In scuba diving there is a very high interest of divers, diving instructors, diving schools and resorts to avoid deadly accidents and in a worst case scenario to simplify the rescue of a dead body. To counter steer and to prevent any damage to the scuba diver, the industry primarily focuses on training measures and regulations to educate scuba divers to follow a defined sequence of activities in a number of situations which potentially may occur below the water surface. The purpose of the present paper is to contribute to the development of a purely pneumatically controlled device that, under certain circumstances, guides the diver to the water surface. In this connection Bosch Rexroth Pneumatics currently designs and is planning to launch a novel product to the scuba diving market, named DIVO. Such technical innovation has the potential to make a contribution towards reducing the burden of drowning worldwide.

The basic innovation is to bring a scuba diver to the water surface, in a situation where he or she is incapable of acting in a correct diving manner and the diver or buddy no longer acts rational. Almost all diving fatalities are caused by omitting correct human behavior. This is actually what DIVO does – take immediate action when the diver is incapable of doing that. In a misguided moment, when, he or she is not capable of breathing in the system, it gives the diver a piece of mind to surface in any eventuality.

Providing an alternative and adding new features to the current inflators employed in the market, DIVO can be used with already existing diving equipment, integrated between the regulator, tank and buoyancy vest (BCD). As long as the diver breathes through the regulator, he or she can proceed to scuba dive as normal. In fact DIVO is a purely pneumatic product, which does not include any electronic components. That way the energy of compressed air in the tank is utilized and one does not depend on the status of a battery to support any electronic features. Hence, its function is guaranteed, which is to bring divers to the surface, by inflating the BCD, if:

- the diver does not breathe, or manually fills the BCD, within a defined period
- the tank pressure drops below a preset value

Besides the standard functions, the new feature of the breathing detection will be activated by pushing either the inflation or the deflation button. Once activated, the system measures the cracking pressure in the 1st stage hose which arises from the breathing activity of any scuba diver. In case there is no breathing activity for a defined period of time, a pressure builds up in a volume chamber. Once a preset pressure level is reached, the system triggers an automatic filling of the BCD. In addition the deflation button has a reset function as well. If the diver does not breathe for a defined period of time, the automatic filling of the BCD can be stopped by pushing the deflation button and the breathing detection starts again. That function may be useful in a situation, when the diver is still conscious and intentionally wants to retain control. In addition, an acoustical signal sounds when the BCD will be filled automatically, which potentially can attract the attention of the buddy to provide life saving measures.
The breathing detection function can be turned off by pushing the off button at any time. The actual status, whether the device is turned on or turned off, is indicated visually. This function is useful to e.g. carry out educational exercises or to take underwater pictures, where it is common to hold the breath for a longer period of time.

Next to the breathing detection there is the out of air guard function. If during a scuba dive the tank pressure drops below a preset value, the system triggers an automatic filling of the BCD.

In summary the DIVO product is developed to represent the important and active emergency equipment in scuba diving.

Spritzgießmaschinen werden für die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt. Diese Maschinen schmelzen den Kunststoff auf und pressen diesen in einem zyklisch ablaufenden Prozess in eine Werkzeugkavität. Im Werkzeug wird der Kunststoffschmelze Wärme entzogen bis die Masse in der neuen Gestalt erstarrt. Der Energieverbrauch von Spritzgießmaschinen ist ein entscheidendes Kriterium für die Investitionsentscheidung. Neben der physikalisch erforderlichen Energie zur Plastifizierung des Kunststoffes sind an den Maschine noch verschiedene hydraulische Bewegungsachsen und Nebenfunktionen zu realisieren.

