Meilenstein Pumpentechnik Differenzierung durch Innovation: Pumpentechnik-Weltmarktführer wird nur, wer die Anwender versteht

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Was erwarten Betreiber der technologieorientierten Prozessindustrie von einem Pumpenhersteller? – Sie setzen insbesondere ein vertieftes Anwendungswissen rund um zentrale Produktionsabläufe voraus. Branchenspezifisches Know-how war und ist ein wichtiger Innovationsmotor für Grundfos. Heute gewinnen zudem Themen wie Ressourcen­effizienz und Nachhaltigkeit massiv an Bedeutung.

Quo vadis, Grundfos? Gegründet 1945, ist der Pumpen- und Systemanbieter mit rund 19 000 Mitarbeitern in 56 Ländern und einem Umsatz von 3,6 Milliarden Euro weltweit die Nummer 1. Doch auch Markt- und Technologieführer dürfen sich nicht auf den Erfolgen der Vergangenheit ausruhen. Wie will das Unternehmen seine führende Position halten? Für Mads Nipper, CEO und Konzern-Präsident von Grundfos, ist die Marschrichtung klar: Priorität habe auch zukünftig die Anwendung und nicht das Produkt. Nipper ist überzeugt, dass systemübergreifende, kundenorientierte Lösungen und Anlagenoptimierungen an Gewicht gewinnen. „Unser Anwendungswissen war stets das wichtigste Unterscheidungsmerkmal, um die besten Pumpenlösungen zu bieten!“

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Das war schon zu Zeiten des „Schweins“ so: 1945 erhält der Sechsmannbetrieb von Poul Due Jensen im dänischen Bjerringbro den Auftrag, einen Bauernhof mit Wasser zu versorgen. Eine geeignete Pumpe zu besorgen, ist schwierig – Jensen konstruiert deshalb selbst ein entsprechendes Aggregat, das wegen seiner Form den Spitznamen „Schwein“ erhält: eine Grundwasserkolbenpumpe in einem Druckbehälter und mit einem Druckschalter versehen. Diese Entwicklung, heute würde man „anwendergerechte Systemlösung“ sagen, ist der Ausgangspunkt einer imposanten Erfolgsgeschichte und signalisiert die Kundenorientierung von Grundfos.

Dem jungen Firmenchef war klar, dass der Markt der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft für sein aufstrebendes Unternehmen größte Bedeutung hat. Da Dänemark kein Mitglied der EWG war, sollte ein Standort innerhalb der Wirtschaftsgemeinschaft her: 1960 gründet Jensen im norddeutschen Wahlstedt die erste Produktionsgesellschaft außerhalb Dänemarks und siedelt mit seiner Familie nach Deutschland um. Technisch versiert und kreativ konstruiert er an seinem neuen Wohnsitz das „Karussell“ – diese Werkzeugmaschine spielte auf dem Weg zur Massenproduktion von Umwälzpumpen eine bedeutende Rolle.

Innovationsgetrieben und Know-how-stark

Grundfos legt Wert auf Innovationen, was sich auch in den zentralen Leitsätzen des Unternehmens widerspiegelt: „Be – Think – Innovate.“ Neue Produktionswege zu finden und verfügbare Materialien zu verfeinern, zählt zu den entscheidenden Merkmalen der Firma. Durch das Ausreizen technologischer Möglichkeiten und Grenzen sowie neuer Denkrichtungen wurden Fertigungstechniken und Technologien entwickelt, die später von anderen Herstellern übernommen wurden.

Neben der Entscheidung für Edelstahl ist die Segment-Bauweise das wesentliche Merkmal der Grundfos-Pumpen. Dahinter steckt eine einfache Idee: Geometrisch komplizierte Lauf- und Leiträder werden in exakt formbare Einzelteile aufgelöst, mit äußerster Präzision gefertigt und zusammengefügt. Die Vorteile:

• die praktische Umsetzung der optimalen Formgebung

• Einsatz korrosionsresistenter, schwer gießbarer Werkstoffe

• eine extrem hohe Maßhaltigkeit und Oberflächengüte

• ein größerer Strömungsquerschnitt als Gußmaterialien

Die Segmentbauweise erlaubt zudem eine weitgehend automatisierte Fertigung mit gleichbleibender Präzision aller Teile.

