Vergleich piezoelektrischer und elektromagnetischer Betätigung in Proportionalventilen

Ein Beispiel für ein elektromagnetisches Proportionalventil reagiert in weniger als 10 ms. Vergleichen Sie piezoelektrische und elektromagnetische Proportionalventile nach Durchfluss, Leistung, Druck, Hysterese und Einschaltdauer.

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Eric Zhou, Fachingenieur für Maschinenautomation, Bepto Pneumatik

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Eric Zhou

Fachingenieur für Maschinenautomation

Ich bin Eric, Fachingenieur für Maschinenautomation bei Bepto Pneumatik. Ich unterstütze die Prüfung von Pneumatik-Anforderungen, Komponentenanwendungen und technischen Details vor der Angebotserstellung.

Artikel des AutorsEric@bepto.com

Piezoelektrische und elektromagnetische Betätigung in Proportionalventilen sollten anhand vollständiger Geräte bei gleichem Druck, Durchfluss, Steuersignal, gleicher Last und identischer Prüfdefinition verglichen werden. Die Piezotechnik zeichnet sich meist durch geringe Halteenergie, geringe Wärmeentwicklung, leisen Betrieb und eine kompakte Regelung kleiner Durchflüsse aus. Die elektromagnetische Technik bietet in der Regel eine größere Auswahl an Durchfluss- und Druckbereichen, vertraute Industrieschnittstellen und höhere Kräfte bei direkter Betätigung. Keine der beiden Bauarten ist für jeden Einsatz überlegen.

Für die elektropneumatische stetige Durchfluss- und Druckregelung gelten getrennte ISO-Normen. Das ist wichtig, weil die elektrische Aktorgeschwindigkeit, die Schaltzeit des Ventils, die Druckausregelzeit und das Ansprechverhalten des Massendurchflusses keine austauschbaren Messgrößen sind (ISO 10041-2, 2010; ISO 10094-2, 2021).

Das Wichtigste in Kürze

  • Vergleichen Sie vollständige Ventilbaugruppen und nicht nur die physikalischen Eigenschaften des Aktors.
  • Stimmen Sie Durchfluss, Druck, Hysterese, Ansprechdefinition, Elektronik und Umgebungsbedingungen aufeinander ab.
  • Piezoventile minimieren die Halteenergie; hochfrequente Bewegungen verbrauchen dennoch Energie.
  • Elektromagnetische Proportionalventile können schnell, effizient und präzise sein, wenn sie für die jeweilige Aufgabe richtig dimensioniert sind.

Einen umfassenderen Überblick über die Unterschiede zwischen Druck-, Durchfluss- und Richtungssteuerung bietet der Leitfaden zur Auswahl von Proportionalventilen. Dieser Artikel ist enger gefasst: Er vergleicht die beiden elektrischen Betätigungsarten in pneumatischen Proportionalventilen.

Warum bestimmt die Aktorphysik nicht die Gesamtleistung des Ventils?

Für elektropneumatische Ventile zur stetigen Durchflussregelung vereinheitlicht ISO 10041-2 die Prüfungen. Druckregelventile fallen unter ISO 10094-2. Diese getrennten Anwendungsbereiche zeigen, warum sich aus der Bewegungsgeschwindigkeit eines einzelnen Aktors weder das nutzbare Durchfluss-Ansprechverhalten noch die Druckausregelung, Hysterese oder Wiederholgenauigkeit eines Ventils ableiten lassen (ISO 10041-2, 2010; ISO 10094-2, 2021).

Proportionalventile bilden eine Kette zusammenwirkender Komponenten. Steuersignale durchlaufen die Ansteuerelektronik, bewegen einen Aktor, verändern die Stellung einer Blende oder eines Schiebers, beeinflussen den Gasstrom und verändern schließlich eine gemessene Prozessgröße. Pneumatisches Volumen, Druckverhältnis, Sensorfilterung, Reglerabstimmung und nachgeschaltete Drosselstellen können das für die Maschine sichtbare Verhalten maßgeblich bestimmen. Betrachten Sie daher die gesamte Kette. Diese Systemgrenze verhindert zwei häufige Vergleichsfehler. Der erste besteht darin, Positionierangaben im Nanometerbereich von einem Piezo-Positionierer auf die Druck- oder Durchflussauflösung eines Ventils zu übertragen. Der zweite entsteht, wenn ein direkt betätigtes Piezo-Mikroventil mit einem deutlich größeren elektromagnetischen Schieberventil verglichen und das Ergebnis anschließend als grundsätzliches Verhältnis der Technologien dargestellt wird.