Haupt Zielgröße bei der Einstellung des Spritzgießprozess an den Maschinen ist das Erreichen der geforderten Qualität der produzierten Formteile. Dabei besteht in der Regel bei der Auswahl einiger Maschinenparameter eine Möglichkeit die Einstellung zu variieren ohne dabei die Qualität der Formteile in unzulässiger Weise negativ zu beeinflussen. Da die Maschineneinstellungen einen Einfluss auf den zu erwartenden Energieverbrauch haben, besteht hier ein Optimierungspotential. So kann häufig durch eine intelligente Einstellung der Maschine oder die Vermeidung von zu hohen Sicherheitsreserven in den Einstellungen der Energieumsatz in relevanter Weise gesenkt werden. Die Bediener von Spritzgießmaschinen sind jedoch in der Regel kunststofftechnisch ausgebildet und verfügen nicht über vertieftes Wissen zur Funktion der in den Maschinen verbauten Hydrauliksysteme, sowie dessen Einfluss auf den Energieverbrauch der Maschinen. Aus diesem Grund bietet es sich an die für eine Optimierung der Einstellungen notwendige Intelligenz in der Maschinensteuerung zu integrieren und diese dem Maschinenbediener in geeigneter Form bereitzustellen.

Im folgenden Manuskript wird ein derartiger Ansatz für Spritzgießmaschinen vorgestellt. Es wurden spezifische Eigenschaften des hydraulischen Antriebs als auch Anforderungen und Randbedingungen des Spritzgießprozess abgebildet, um eine automatisierte, benutzergeführte Optimierung der Maschineneinstellung vorzunehmen. Die in der Maschinensteuerung integrierte Funktionalität generiert dabei aus dem laufenden Prozess heraus die notwendigen Informationen für eine neue Parametrierung, respektive findet in einem gerichtet iterativen Prozess die energetisch optimale Einstellung. Die Funktion wird anhand von spezifischen Maschinenfunktionen von Spritzgießmaschinen dargestellt und die zu erreichenden Einsparpotentiale durch Messergebnisse belegt. Die realisierbaren Energieeinsparpotentiale sind stark von den eingesetzten Werkzeugen als auch von dem verarbeiteten Rohstoff abhängig. Die Anwendung der Funktion im Markt zeigt Einsparungen bis zu 10% gegenüber der ursprünglichen Maschineeinstellung und stellt damit ein entsprechend hohes Einsparpotential dar.

The industry subcontracting to automomotive manufacturers has the most intense cost pressure. Therefore the demand for a highly efficient and fast production process is a must for companies if they want to survive the tough competition.

Hydraulic systems for big presses unfortunately have a bad reputation regarding the consumption of energy, so most decisions for production lines are made for the benefit of mechanical eccentric presses.

LASCO Umformtechnik looks back to its long experience and tradition in material forming of all kinds. Several hydraulic systems and components were invented by Lasco, since it is a special purpose machinery manufacturer always seeking the best solution for the customer. In order to keep the flexibility of a hydraulic press and to look for the system with the lowest demand of energy, Lasco found a way to present the new hydraulic system as an alternative to the mechanical systems. Using the experience with hydraulic LASCO servo direct drive systems for several material forming presses, this new hydraulic drive was designed for the biggest unit and fastest running deep drawing press built to date.

The maximum stroke rate of standard hydraulic 8000 kN deep drawing presses so far is around 26 to 28 strokes/min. But the benchmark which was required to be achieved is the one of the eccentric presses with 40 strokes/min. Additionally the power consumption had to be 20% less per part in comparison to the existing hydraulic presses using standard valve technology and displacement pumps. After the first calculations, it was soon found out that the fast speed of the system would not allow for the time loss of switching valves nor waiting for pressures to build up in pistons and pipes. So, the idea was born to use several variable speed systems, turning forwards and backwards, for either side of the press cylinders and to do without valves as much as possible to improve flow and hence speed.

The units are based on a frequency-controlled highly dynamic servo motor with a maximum torque of 1600 Nm. Mounted to the driveshaft there are two Rexroth A10VZO180 axial piston pumps as double units with the displacement being fixed on maximum. There are three units connected to the ring side, and four units connected to the piston side. For simultaneous drive, a Siemens Simotion Control is used.

The main benefits of this design are as follows:
Firstly the normal power losses of standard hydraulics are reduced to a minimum by using „energy on demand“ with the variable speed system.
Secondly, and most importantly, only this solution allows the maximum power recuperation by using the servo motors as generators for braking down the ram and decompression of the press cylinders, which is normally lost with decompression or proportional valves and only heats up the system.
Thirdly, the operating company does not need to take care for (or pay for) the compensation of reactive power.