Eine Pumpen-Geschichtsstunde a la Grundfos

Wer hat’s erfunden? Nein, es war nicht Grundfos – doch es waren dessen Ingenieure, die die Vorteile mehrstufiger Pumpen konsequent in diversen Konstruktionen umsetzten. Denn mehrstufige Kreiselpumpen (hier sind auf einer gemeinsamen Welle mehrere Laufräder in Reihe angeordnet) lassen sich klein und kompakt gestalten und bestehen hauptsächlich aus einheitlichen, zylindrischen Werkstücken. Ab August 1952 produzierte Grundfos die erste mehrstufige Kreiselpumpe CP3. Sie schuf die Grundlage zur Massenproduktion und zählt zur DNA der Dänen.

Innovationskraft deutscher Unternehmen

Grundfos zum „Besten der Besten“ der Pumpenhersteller gekürt

Ein Jahr später präsentierte Grundfos die Bohrlochwellenpumpe BP: Kleine Laufrad-Durchmesser wurden durch übereinander angeordnete Laufräder kompensiert, um die erforderliche Förderhöhe und Volumenstrom zu erreichen. 1965 folgte mit der Baureihe SP eine Serie von schlanken Unterwasser-Kreiselpumpen aus Chromnickelstahl 1.4301. Für aggressive Medien, etwa Seewasser und kontaminierte Flüssigkeiten, gibt es die Pumpen auch in Edelstahl-Ausführung. Die achteckigen Lager sind wassergeschmiert, sodass Sandkörner kaum eine Chance haben, sich festzusetzen, da sie einfach ausgeschwemmt werden. Ein Einlaufsieb verhindert, dass Feststoffe in die Pumpe eindringen. Das Risiko von Wasserschlägen wird durch ein schnell schließendes Rückschlagventil minimiert.

Von den Anfängen in der Kellerwerkstatt zur smarten Pumpe 4.0: Begleiten Sie uns auf einer Reise durch die Grundfos-Geschichte!

Wenn Anwendungswissen auf Leidenschaft trifft

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Ein weiterer Meilenstein ist die Entwicklung der mehrstufigen Hochdruckpumpen CR (Grauguss/Edelstahl) bzw. CRN (komplett aus Edelstahl). Dank der Modul-Bauweise der CR können Anwender aus Industrie, Kommunen oder von OEM-Kunden unter einer Vielzahl von Varianten und Zusatzausrüstungen wählen. Für diverse Medien stehen unterschiedliche Werkstoffe, spezielle Gleitringdichtungen und eine Ausführung mit Magnetkupplung zur Verfügung. Durch das Modular-Prinzip können rund eine Million unterschiedliche CR-Varianten hergestellt werden.

Die Motor-Revolution aus Dänemark: auf dem Weg zur „smart Pump“

Stets war und ist es das Ziel von Grundfos, so viele Bauteile wie möglich selbst herzustellen. Deshalb entwickelt und produziert das Unternehmen auch die Motoren und Elektronik für Steuerung und Regelung in eigener Regie. So war es bereits 1962 möglich, eine Umwälzpumpe mit variabler Drehzahl zu entwickeln. 1991 kam mit der UPE, die erste Umwälzpumpe mit integriertem Frequenzumformer ins Angebot.

Diese Entwicklung führte zum MGE-Motor, der noch heute ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal ist und die interaktionsfähige, smarte E-Pumpe erst möglich machte: Integrierte Mikrofrequenzumformer stimmen den Antrieb auf die Betriebsanforderungen ab, während leistungsfähige Sensoren die Pumpenverfügbarkeit sicherstellen. Eine wesentliche Basis dafür war, dass das Unternehmen bereits in den 1980ern die Entwicklung von Algorithmen startete – Grundfos war der erste Anbieter, der Software und Elektronik in eine Pumpe integrierte.

