antriebstechnikk 3/2016

Örtlich konzentrierte Mehrmotorenantriebssysteme
– Ein Lösungsansatz für
ganzheitlich modulare Antriebssysteme
Uwe Brückner, Malte Strop, Detmar Zimmer
Elektromechanische Antriebssysteme sind häufig
kundenindividuelle Lösungen. Antriebstechnikhersteller
benötigen daher Konzepte und Methoden,
um diese kostenoptimal trotz einer hohen externen
Variantenvielfalt herzustellen. Mehrmotorenantriebssysteme
stellen einen möglichen Lösungsansatz dar. Ihr Einsatz erfordert
allerdings während der Konzeptions- und Betriebsphase die
Berücksichtigung und gezielte Nutzung der systeminhärenten
Freiheitsgrade, um die Kundenanforderungen hinsichtlich hoher
Energieeffizienz und geringer Lebenszykluskosten zu erfüllen.
01 01 Entwurfskonzept eines
Mehrmotorenantriebs systems (MMDS)
A
ntriebstechnikhersteller agieren in einem schwierigen Marktumfeld.
Auf der einen Seite treten durch eine zunehmende
Globalisierung und die Öffnung lokaler Märkte zusehends neue
Marktteilnehmer auf. Auf der anderen Seite fordern Kunden häufig
Individuallösungen, um ihrerseits Alleinstellungsmerkmale zu
generieren und somit ihre Marktposition sichern zu können. Darüber
hinaus besteht kundenseitig die Erwartung, verstärkt vollständige
System-oder Integrationslösungen anstelle einzelner Komponenten
von Antriebstechnikherstellern beziehen zu können. Diese
Situation spiegelt zwei Top-Trends der Antriebstechnik wieder
und stellt in diesem Umfeld agierende Unternehmen vor große
Herausforderungen [Dec15].
Die erste Herausforderung betrifft die Unternehmensstruktur und
das Produktportfolio. Gegenwärtig sind rund 81 % der in der Branche
tätigen Unternehmen Komponentenhersteller [Dec15]. Es ist daher
erforderlich, das Produktportfolio zu erweitern oder zu restrukturieren,
um zukünftig als Systemanbieter auftreten zu können.
Eine weitere Herausforderung stellt die Vereinbarung der beiden
grundsätzlich gegenläufigen Ziele einer hohen Variantenvielfalt in
der Kundenwahrnehmung (externe Variantenvielfalt) und gleichzeitig
minimaler Komplexitätskosten dar. Es müssen daher Konzepte
Uwe Brückner, M.Sc. und Malte Strop, M.Sc. sind Wissenschaftliche
Mitarbeiter am Lehrstuhl für Konstruktions- und Antriebstechnik (KAt)
der Universität Paderborn
Prof. Dr.-Ing. Detmar Zimmer ist Inhaber des Lehrstuhls für Konstruktionsund
Antriebstechnik (KAt) der Universität Paderborn
erarbeitet werden, die das Auffinden eines optimalen Kompromisses
erlauben.
Die deutschen Antriebstechnikhersteller sind sich dieser Problemstellung
bewusst. Laut der Studie [Dec15] sieht die Brache jedoch
große Hürden in dem Aufbau des notwendigen Know-Hows für Systemlösungen
und in der Anpassung bereits bestehender (Standard-)
Lösungen. Ein möglicher Lösungsansatz zur Bewältigung der Herausforderungen
ist die Modularisierung des Produktport folios.
Durch diese Maßnahme können kundenindividuelle Lösungen auf
Basis einer hohen externen Variantenvielfalt realisiert werden.
Gleichzeitig können Komplexitätskosten durch eine Reduktion der
im anbietenden Unternehmen zu organisierenden Variantenvielfalt
(interne Variantenvielfalt) minimiert werden [Ble11; Sch15; SLM13].
Gegenwärtig sind elektromechanische Antriebssysteme häufig
als Einzelmotorantriebssysteme (engl. Single-Motor Drive Systems
– SMDS) bestehend aus einem Motor, zugehöriger Leistungselektronik
und einem Getriebe konzipiert. Wird der Modularitätsgedanke
konsequent verfolgt, um kundenindividuelle Lösungen zu
realisieren und dem Wunsch nach hoher Effizienz und geringen
Lebenszykluskosten Rechnung zu tragen, so kann dies zu Mehrmotorenantriebssystemen
(engl. Multi-Motor Drive Systems – MMDS)
führen. Sie stellen einen konkreten Lösungsansatz dar, um den
zuvor beschriebenen Herausforderungen zu begegnen. Ihr Einsatz
erfordert aufgrund der systeminhärenten Freiheitsgrade allerdings
ein Umdenken während der Konzeptions- und Betriebsphase.
In diesem und zwei nachfolgenden Beiträgen werden MMDS, ihre
inhärenten Freiheitsgrade und konkrete Ansätze zu deren gezielter
Nutzung vorgestellt. MMDS stellen eines der Hauptforschungsfelder
des Lehrstuhls für Konstruktions- und Antriebstechnik (KAt) der
Universität Paderborn dar. Die vorgestellten Informationen reprä-
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