DER KONSTRUKTEUR 10/2020
DER KONSTRUKTEUR 10/2020
DER KONSTRUKTEUR 10/2020
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19073<br />
<strong>10</strong> OKTOBER <strong>2020</strong><br />
AM PULS <strong>DER</strong> TECHNIK<br />
ZU ENDE DENKEN<br />
Leichtbau, Recycling und mehr: Tribopolymer-<br />
Lösungen für nachhaltige Konstruktionen<br />
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Das Kopieren eines Profils war noch nie so einfach!<br />
Mit dieser Konturenlehre können Sie die Form von unregelmäßigen Objekten<br />
messen, um eine Sofortvorlage zu erstellen, mit der präzise Schnitte markiert<br />
werden können. Messbreite 25 cm, Messtiefe 6 cm.<br />
(Die Farbe der Konturenlehre ist variabel)<br />
+
EDITORIAL<br />
RECYCLINGGERECHT<br />
KONSTRUIEREN<br />
Aufgrund immer knapper werdender Rohstoffe gewinnt der Aspekt<br />
der Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung zunehmend an<br />
Bedeutung. Recyclingfähigkeit und Kreislaufwirtschaft sind hier<br />
wichtige Schlagworte. Wie gut Bauteile bzw. die verwendeten<br />
Materialien zu recyceln sind, entscheidet sich bereits während der<br />
Konstruktionsphase. Wird die Konstruktion so ausgelegt, dass sie<br />
lösbare Verbindungselemente enthält und aus möglichst wenig<br />
verschiedenen recycelbaren Materialien besteht, kann das Produkt<br />
nach Gebrauch, sortenrein zerlegt, dem Stoffkreislauf wieder<br />
zugeführt werden. Optimistisch stimmt mich, dass die Forschung im<br />
Bereich Nachhaltigkeit stetig Fortschritte macht. So soll z. B. eine<br />
Track-and-trace-Lösung, in der physische Objekte mit einem einzigartigen<br />
Barcode markiert und mit einem digitalen Zwilling<br />
verbunden werden,<br />
NACHHALTIG DENKEN –<br />
VOM ENTWURF BIS<br />
ZUM LEBENSENDE<br />
zukünftig eine<br />
globale Nachverfolgung<br />
von Materialströmen<br />
realisieren.<br />
Auch die Bundesregierung<br />
fordert gesetzliche Vorgaben für das Produktdesign, die<br />
sich auf Langlebigkeit, Reparaturfähigkeit und auf die Verwendung<br />
von kreislauffähigen, ökologisch verträglichen Materialien beziehen.<br />
Diese gesetzlichen Vorgaben, verbunden mit staatlichen Subventionen,<br />
könnten aus meiner Sicht als Innovationstreiber für die<br />
Industrie dienen und weiter zum Umdenken anregen.<br />
Wie ein deutscher Hersteller von Kunststoffkomponenten mit dem<br />
Thema Nachhaltigkeit umgeht und wie er Konstrukteure bei der<br />
Entwicklung umweltverträglicher Lösungen unterstützt, lesen Sie in<br />
unserer Titelstory ab Seite 34.<br />
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Hoch-Temperatur, Druck bis 2000 bar)<br />
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Inga Ronsdorf<br />
Redakteurin<br />
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INHALT<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
<strong>10</strong><br />
03 Editorial: Recyclinggerecht konstruieren<br />
06 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> persönlich:<br />
Norbert Reisner, Leiter Produktentwicklung bei<br />
Watt Drive<br />
08 Konstruktion 2030: Quo vadis, Kabel?<br />
<strong>10</strong> Whiteboard: Traditionell und innovativ:<br />
Sven Karpstein, Vertriebsleiter und geschäftsführender<br />
Gesellschafter der KBK Antriebstechnik GmbH,<br />
schafft die Symbiose<br />
64 Taiwans Maschinenbau: Gerüstet für Industrie 4.0<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
12<br />
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
12 Lineartechnik und Greifsysteme: Sensoren im Griff<br />