Während die Pumpenentwickler über Jahrzehnte hinweg die Hydraulik im Fokus hatten, haben heute die Antriebseinheit, die MSR-Technik und spezifische Software- bzw. Cloud-Lösungen an Bedeutung gewonnen. Beim Antrieb stehen dabei drei Entwicklungen im Fokus – der geringere Materialeinsatz, die Reduktion von Motorverlusten und nicht zuletzt die Nutzung anderer Designs: Permanentmagnet-Synchronmotoren benötigen für die Magnetisierung des Rotors keine zusätzliche Energie, da temperaturstabile Hochleistungsmagnete für die permanente Magnetisierung sorgen.

Durch die hohe Energiedichte des Rotors kann der Kupfer-Stator wesentlich kleiner ausgeführt werden. Seit 2017 liefert Grundfos einen solchen Antrieb in der Leistungsklasse zwischen 0,75 und 11 kW mit IE5-Klassifizierung – die weltweit höchste Energieeffizienz-Klassifizierung für Elektromotoren. Gegenüber einem IE4-Motor wurden die Verluste um 20 % reduziert, was in erheblich verringerten Lebenszykluskosten resultiert.

Modulares Varianten-Konzept bringt den Pumpen-Baukasten

Hersteller und Anwender betonen den Stellenwert der Standardisierung, suggeriert der Begriff doch niedrige Produktionskosten, geringere Aufwendungen für Ersatzteile und problemlose Austauschbarkeit, verbunden mit geringeren Lagerkosten. Kein Zweifel: Standards sind auch im Pumpenbau hilfreich. Die Kehrseite: Häufig ist eine 100%ig individuelle Auslegung nicht möglich und das Anpassen an die jeweiligen Bedingungen aufwändiger.

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Das ist besonders für Anlagenbauer von Bedeutung: Auf der einen Seite erwarten sie die ausgereifte Technik und den günstigen Preis einer Standard-Pumpe; auf der anderen Seite soll die Technik die Randbedingungen der spezifischen Anlage optimal abdecken. Heute kommt eine weitere wichtige Forderung hinzu: Die Pumpen sollen so energieeffizient wie möglich arbeiten! Das ist für die OEM-­Zulieferer eine Chance, sich zu profilieren, schlummern doch erhebliche Effizienzreserven in den Nebenprozessen: Immerhin zählen Pumpen zu den besonders „energiehungrigen“ Komponenten.

Grundfos will nicht nur mitspielen

Für diese Aufgabe setzt Grundfos auf seine „Task Force OEM (Original Equipment Manufacturer)“. Die Basis dafür sind rund 400 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker im Forschungs- und Entwicklungszentrum in Bjerringbro, Dänemark, die kontinuierlich an der Verbesserung bestehender und der Entwicklung neuer Produkte arbeiten. Spezifische Werkstoffe, Konstruktionen, Antriebs- und Regelungstechniken werden ebenso berücksichtigt wie die individuellen Aufgaben der Kunden.

Grundfos hat sich heute dafür entschieden, ausgewählte Geschäftsfelder zu priorisieren, in denen das Unternehmen bereits tätig ist bzw. eine realistische Chance hat, die Nummer 1 oder 2 zu werden. Mads Nipper: „Dafür ist Differenzierung durch Innovation die wichtigste Grundlage.“ Schmal­spur-Lösungen zum niedrigsten Preis seien kein Ziel für das Unternehmen: „Das bringt uns nicht dorthin, wo wir hin wollen.“ Weil aber mit einem zunehmenden Kostendruck zu rechnen ist, seien kontinuierliche Verbesserungen und operative Exzellenz in allen Teilen der Wertschöpfungskette eine Notwendigkeit, um in Innovation und langfristige Differenzierung investieren zu können.