Festo beschreibt Piezo-Biegewandler für Pneumatikventile, deren Bewegungs- und Kraftbereiche sich deutlich von Piezo-Stapelaktoren für die Flüssigkeitseinspritzung oder Mikropositionierung unterscheiden. Das Whitepaper weist darauf hin, dass sich nicht alle Vorteile der Piezotechnik gleichzeitig in einer einzigen Ventilkonstruktion ausschöpfen lassen (Festo, Piezo Technology in Pneumatic Valves, 2017).

Verwenden Sie daher eine vollständige Konfiguration aus Ventil und Elektronik als Vergleichseinheit und nicht piezoelektrisches Material gegenüber einer Kupferspule. Vergleichen Sie sie mit einer anderen vollständigen Konfiguration, die am tatsächlichen Betriebspunkt der Anwendung geprüft wurde.

Unsere Analyse der aktuellen ISO-Prüfbereiche und Herstellerdaten zeigt: Ein belastbarer Vergleich muss vier Systemgrenzen sichtbar halten – Ventilfunktion, vollständige Baugruppe, Betriebspunkt und Messendpunkt. Wird nur eine davon ausgeblendet, kann aus einem gültigen Produktergebnis eine falsche Aussage über eine ganze Technologie werden.

Wie funktionieren die beiden Betätigungswege in Proportionalventilen?

Das VEMP-Datenblatt von Festo aus dem Jahr 2025 nennt je nach Variante Nenndurchflüsse des Piezoventils von 18 bis 29 L/min und Betriebsdrücke bis 1.7 bar. Diese produktbezogenen Grenzwerte sind aussagekräftiger als allgemeine Aktorangaben, weil sie den Piezo-Biegewandler mit einer konkreten Ventilfunktion verknüpfen (Festo VEMP, 2025).

Ein piezoelektrisches Proportionalventil ist ein Ventil, dessen Piezoelement sich unter einem elektrischen Feld verformt und dadurch eine pneumatische Öffnung verändert. Pneumatische Ausführungen nutzen häufig einen Biegewandler, der einen kleinen Ventilsitz öffnet oder schließt. Elektrisch verhält sich das Element wie ein Kondensator: Während des Ladens fließt Strom, der nach Erreichen des Sollzustands abfällt. Das Rückstellen erfordert eine kontrollierte Entladung. Ein elektromagnetisches Proportionalventil erzeugt mit einem geregelten Spulenstrom eine Magnetkraft auf einen Anker oder Stößel. Dessen Bewegung verändert die Dosieröffnung direkt oder steuert eine Vorsteuerstufe. Eine Stromregelung oder ein PWM-Treiber gleicht Schwankungen der Versorgung aus und ermöglicht Zwischenstellungen des Ventils, anstatt es ausschließlich als Ein-Aus-Ventil zu betreiben.

Auch die Dosiermechanik hinter dem Aktor ist entscheidend. Sitzkegel, Nadeln, Membranen und Schieber unterscheiden sich hinsichtlich Leckage, Reibung, Druckausgleich, Hub, Verschmutzungsempfindlichkeit und Kraftbedarf. Eine Vorsteuerung kann die Durchflusskapazität erhöhen, führt jedoch zusätzliche pneumatische Dynamik ein und kann einen Mindestdruck voraussetzen. Unser Leitfaden zu direkt betätigten und vorgesteuerten Ventilen erläutert diese eigenständige Konstruktionsentscheidung.

Prüfen Sie den genauen Aufbau.