16 Transportsystem: Punktgenauer Transfer<br />
18 Linearachsportale: Dynamisch und präzise<br />
20 Bildverarbeitungslösung: Raus aus der Kiste<br />
22 Lineartechnik: Zusammen positionieren<br />
ANTRIEBSTECHNIK<br />
28 Planetengetriebemotoren machen Druck<br />
30 DC-Kleinstmotoren: Den prüfenden Blick bewegen<br />
FLUIDTECHNIK<br />
32 Hydraulikschlauchsysteme:<br />
Schnell zur passenden Kombination<br />
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
34 TITELSTORY<br />
Maschinenelemente aus Tribokunststoffen:<br />
Zu Ende denken<br />
38 In der Federform liegt die Kraft<br />
40 Industriestoßdämpfer: Wenn die inneren<br />
Werte zählen<br />
34<br />
4 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL<br />
3D-DRUCK<br />
54 Software-Tools: Möglichkeiten ausschöpfen<br />
58 KLARTEXT<br />
Sinnvolle Symbiose<br />
60 3D-Druck-Service: Prototypen zum Abheben<br />
SERVICE<br />
62 Impressum<br />
60<br />
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www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 5
NORBERT REISNER<br />
entwickelt als Leiter<br />
Produktentwicklung bei dem<br />
WEG-Tochterunternehmen<br />
Watt Drive neue Getriebe<br />
und Getriebemotoren. Eine<br />
spannende Aufgabe. Außerdem<br />
hat er ein eher ausgefallenes<br />
Hobby ...<br />
Wollten Sie schon immer Konstrukteur<br />
werden?<br />
Eigentlich nicht. Als Kind wollte ich eher<br />
Koch oder Konditor werden. Da meine<br />
Eltern bei mir aber ein gewisses technisches<br />
Verständnis erkannt hatten, haben sie mir<br />
eine eher technische Ausbildung empfohlen.<br />
Das Kochen und Essen als Leidenschaft ist<br />
geblieben – am liebsten zusammen mit<br />
meiner Frau.<br />
Was fasziniert Sie speziell an der<br />
Getriebeentwicklung?<br />
Es müssen bei der Entwicklung der Getriebe<br />
nicht nur die Zahnräder optimal ineinander<br />
greifen, sondern auch die Anforderung der<br />
Kunden und internen Prozesse im Auge<br />
behalten werden. Nur so schafft man ein<br />
optimiertes Produkt, welches die Anforderungen<br />
des Marktes erfüllt.<br />
Was sehen Sie hierbei als die größte<br />
Herausforderung?<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Die größte Herausforderung besteht darin,<br />
dass das Produkt nicht über- oder unterdimensioniert<br />
wird und die Kosten so gering<br />
wie möglich gehalten werden müssen. Zielführend<br />
sind also z. B. gewichtsoptimierte<br />
Gehäuse mit weniger Bearbeitungszeit<br />
und -flächen.<br />
Und woran tüfteln Sie nach Feierabend?<br />
Am perfekten Geschmack! Gemeinsam mit<br />
einem Freund braue ich Rotbier, Weizenbier,<br />
Stout und Pale Ale. Geruch, Geschmack,<br />
Aussehen und Schaum – all das ist wichtig.<br />
Wie in der Entwicklung ist alles iterativ:<br />
Ein Rezept ermitteln, testen und dann<br />
Verbesserungsmöglichkeiten umsetzen.<br />
Das kommt meiner Affinität zur Technik<br />
sehr entgegen.<br />
BEIM BIERBRAUEN IST ALLES<br />
ITERATIV – GENAU WIE IN<br />
<strong>DER</strong> GETRIEBEENTWICKLUNG<br />
NORBERT REISNER, MANAGER PRODUCT ENGINEERING<br />
DEPARTMENT, WATT DRIVE ANTRIEBSTECHNIK GMBH<br />
6 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
3. BEARING WORLD ALS ONLINE-EVENT<br />
Bereits zum dritten Mal organisiert das Forschungs- und<br />
Innovationsnetzwerks der Antriebstechnik FVA die Bearing<br />
World – das internationale Expertenforum für Lager – Wälz- und<br />
Gleitlager. Die Bearing World findet vom 19. bis 23. Oktober als<br />