One-Shop-Philosophie für alle Hilfsprozesse

Für Hilfsprozesse (auch als Sekundärprozesse bezeichnet) offeriert Grundfos ein umfangreiches Produktportfolio, das in Breite (konstruktive Vielfalt) und Tiefe (Werkstoffvarianten, Leistungsstufen) einzigartig ist. Und nicht nur das: Die Lösungen sollen in jedem Geschäftsfeld bei den zentralen Produktionsabläufen unabdingbar sein. Diese „One-Shop-Philosophie“, soll Anwendern, die häufig mehrere solcher Kreisläufe betreiben, die Auswahl erleichtern. Im Portfolio finden sich Lösungen für nahezu alle zentralen Prozesse, ergänzt um Desinfektions-Technologien und umfangreiche Digital-Konzepte.

Grundfos ist mit dem genannten Produkt- und Systemangebot auch im Markt der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie aktiv. Typische Applikationen finden sich in der Reinigung, in Flaschenwaschanlagen und in Filtrationsanlagen. In CIP-Kreisläufen, wo nacheinander alkalische und saure Reiniger gefördert werden, sind beständige Edelstahlpumpen wie die Hochdruckpumpen der Baureihe CR oder Norm- und Blockpumpen der Baureihen NK/NB erforderlich.

Solche Pumpen aus Edelstahl kommen auch in Primärprozessen der Life-Science-Industrie zum Einsatz, wenn die hygienischen Anforderungen an die Pumpen aufgrund der hohen Temperaturen von untergeordneter Bedeutung sind, etwa bei der Würze- und Maischeförderung, bei Blanchier-Prozessen und beim Fördern heißer Öle.

Pumpentechnik-Pioniere auf dem Weg in die Industrie 4.0

Grundfos verfolgt eine mehrstufige Digitalisierungs-Strategie zur Überwachung der Pumpeninstallation kombiniert mit einem Fernzugriff. Ein weiterer Baustein ist die Alarmierung des Betreibers, kombiniert mit einem Lösungsangebot. Darauf folgt die Optimierung des Systems, also Hinweise zu einer günstigeren Betriebsweise und dem Eliminieren falscher Systemeinstellungen. Über allem steht die vorausschauende Analyse, die den Betreiber darauf hinweist, wann und wo in nächster Zeit ein Ausfall zu erwarten ist.

Im Mittelpunkt stehen Konnektivität und die Einbindung in die Leittechnik. Grundfos hat dazu das „Isolutions“-Konzept entwickelt, bei dem Hydraulik, Antrieb, Sensoren, MSR-Technik sowie spezifische Software aufeinander abgestimmt sind. Funktechnik bzw. Ethernet-Bus machen die Pumpensysteme Industrie-4.0-ready. Auf diese Weise können smarte Pumpen spezifische Funktionalitäten ausführen und optional auch andere Parameter mitüberwachen.

PROCESS verleiht auf Gala 16 Meilensteine der Chemie, Pharma und Verfahrenstechnik

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Auf der eigenen Überwachungs- und Steuerungsplattform Isolutions-Cloud sind für Kunden aus dem Industriesektor, Wasserwirtschaft und Gebäudetechnik digital-basierte Geschäftskonzepte realisiert. Das Ergebnis sind vollständig in das Kommunikationssystem integrierte Lösungen, die mit jeder Leittechnikanlage oder einer Cloud-Lösung verbunden werden können. Die vertiefte Transparenz und damit die höhere Verfügbarkeit der Anlage, verbunden mit einer verbesserten Produktivität sind klare Vorteile. Auch Sicherheits- und Umweltschutzaspekte spielen eine Rolle – wer die Prozessparameter im Blick hat, vermeidet und reduziert Fehler.

Fit für die Zukunft

Die Vereinten Nationen sehen, auch in Folge des Klimawandels, die Bereitstellung von sauberem Wasser als zentrale Herausforderung des 21. Jahrhunderts. Nicht nur die Wasserwirtschaft, auch die Zivilgesellschaft erwartet von der Industrie, dazu Lösungskonzepte zu entwickeln. Für einen Hersteller wie Grundfos bedeutet das: Er muss mehr bieten als nur Pumpen. Industrielle Ökologie und eine globale Wirtschaftsethik sind gefragt.