Betätigungswege piezoelektrischer und elektromagnetischer Proportionalventile Zwei vertikale Pfade zeigen, wie ein elektrisches Steuersignal über die Piezo- oder Magnetansteuerung, einen Aktor, ein Dosierelement und den installierten Druckluftkreis zum pneumatischen Ausgang gelangt. Die gesamte Signal-Ausgangs-Kette vergleichen Elektrisches Steuersignal und ReglerSollwert, Aktualisierungsrate, Grenzen, Rückführung, Diagnose Piezo-AnsteuerelektronikLaden und kontrolliertes EntladenHohe Aktorspannung, geringer Strom Magnet-AnsteuerelektronikGeregelter Strom oder PWMSpulenerwärmung und Stromregelung Piezo-BiegewandlerKleine Bewegung öffnet einen VentilsitzDirektbetätigung oder Vorsteuerstufe MagnetankerKraft bewegt einen Stößel oder SchieberDirektbetätigung oder Vorsteuerstufe Installierter pneumatischer AusgangDurchfluss oder Druck bei realer Versorgung, Last, Verschlauchung und AbluftAnsprechverhalten, Hysterese, Wiederholgenauigkeit, Leckage und Temperatur messen Die Aktorphysik prägt die Konstruktion. Ventil und Druckluftkreis bestimmen das nutzbare Ergebnis. Daten nur bei gleicher Regelgröße und gleichwertigen Prüfbedingungen vergleichen.
Ein Ventilvergleich muss Elektronik, Dosiermechanik, pneumatische Bedingungen und den gemessenen Ausgang einbeziehen.

Wie sollten Ansprechverhalten und Regelgüte verglichen werden?

Für das elektromagnetische Proportionalventil Typ 2852 gibt Bürkert unter den genannten Bedingungen eine Stellzeit von weniger als 10 ms, eine Wiederholgenauigkeit von weniger als 1% des Endwerts und eine Ansprechempfindlichkeit von weniger als 0.1% an. Dieses eine Datenblatt widerlegt bereits jede pauschale Behauptung, elektromagnetische Proportionalventile seien grundsätzlich langsam oder unpräzise (Bürkert Typ 2852, 2026).

Klären Sie zunächst, was der Zeitwert tatsächlich misst. Elektrische Verzögerung, erste Ankerbewegung, Ventilhub von 10 bis 90 Prozent, Anstiegszeit des Durchflusses, Druckausregelung und das Ansprechverhalten der belasteten Maschine sind unterschiedliche Ergebnisse. Die Schaltzeit von Wegeventilen ist in ISO 12238:2023 genormt; Ventile für stetige Durchfluss- und Druckregelung gehören dagegen zu den Prüffamilien ISO 10041 und ISO 10094 (ISO 12238, 2023).

Ein einzelner Zeitwert kann nicht alle diese Größen abbilden.

Vergleichen Sie anschließend die übrigen Regeldaten:

DatenblattangabeAussageVergleichsbedingung
Stell- oder AnsprechzeitDynamische Bewegung nach einem definierten SteuersignalGleiche Amplitude, gleicher Druck, gleiche Temperatur und Last
HystereseAusgangsdifferenz bei steigendem und fallendem SteuersignalGleiches Messverfahren für Durchfluss oder Druck
WiederholgenauigkeitAbweichung nach wiederholten identischen SteuersignalenGleiche Zyklen, Aufwärmphase und Umgebungsbedingungen
Empfindlichkeit oder AnsprechschwelleKleinste Steuersignaländerung, die einen nutzbaren Ausgang erzeugtGleiche Rauschfilterung und Messauflösung
RegelbereichNutzbarer Bereich zwischen Ansprechschwelle und SättigungGleiche Bedingungen vor und hinter dem Ventil
LeckageUnbeabsichtigter interner oder externer DurchflussGleicher Druck, gleiches Medium und gleicher Ventilzustand

Verwechseln Sie die Sensorauflösung nicht mit der Ventilgenauigkeit. Digitale Regler können einen fein abgestuften Sollwert verarbeiten, doch Reibung, Sitzgeometrie, Durchflussrauschen und Druckschwankungen begrenzen den tatsächlichen Ausgang. Ebenso garantiert ein schneller Aktor keine schnelle Druckregelung, wenn ein großes nachgeschaltetes Volumen be- oder entlüftet werden muss.