The press runs with a stroke rate of 40 strokes/min and the estimated saving of energy of appr. 20% was exceeded in reality. The measurements of comparable cycles showed a saving rate of more than 30% per part, which even outbalances the operators calculations for the total cost of ownership.

Figures like these help to re-open the market, showing that hydraulics are now highly efficient and in the long run very cost effective. The next lines equipped with hydraulic LASCO servo direct drive for solid forming are about to be put into operation, and the evaluation of the saving rates are expected by the end of the year.

Kolbenspeicher werden in unterschiedlichsten Hydrauliksystemen genutzt, um hydraulische Energie zu speichern. Die Anforderungen an den Kolbenspeicher sind in Abhängigkeit vom jeweiligen Verwendungszweck unterschiedlich. Um Speicher in die Regelung des Hydrauliksystems zu integrieren, ist es notwendig, jederzeit genaue Information über den Betriebszustand des Speichers zu haben. Der Druck im Kolbenspeicher alleine genügt hierbei nicht, da Temperatur und Gasmenge den Energieinhalt des Speichers stark verändern. Hierzu wurde ein neuer Kombisensor entwickelt, welcher sowohl den Weg und damit auch das Volumen sowie auch den Druck und die Temperatur erfasst. Mit diesem Messsystem lässt sich somit auch die Energieeffizienz eines Kolbenspeichers sehr genau bestimmen und der Betriebszustand des Speichers kontinuierlich überwachen. Auch eventuelle Gasverluste des Speichers können mit damit festgestellt, da die Gasmenge über die kontinuierlich aufgezeichneten Zyklen und den Temperaturverlauf bestimmt werden kann.

Durch die Verwendung von Ultraschallsensoren zur Messung der Kolbenposition ist eine einfache und kompakte Integration der Sensoren in den Kolbenspeicher möglich und durch die Verschleißfreiheit ist das Messsystem ist im Vergleich zu häufig eingesetzten Seilzugsystemen auch für hohe Beschleunigungen und große Lastwechselzahlen perfekt geeignet.

Ein weiteres wesentliches Kriterium eines Speichers ist seine Energieeffizienz. Zum einen wird über eine Volumenoptimierung der Speicherkonstruktion der Energieinhalt erhöht und zum anderen die Verluste durch gezielte thermische Optimierung des Speichers mehr als halbiert. Durch die beschriebenen Maßnahmen kann die Energieeffizienz drastisch erhöht werden, was im Rahmen von Versuchen nachgewiesen wurde.

Bei der thermischen Optimierung es entscheidend, die Erwärmung während der Kompression des Gases bzw. die Abkühlung während der Expansion des Gases möglichst gering zu halten, d.h. eine möglichst isotherme Zustandsänderung auch bei kurzen Ladezeiten und damit schnellen Kompressionen zu ermöglichen. Dies wird durch die im Gasvolumen eingebauten Wärmespeicher mit hoher Wärmekapazität und geringem Wärmewiderstand erreicht. Dieses patentrechtlich geschützte Verfahren ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Verluste bei gleichzeitig höherem Energieinhalt und ist in Kombination mit dem beschriebenen Messsystem die Basis für einen als Gesamtsystem optimierten und überlegenen Kolbenspeicher.

Die für die Anwendung und den Einsatz in Hydrauliksystemen entscheidenden Vorteile liegen in der kontinuierlichen Erfassung des Betriebszustands, der deutlichen erhöhten Energieeffizienz und der dadurch ermöglichten kompakten Bauform. Besonders geeignet ist das System bei hydraulischen Hybrid-Systemen für mobile Anwendungen, bei denen nach den jeweiligen Zustandsänderungen prozessbedingte thermische Verluste deutlich reduziert werden können. Aber auch bei jeder Industrieapplikation mit polytropen Zustandsänderungen lassen sich deutliche Verbesserungen nachweisen.