Zur Ausrichtung des Unternehmens an eine globale Wirtschaftsethik sieht sich Grundfos auch im Rahmen der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen verpflichtet (SDG, Sustainable Development Goals). Seit 2002 unterstützt Grundfos den UN Global Compact, eine strategische Initiative für Unternehmen, die sich verpflichten, ihre Geschäftstätigkeiten an bestimmten Prinzipien auszurichten. Das Unternehmen fokussiert sich insbesondere auf Ziel Nr. 6 (Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen) und Ziel Nr. 13 (Maßnahmen zum Klimaschutz). In beiden Fällen ist Grundfos davon überzeugt, mit smarten Pumpen- und Wasserlösungen einen echten Beitrag leisten zu können.

Dieses Bekenntnis zu den SDG sei nicht nur Philanthropie sondern gelebtes Business, betont CEO Nipper: „Nachhaltigkeit ist unser Geschäft!“ Das Unternehmen ist sich des wirtschaftlichen Potenzials der SDG-Ziele durchaus bewusst. Es gilt, hierfür Lösungen zu entwickeln, die skalierbar und für andere Einsatzmöglichkeiten nutzbar sind.

Wie will die Nummer 1 der Pumpen zukunftsfit bleiben? Was hat Fluidik mit Nachhaltigkeit zu tun und kommt jetzt „Wasser als Service“? Wir fragen Grundfos-CEO Mads Nipper!

Interview Meilenstein Pumpentechnik

„Nachhaltigkeit ist unser Geschäft“: Zwischen Fluidik, Digitalisierung und Wasser für die Welt

In eigener Sache will Grundfos bis 2025 intern die CO2-Emissionen und den Wasserverbrauch halbieren (Basis: 2008). Bis 2030 soll Grundfos klimapositiv sein und darüber hinaus dazu beitragen, 300 Millionen Menschen in Not sicher mit Trinkwasser zu versorgen. Durch Wassereffizienz und Wasseraufbereitung ist es das Ziel, bis dahin 50 Milliarden Kubikmeter Frischwasser eingespart zu haben.

In diesem Jahr feiert Grundfos das 75-Jahr-Jubiläum – und kann eine beeindruckende Erfolgsbilanz vorweisen:

• In der Gebäudetechnik ist das Unternehmen Komplettanbieter von Pumpen für Heizung, Klima und Lüftung sowie Wasserversorgung, Druckerhöhung, Feuerlöschanlagen, Entwässerung und Abwassertransport. Als weltweiter Marktführer für Heizungsumwälzpumpen wirkt Grundfos maßgeblich bei der Entwicklung selbstregelnder und damit energiesparender Heizungspumpen.

• Im Geschäftsfeld „Water Utility“ beschäftigen sich die Mitarbeiter neben der energieeffizienten Wassergewinnung, der Wasseraufbereitung und der Wasserverteilung auch mit dem Abwassertransport und der Abwasseraufbereitung in Klärwerken mithilfe robuster Pumpen, Rührwerken und Strömungsbeschleunigern.

• In der Industrie bedient Grundfos eine Vielzahl von Branchen mit speziellen Pumpen für die verschiedensten Prozesse und Versorgungsaufgaben.

Ein wesentliches Fundament für die Zukunft des Unternehmens sind die Besitzverhältnisse: 84,9 % der Aktien der Grundfos Holding AG gehören der Poul-Due-Jensen-Stiftung, 12,1 % der Gründerfamilie und 3,0 % den Mitarbeitern. So hat das Unternehmen dauerhaften Bestand, kann nicht etwa von einem Fremdkonzern oder durch Investoren übernommen werden. Und es ist andererseits gewährleistet, dass ein Großteil der Gewinne wieder in das Unternehmen reinvestiert wird. Allein vier bis 5 % des gesamten Konzernumsatzes werden jährlich für Forschungs- und Entwicklungsprojekte aufgewendet, was Grundfos in den vergangenen 75 Jahren stets einen Innovationsvorsprung gegenüber dem Wettbewerb gesichert hat.

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