Bei der Zylinderpositionierung ist das Ventil nur ein Teil des Regelkreises. Der Leitfaden zur Positionsregelung mit Proportionalventilen behandelt Rückführung, Reglerabstimmung, Totvolumen und die Abnahme einer belasteten Achse.

Ein belastbarer Vergleich der Ansprechzeit benennt beide Endpunkte: das elektrische Ereignis, das die Prüfung startet, und das pneumatische oder mechanische Ereignis, das sie beendet. Zahlen ohne diese Endpunkte sind keine übertragbaren Spezifikationen.

Wie sollten Leistungsaufnahme und thermisches Verhalten verglichen werden?

Festo gibt für einen vollständigen piezoelektrischen VEMD-Massendurchflussregler eine maximale elektrische Leistungsaufnahme von 1 W an. Bürkert nennt für den elektromagnetischen Typ 2852 maximal 2.8 W beziehungsweise 3.4 W. Diese Werte belegen in diesem Vergleich einen echten Vorteil bei der Leistungsaufnahme, jedoch kein allgemeingültiges Verhältnis für unterschiedliche Ventilgrößen (Festo VEMD, 2026; Bürkert Typ 2852, 2026).

Piezoelemente nehmen Ladung auf, wenn sich ihr Steuersignal ändert, und benötigen zum Halten eines statischen Zustands nur wenig oder keinen Aktorstrom. Treiber, Sensoren, Kommunikation und geschlossene Regelkreise können dennoch Leistung aufnehmen. Schnelle Änderungen des Steuersignals laden und entladen das Element wiederholt; die dynamische Energie steigt deshalb mit Kapazität, Spannungshub und Signalfrequenz. Statische und dynamische Betriebsarten unterscheiden sich. Elektromagnete benötigen Strom, um die Magnetkraft aufrechtzuerhalten. Stromregelung, Spitzenstrom-Haltestrom-Ansteuerung oder eine effiziente mechanische und magnetische Auslegung können die Dauerleistung senken. Der Spulenwiderstand steigt mit der Temperatur; eine ungeregelte Spannungsansteuerung kann daher die Kraft verändern, wenn sich die Spule erwärmt. Gute Proportionalelektronik regelt folglich den Strom, statt davon auszugehen, dass allein die Spannung die Ventilstellung bestimmt.

Wärme ist nicht nur wegen der Stromkosten relevant. Sie kann Widerstand, Dichtungsverhalten, Sensorwerte und die Temperatur des umgebenden Gehäuses verändern. Ein korrekter thermischer Vergleich erfasst Umgebungstemperatur, Einbaudichte, Einschaltdauer, Steuersignalprofil, Belüftung sowie die Frage, ob der veröffentlichte Wert nur für den Aktor oder für den vollständigen Regler gilt.

Der Leitfaden zu stromsparenden Magnetventilen erläutert Strategien zur Spitzenstrom-Haltestrom-Ansteuerung und zur Senkung der Spulenleistung. Für den Einkauf gilt hier eine einfachere Regel: Vergleichen Sie die mittlere Systemleistung über das reale Steuersignalprofil und nicht nur den Haltestrom oder einen maximalen Typenschildwert.

Eine geringe Halteenergie ist besonders wertvoll, wenn ein Ventil lange Zeit bei konstantem Steuersignal verharrt. In einem schnell modulierenden Regelkreis gehören Schaltenergie, Treiberverluste, Sensorleistung und Regelfrequenz zum selben Energiebudget.

Welchen Druck- und Durchflussbereich kann jede Bauart abdecken?

