Wer sich mit moderner Automobiltechnik auskennt oder schon mal mit Baggern und Gabelstaplern gearbeitet hat, kennt wohl den Begriff Hydraulik. Flüssigkeiten wie Öl werden unter Druck komprimiert und sorgen für Antrieb im Fahrzeug oder schweres Heben auf der Baustelle. Weniger bekannt ist eine verwandte Technik, die nicht zu unterschätzen ist. Wir widmen uns heute der Frage: Was ist Pneumatik und warum ist sie für uns relevant?
Wie unterscheidet sich Pneumatik zur Hydraulik?
Sowohl in der Hydraulik als auch bei Pneumatik wird Druck erzeugt und in mechanische Energie umgewandelt. Der Unterschied zwischen den beiden Techniken besteht in der Wahl des Mediums. Hydraulische Systeme arbeiten mit Flüssigkeit, während in der Pneumatik Luft komprimiert wird. Hydraulik und Pneumatik wurden bereits im 18. Jahrhundert verwendet.
Erfinder entwarfen mit Druckwasser betriebene Maschinen und tüftelten mit Druckluft. Öl wurde zwar erst im 20. Jahrhundert in der Hydraulik verwendet, ist heute allerdings der Standard. Beide Techniken arbeiten mit dem gleichen Grundprinzip. Dennoch sind die Rahmenbedingungen sehr verschieden.
Wo werden die Systeme eingesetzt?
Hydraulische Systeme finden wir vor allem in Fahrzeugen. Das betrifft nicht nur moderne Autos, sondern eigentlich jedes Fahrzeug, denn die Hydraulik wird in Bremssystemen eingesetzt. Auch Cabrioverdecke bewegen sich hydraulisch – genau wie Bagger, Forstmaschinen und Lastzüge. Sogar die Feuerwehr nutzt hydraulische Systeme, um eingeklemmte Personen zu befreien.
Druckluft wird vor allem als Prüf- und Förderluft eingesetzt. Kleine leichte Gegenstände können mit ihrer Hilfe von A nach B bewegt werden. Das nutzte bereits Mitte des 19. Jahrhunderts die Post für sich, sodass Gegenstände in kleinen zylindrischen Behältern durch Röhren versandt und manchmal kilometerweit und ohne den Aufwand von Personal fortbewegt werden konnten. Darüber hinaus wird Pneumatik auch in Antrieben genutzt – beispielsweise für die Bewegung von Torpedos und Drehleitern. Auch lesenswert: Mehr Sicherheit in der Produktion.
Welche Technik ist besser?
Beide Systeme vereinfachen unseren Alltag und bekommen selten die Aufmerksamkeit, die ihnen zusteht. Dennoch verlassen wir uns auf sie und schätzen ihre Kraft. Im direkten Vergleich haben Hydrauliksysteme den Vorteil längerer Lebensdauer, da die Flüssigkeiten sowohl schmieren als auch kühlen.
Sobald sie das System jedoch verlassen, können sie umweltschädlich sein, was die Pneumatik zur sauberen Alternative macht. Pneumatische Bauteile sind zudem deutlich preiswerter als hydraulische und müssen weniger häufig ausgetauscht werden. So senken sich auch die Wartungszeit und -kosten. Überhaupt bietet die Pneumatik bei gleichem Druck höhere Geschwindigkeiten als die Hydraulik und lässt sich stufenlos einpegeln.
Darüber hinaus ist die Speicherung der komprimierten Luft in Druckbehältern deutlich einfacher, denn Gase sind kompressibel, während Flüssigkeiten inkompressibel sind. Selbst die Installation pneumatischer Systeme ist vergleichsweise einfach und produziert kaum Schmutz. Daher wird Pneumatik beispielsweise in der Lebensmittelindustrie gern eingesetzt.
Damit punktet die Hydraulik
Die Hydraulik hingegen punktet vor allem mit ihrer massiven Kraft. Zwar ist die Speicherung der Energie schwieriger als bei den komprimierten Gasen der Pneumatik, doch dafür können enorme Kräfte freigesetzt und extreme Lasten gestemmt werden. Das produziert hohe Leistung auf kleinem Raum und ist auch beim Kostenpunkt der Anlagen zu spüren, denn die Investition ist erst einmal sehr groß.
Auch im laufenden Einsatz verursachen hydraulische Systeme höhere Kosten als die pneumatischen Equivalente. Schließlich ist Luft frei und kostenlos verfügbar. Die Flüssigkeiten, die im hydraulischen System hingegen verwendet werden, haben einen Kostenfaktor.
Herkömmliches Wasser gefriert und dehnt sich bei kalten Temperaturen aus. Bei Hitze zieht es sich zusammen und verdunstet. Die Alternative ist Hydraulikflüssigkeit, die mit guten Schmiereigenschaften, einer langen Lebensdauer, einem niedrigen Flammpunkt und hohem Haftvermögen punktet.
Wie betrifft uns all das?
Entdecker und Forscher haben die Techniken so weiterentwickelt, dass wir sie heute nicht nur in der Industrie, sondern auch in unserem eigenen Alltag erleben. Welches System das passende ist, kommt auf den Einsatzbereich und die individuellen Voraussetzungen an. Fakt ist, dass beide enorme Leistungen bieten.
Sowohl Pneumatik als auch Hydraulik begegnen uns in vielen Aspekten unseres Lebens und vereinfachen Prozesse, die wir für selbstverständlich halten.
Weiterführende Literatur