Bluetooth-Freisprecheinrichtung gehören weitgehend zum Standard. Rück- und Seitenkamerasysteme sorgen für die perfekte Rundumsicht im Sinne von Sicherheit für den Bediener und sein Umfeld.
Maschinennutzen und Wirtschaftlichkeit
Eine der wichtigsten Fragen beim Kauf einer Baumaschine ist neben dem Maschinennutzen die Wirtschaftlichkeit. Hierbei muss der Unternehmer über die Kosten für die Anschaffung und den Betrieb in Verbindung mit der voraussichtlichen Nutzungsdauer entscheiden. Diese Betrachtung wird als TCO (Total Cost of Ownership) bezeichnet.
Die permanent weiterentwickelten Steuer- und Regelmechanismen für Motor und Hydraulik verbessern neben der Bedienung auch die Ausnutzung der Motor- und Hydraulikleistung sowie die Wartungsintervalle. Mikroprozessor-gesteuerte Pumpen- und Motorkontrollsysteme ermöglichen einen höheren Wirkungsgrad bei niedrigem Kraftstoffverbrauch, günstigere Motoremissionswerte und schlussendlich eine längere Lebensdauer der Maschinen also noch vor 20 Jahren.
Um eine solche Leistung zu garantieren, bedarf es der geeigneten Auslegung aller Bauteile, wie zum Beispiel Elektrik, Achsen, Hauptrahmen oder Hydraulik. Mit Hilfe neuer Bauteilberechnungsverfahren für Belastungen (Finite Elemente Methode), moderner Fertigungsmethoden (Fließbandfertigung, Total Quality Control TQC) und verbesserter Werkstoffe werden heute hochwertige Baumaschinen unter gleichbleibenden Qualitätsstandards gefertigt, die vergleichbar mit der Automobilbranche sind. Das war nicht die Regel bei Maschinen der 50er und 60er Jahre, die mit dem damals verfügbaren Nachkriegs-Material und vielfach mit schwankender Qualität auf Basis einfacher Produktionsverfahren gefertigt werden mussten.
Dank neuer Motorentwicklungen und Hydrauliksysteme wurden die Produktionsleistungen nachhaltig gesteigert. So leistet ein heutiger Hydraulikbagger der populären 21/22-t-Klasse wesentlich mehr als seine Vorgänger. Im Vergleich zu den Maschinen aus den 1960er Jahren hat sich die nutzbare Löffelgröße nahezu verdoppelt, die Motorleistung verdreifacht. Auch der Hydraulikdruck und die Hydraulikleistung (l/min) stiegen um das Zwei- bzw. Dreifache. Gleichzeitig halbierte sich der Kraftstoffverbrauch (l/hr), und die Abgas-Emissionen sanken um 96%. Die Lebensdauer der Maschinen ist deutlich länger bei anschließend fast 100% Recyclebarkeit.
Vom Einzweckgerät zum Geräteträger
Die Veränderungen von Arbeitsgeschwindigkeit, Präzision und Vielseitigkeit im Laufe der Jahrzehnte sind signifikant: Aus dem Einzweckgerät der 50er bis 80er Jahre (mit mechanischem Wechsel der wenigen verfügbaren Werkzeuge per Bolzenschlagen) hat sich ein hochmoderner „Tool-Carrier“ oder „Werkzeugträger“ entwickelt, der bequem aus der Fahrerkabine heraus in Sekunden über voll-hydraulische Schnellwechsler und/oder Tiltrotatoren an wechselnde Aufgaben effizient, sicher und umweltfreundlich angepasst werden kann. Die installierbare Werkzeuganzahl scheint unbegrenzt zu sein und wird nur über Gewicht/Standsicherheit und einige Hydraulikparameter begrenzt.
Mittels modernem Toolmanagement erkennt die Maschine, welches Werkzeug zum Trägergerät passt, wo es sich gegebenenfalls befindet und welche Standzeit es noch hat; per digitaler Datenübertragung an den Hauptprozessor wird anschließend der Hydraulikbagger auf das ausgewählte Werkzeug eingestellt. Schäden oder Ausfälle bedingt durch falsch gewählte Einstellparameter gehören so der Vergangenheit an.
Vom Schiebe-Ausleger zum Multi-Verstellausleger
Sah man in den 70er und 80er Jahren noch überwiegend Schiebe-Ausleger, sind die Ausleger an modernen Hydraulikbaggern wahre Alleskönner. Diese Variantenvielfalt ist unumgänglich, um den Bedürfnissen der Kunden und Anforderungen im Bereich Erdbewegung, Kanalbau, Abbruch oder Umschlag gerecht zu werden, die aus den heutigen Einsatzgebieten resultieren.
Der hydraulisch verstellbare Ausleger verbessert nicht nur das Sichtfeld des Fahrers, in erster Linie macht er den Arbeitsbereich des Hydraulikbaggers wesentlich flexibler.
Resumee
In den vergangenen 75 Jahren hat sich der Bagger als feste Größe auf jeder Baustelle etabliert und ist von dort nicht mehr wegzudenken. Wie viele andere Produkte auch hat er enorm vom technologischen Wandel profitiert. Markenhersteller weltweit arbeiten weiter daran, auch in der Zukunft Lösungen anzubieten, die uns dabei helfen, unseren Lebensraum zu gestalten.
Eine der größten Herausforderungen hierbei ist der Ersatz dieselbetriebener Maschinen hin zu nachhaltigen Antriebskonzepten. Erste Produkte im Mini- und Kompaktsegment haben es inzwischen zur Serienreife gebracht, was jedoch die mit am weitesten verbreiteten Modelle der mittleren Größe angeht, können noch etliche Potenziale gehoben werden.
Wird der Antrieb in diesem Bereich künftig elektrisch, per Wasserstoff oder Brennstoffzelle erfolgen? Die Zeit wird es weisen. Werden wir in 20 Jahren nur noch ferngesteuerte und -gewartete Baumaschinen auf der Baustelle 4.0 haben? Wir wissen es nicht.
Fest steht, dass auch in der heutigen Situation die Baubranche eine Krisenfestigkeit beweist, die darauf hoffen lässt, dass wir in ihr künftig noch viele attraktive Entwicklungen erleben dürfen.
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