Der Festo-Katalog zur Proportionalpneumatik führt den piezoelektrischen VEMD mit 20 L/min und 1 W auf. Die elektromagnetische Schieberventilfamilie MPYE erreicht bei höherer, modellabhängiger Leistung bis zu 2,000 L/min. Dies ist ein Beispiel auf Produktfamilienebene und keine inhärente Grenze; es zeigt jedoch, warum Durchflusskapazität und Leistungsaufnahme gemeinsam betrachtet werden müssen (Festo, Proportional Pneumatics, 2021).

Piezo-Biegewandler erzeugen bei geringer elektrischer Energie kleine Bewegungen. Das eignet sich für kleine Ventilsitze, geringe Leckageziele, leisen Betrieb und kompakte Regelungen kleiner Durchflüsse. Ein höherer Durchfluss kann mehrere Elemente, eine Vorsteuerstufe, eine größere druckausgeglichene Konstruktion oder eine andere Piezoaktor-Bauform erfordern. Jede dieser Entscheidungen verändert Ansprechverhalten und Leckage. Elektromagnete können über ein breites Katalogspektrum mehr Hub und direkte Kraft bereitstellen. Eine größere Spule, ein größerer Magnetkreis oder eine Vorsteueranordnung kann eine größere Öffnung oder einen größeren Schieber betätigen. Zu den möglichen Nachteilen zählen Wärme, Gewicht, Strombedarf, Empfindlichkeit gegenüber Magnetfeldern und ein größerer Bauraum.

Keine der beiden Bauarten bestimmt allein die Druckstufe. Sitzdurchmesser, Druckausgleich, Gehäusefestigkeit, Dichtungswerkstoffe, Vorsteuerverhältnis, Leckageziel und Medienverträglichkeit tragen gemeinsam dazu bei. Die VEMP-Varianten von Festo verbinden beispielsweise geringe Nenndurchflüsse mit modellabhängigen Drücken bis 1.7 bar. Das elektromagnetische Beispiel Typ 2852 von Bürkert ist bis 7 bar ausgelegt. Beide bedienen unterschiedliche Einsatzbereiche und dürfen ohne vollständigen Vergleich der Betriebsanforderungen nicht als austauschbar dargestellt werden.

Beginnen Sie mit dem pneumatischen Arbeitsbereich.

Auch das Anschlussgewinde allein reicht nicht aus. Fordern Sie genormte oder vollständig definierte Durchflussdaten bei bekannten Vor- und Hinterdrücken an. Ein hoher Maximaldurchfluss kann bei kleinen Steuersignalen dennoch eine schlechte Auflösung liefern, wenn das Ventil überdimensioniert ist. Der Leitfaden zur proportionalen Durchflussregelung erklärt, warum Steuersignalbereich und eingebaute Drosselstellen die nutzbare Zylinderregelung beeinflussen.

Auswahlmatrix für piezoelektrische und elektromagnetische Betätigung

Nach ISO 10094-1 sind Proportional-Druckventile mit und ohne elektronische Druckrückführung unterschiedliche Konfigurationen. Diese Unterscheidung ist hilfreicher als eine Auswahl allein nach dem Aktor: Zuerst legt die Anwendung Druck-, Durchfluss- oder Richtungssteuerung fest, danach die erforderliche Rückführung und den Leistungsbereich (ISO 10094-1, 2021).

AnwendungsbedingungPiezoelektrische Betätigung ist tendenziell geeignetElektromagnetische Betätigung ist tendenziell geeignetVor der Auswahl prüfen
Batteriebetriebenes oder wärmeempfindliches GerätSehr gut geeignet, wenn Durchfluss und Druck im Bereich des Piezoventils bleibenMit optimierter stromsparender Ansteuerung möglichGesamte mittlere Leistungsaufnahme und Gehäusetemperatur
Leise medizinische oder labortechnische GasregelungSehr gut für kompakte, geräuschlose Regelung kleiner Durchflüsse geeignetGeeignet, wenn Produktzulassung und Geräuschpegel akzeptabel sindMedienzulassung, Leckage, Reinigung und Fehlerverhalten
Hoher industrieller Durchfluss oder breiter DruckbereichMit Vorsteuerung oder Sonderkonstruktion möglichBreite KatalogverfügbarkeitDurchflusskennlinie, Druckverhältnis, Vorsteuerbedarf und Wärme
Schnelle geschlossene Druck- oder DurchflussregelungSehr gut, wenn die Dynamik des vollständigen Ventils nachgewiesen istSehr gut, wenn Magnetventil und Treiber die erforderliche Bandbreite erfüllenGleiche Prüfdefinition, gleiches Volumen, gleicher Sensor und Regler
Magnetfeldempfindliche AusrüstungPiezo kann einen magnetischen Aktor vermeidenPrüfung der Feldverträglichkeit erforderlichWerkstoffe, Treiberposition und Feldstärke am Einbauort
Verschmutzte oder raue IndustrieumgebungProduktspezifisch; kleine Sitze können sauberere Medien erfordernProduktspezifisch; auch bewegte Teile benötigen saubere DruckluftFiltration, IP-Ausführung, Stoß, Schwingung und Temperatur
Kostensensitive StandardautomationGesamtkosten für Elektronik und Integration bewertenBietet häufig mehr BeschaffungsoptionenGelieferte Baugruppe, Treiber, Inbetriebnahme und Lebenszykluskosten
Sechs Auswahlkriterien für piezoelektrische oder elektromagnetische Proportionalventile Eine vertikale Entscheidungsfolge prüft Regelgröße, pneumatischen Arbeitsbereich, Regelgüte, elektrische und thermische Belastung, Umgebung und Nachweise, bevor eine Proportionalventil-Bauart freigegeben wird. Vor der Aktorwahl sechs Kriterien erfüllen 1. RegelgrößeDruck, Durchfluss, Richtung oder vollständiger Bewegungsregelkreis? 2. Pneumatischer ArbeitsbereichMedium, Druckverhältnis, Mindest- und Maximaldurchfluss, Leckage 3. RegelgüteAnsprechdefinition, Hysterese, Wiederholgenauigkeit, Empfindlichkeit 4. Elektrische und thermische BelastungSchnittstelle, Treiber, mittlere Leistung, Wärme, Einschaltdauer 5. Umgebung und sicherer ZustandTemperatur, Verschmutzung, IP-Ausführung, Schwingung, Spannungsausfall 6. Vergleichbare NachweiseExaktes Modell, Kennlinien, Prüfbedingungen, Zulassungen, Musterprüfung Piezo- oder Magnetbetätigung erst wählen, wenn die Aufgabe alle Kriterien erfüllt. Ein nicht erfülltes Kriterium verlangt eine andere Ventilkonfiguration, keine stärkere Werbeaussage.
Die Aktorwahl erfolgt erst, nachdem Regelgröße und Betriebsbereich festgelegt sind.

Wählen Sie eine piezoelektrische Betätigung, wenn geringe Wärmeentwicklung, niedrige statische Energie, leiser Betrieb, kompakter Bauraum oder Unempfindlichkeit gegen Magnetfelder die Konstruktion maßgeblich bestimmen und das ausgewählte Ventil den pneumatischen Arbeitsbereich erfüllt. Wählen Sie eine elektromagnetische Betätigung, wenn Durchfluss, Druck, Beschaffungsbreite, vertraute Industrieelektronik oder direkte Kraft ausschlaggebend sind und das ausgewählte Modell die geforderte Regelgüte erreicht.

Checkliste für Spezifikation und Angebotsanfrage

Die Zuverlässigkeitsnorm ISO 19973-2 behandelt die Lebensdauer von Wegeventilen als geprüftes, in Zyklen angegebenes Ergebnis und nicht als allgemeine Werkstoffeigenschaft. Beschaffungsspezifikationen sollten deshalb die Prüfgrundlage des exakten Modells verlangen, statt zu behaupten, eine Betätigungstechnologie halte grundsätzlich Millionen oder Milliarden Zyklen (ISO 19973-2, 2015).

Senden Sie Lieferanten ein einheitliches Betriebspunkt-Datenblatt:

  • Ventilfunktion: Druck, Durchfluss oder Richtung; Anschlüsse; sicherer Zustand.
  • Pneumatische Betriebsdaten: Medium, minimaler und maximaler Eingangsdruck, Ausgangsdruck oder -volumen, erforderlicher Durchflussbereich, Leckagegrenze, Vorsteuerquelle, Vorsteuerabluft und jeden für die Abnahme verwendeten Betriebspunkt angeben.
  • Regelverhalten: Sollwertsprung, Endpunkt der Ansprechmessung, Einschwingband, Hysterese, Wiederholgenauigkeit, Empfindlichkeit, Totzone und zulässige Drift während der Aufwärmphase.
  • Elektrische Schnittstelle: Versorgung, analoges oder digitales Steuersignal, Eingangsimpedanz, Aktualisierungsrate, Treiberposition, Rückführsignal, Alarme und Steckverbinder.
  • Energieprofil: Dauer statischer Steuersignale, Modulationsfrequenz, mittlere Bewegung, Spitzenbedarf, Gehäusetemperatur und zulässiger Temperaturanstieg.
  • Umgebung: Umgebungs- und Medientemperatur, Filtration, Schmierung, Feuchtigkeit, Reinigungsstrahl, Stoß, Schwingung, Magnetfeld, Korrosion und Einbaulage.
  • Nachweise: exakte Teilenummer, aktuelles Datenblatt, Kennlinien, Prüfverfahren, Variantenfreigaben, Werkstofferklärungen und Änderungsmitteilung.
  • Abnahmeprüfung: Produktionsmedium oder zugelassenen Ersatz verwenden; definierte Druckbedingungen, repräsentatives Ausgangsvolumen, Sollwertverlauf, Aufwärmzustand, kalibrierte Messgeräte, Stichprobengröße, Anzahl der Zyklen, Berechnungsmethode und eindeutige Grenzwerte für jede Messgröße festlegen.

Stellen Sie eine zusätzliche Frage: Gilt die angebotene Leistung für das reine Ventil, für Ventil und Treiber oder für einen geschlossenen Regelkreis mit Sensor? Eine klare Systemgrenze verhindert die meisten irreführenden Vergleiche.

Akzeptieren Sie keine undefinierte Systemgrenze.

Verwenden Sie für die Abnahme der Ansprechzeit die Definitionen im Leitfaden zur Messung der Schaltzeit pneumatischer Ventile. Für eine Druckregelanwendung bietet der Leitfaden zu Proportional-Druckreglern die nächste Ebene reglerspezifischer Prüfungen.

Häufige Fragen zu piezoelektrischen und elektromagnetischen Proportionalventilen

Vier ISO-Prüfbereiche behandeln getrennt die stetige Durchflussregelung, die stetige Druckregelung, das Schalten von Wegeventilen und deren Zuverlässigkeit. Sie bilden die Grundlage für die folgenden Antworten: Eine Technologiebezeichnung ersetzt weder eine definierte Ventilfunktion noch Betriebspunkt, Messendpunkt und exakte Produktdokumentation (ISO 10041-2, 2010; ISO 10094-2, 2021).

Sind piezoelektrische Proportionalventile immer schneller als Magnetventile?

Nein. Ein Piezoelement kann sich sehr schnell bewegen, doch das Ansprechverhalten des vollständigen Ventils hängt außerdem von Ventilsitz, Vorsteuerstufe, Elektronik, pneumatischem Volumen, Druckverhältnis, Sensor und Ansprechdefinition ab. Vergleichen Sie modellspezifische Kennlinien oder Prüfungen bei gleichem Sollwertsprung und Betriebspunkt. Bürkert gibt beispielsweise für ein elektromagnetisches Proportionalventil weniger als 10 ms an.

Verbrauchen Piezoventile beim Halten einer Stellung keine Leistung?

Nach dem Laden benötigt der Piezoaktor nur wenig oder keinen kontinuierlichen Strom. Ein vollständiges Ventil oder ein Regler kann jedoch Treiber, Sensor, Regler, Kommunikation und Diagnose enthalten. Diese Schaltungen nehmen Leistung auf. Häufige Änderungen des Steuersignals erfordern außerdem wiederholtes Laden und Entladen, sodass die mittlere Energie von Signalfrequenz und Spannungshub abhängt.

Sind elektromagnetische Proportionalventile nur für Ein-Aus-Steuerungen geeignet?

Nein. Ein elektromagnetisches Proportionalventil regelt den Spulenstrom so, dass Anker, Stößel, Nadel oder Schieber Zwischenstellungen einnehmen können. Es unterscheidet sich von einem einfachen Schaltventil. Seine nutzbare Regelgüte hängt von Stromregelung, magnetischer Auslegung, Reibung, Druckkräften, Hysterese, Empfindlichkeit und der Kennlinie des konkreten Ventils ab.

Lässt sich aus der Aktorauflösung die Druck- oder Durchflussgenauigkeit ableiten?

Nein. Die Wegauflösung des Aktors beschreibt nur ein Element der Kette vom Steuersignal zum Ausgang. Ventilgeometrie, Reibung, Leckage, Gaskompressibilität, Druckschwankungen, Sensoren, Filterung und Reglerverhalten beeinflussen den gemessenen Druck oder Durchfluss. Verwenden Sie Hysterese, Wiederholgenauigkeit, Empfindlichkeit und dynamische Daten des vollständigen Ventils unter anwendungsnahen Bedingungen.

Welche Betätigungsart hat die längere Lebensdauer?

Keine der beiden besitzt einen allgemeingültigen Lebensdauervorteil. Piezo-Biegewandler kommen ohne gleitenden Magnetanker aus. Auch Magnetventilkonstruktionen können mit geeigneten Werkstoffen, Stromregelung, Filtration und Belastung eine lange Lebensdauer erreichen. Fordern Sie Bedingungen der Zyklusprüfung, Ausfallkriterien, Vertrauensangaben und die exakte geprüfte Konfiguration an. Verschmutzung, Temperatur, Druck und Modulationsrate der Anwendung können das Ergebnis verändern.

Quellen und technische Referenzen

  • ISO, ISO 10041-2:2010, Prüfverfahren und Darstellung der Ergebnisse für elektropneumatische Ventile zur stetigen Durchflussregelung. Abgerufen am 2026-07-22.
  • ISO, ISO 10094-1:2021, Merkmale für Herstellerunterlagen. Abgerufen am 2026-07-22.
  • ISO, ISO 10094-2:2021, vergleichende Prüfverfahren für Ventile zur stetigen Druckregelung. Abgerufen am 2026-07-22.
  • ISO, ISO 12238:2023, Schaltzeitprüfungen für elektrisch oder pneumatisch betätigte Wegeventile. Abgerufen am 2026-07-22.
  • ISO, ISO 19973-2:2015, Zuverlässigkeitsbewertung und Angabe von Zyklen für pneumatische Wegeventile. Abgerufen am 2026-07-22.
  • Festo, Piezo Technology in Pneumatic Valves, Piezo-Biegewandler, Scheibenaktoren und Stapelaktoren; ungefähre Ladeenergie; Ansteuerspannung; Halteverhalten; Schalteigenschaften; Verhalten in Magnetfeldern; sowie der Hinweis, dass ein einzelnes Ventil nicht alle potenziellen Piezovorteile gleichzeitig nutzen kann. Abgerufen am 2026-07-22.
  • Festo, Piezo Valve VEMP, modellspezifische Druck-, Durchfluss-, Spannungs-, Temperatur- und Betriebsdaten. Abgerufen am 2026-07-22.
  • Festo, Mass Flow Controller VEMD, Durchfluss- und elektrische Spezifikationen des vollständigen Piezoreglers. Abgerufen am 2026-07-22.
  • Festo, Proportional Pneumatics, familienübergreifende Druck-, Durchfluss-, Leistungs- und Konstruktionsdaten. Abgerufen am 2026-07-22.
  • Bürkert, Type 2852 Data Sheet, Ansprechverhalten, Wiederholgenauigkeit, Empfindlichkeit, Durchfluss, Druck und Leistungsdaten des elektromagnetischen Proportionalventils. Abgerufen am 2026-07-22.