Online-Event statt und beschäftigt sich mit allen Lagerarten und<br />
sämtlichen beteiligten Komponenten. Im Mittelpunkt stehen<br />
Wälzlager – in Kombination mit oder im Vergleich zu Gleit- und<br />
Magnetlagern. An insgesamt fünf Tagen werden den Teilnehmern<br />
neun Sessions mit Spitzenreferenten aus der Automobilund<br />
Zulieferindustrie und führenden Forschungsinstituten sowie<br />
eine virtuelle Fachausstellung mit Live-Chat präsentiert. Kostenfreie<br />
Tickets können unter folgendem Link gebucht werden:<br />
www.bearingworld.org/tickets/comot/Shop/packageSelection/<br />
www.bearingworld.org<br />
HARTING: VORSTAND FÜR<br />
NEUE TECHNOLOGIEN UND ENTWICKLUNG<br />
Der Vorstand der Harting Technologiegruppe<br />
hat ein neues Mitglied. Kurt D.<br />
Bettenhausen ist seit dem 1. September<br />
Vorstand „Neue Technologien und<br />
Entwicklung“. Bettenhausen absolvierte<br />
ein Studium der Elektrotechnik an der<br />
Technischen Hochschule Darmstadt<br />
und beendete es 1996 mit seiner<br />
Promotion. Er war zuletzt als „Chief<br />
Technology Officer und Chief Digital Officer“ bei dem Spezialisten<br />
für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk in Lauffen am<br />
Neckar tätig. Bettenhausen ist in zahlreichen Gremien vertreten,<br />
u. a. ist er Vorsitzender des VDI-Gremiums „Digitale Transformation“,<br />
Mitglied im Vorstand der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und<br />
Automatisierungstechnik und Mitglied im Beirat der Zeitschrift<br />
ATP – Automatisierungstechnische Praxis.<br />
www.harting.com<br />
MOTEK UND BONDEXPO<br />
IN DIESEM JAHR REIN VIRTUELL<br />
Die 39. Motek und die<br />
17. Bondexpo sind<br />
<strong>2020</strong> aus bekannten<br />
Gründen mit einem<br />
neuen Format<br />
gestartet: den<br />
digitalen Messeplattformen<br />
Motek-<br />
Virtuell und Bondexpo-Virtuell.<br />
In Showrooms präsentieren die Aussteller ihre<br />
Messehighlights <strong>2020</strong>. Vorgestellt werden zudem Web-basierte<br />
Präsentationen mithilfe einer Webcast-Funktion. Fachbesucher<br />
können über eine integrierte, thematisch fokussierte Suchmaschine<br />
Informationen über eine Nomenklatur selektieren oder via<br />
Stichworteingabe recherchieren. Es lassen sich individualisierte<br />
Anfragen an die Aussteller versenden, um anschließend – wie auf<br />
einer realen Messe – Lösungsansätze im intensiven Austausch<br />
erarbeiten zu können. Das Produkt- und Leistungsportfolio der<br />
Motek/Bondexpo – mit Komponenten, Baugruppen, Subsystemen<br />
und Anlagen für die automatisierte Produktion und Montage samt<br />
Fügetechnik – steht in dem neuen virtuellen Technologie-Treffpunkt<br />
klar, somit strukturiert und fortwährend zur Verfügung.<br />
www.schall-messen.de
KONSTRUKTION 2030<br />
QUO VADIS, KABEL?<br />
Was sind die Trends, die die Kabelentwicklung heute und in den<br />
nächsten Jahren prägen?<br />
Kabel und Leitungen sind die Nervenbahnen unserer technologiegeprägten<br />
Welt. Sie sorgen für Sicherheit bei der Energie- und<br />
Datenversorgung – analog wie digital. Es geht nicht ohne! Kabel<br />
ermöglichen Zukunftstrends wie Smart Factory, IIoT, Energiewende<br />
oder Elektromobilität. Selbst Mobilfunk und 5G benötigen Kabel –<br />
etwa zur Verbindung der Basisstationen. Auf breiter Front sind<br />
kabelbasierte Systeme Garant für eine sichere Infrastruktur. Hoch<br />
im Kurs stehen Miniaturisierung und Hybridlösungen, die erweiterte<br />
Funktionalität mit geringem Gewicht und Platzaufwand<br />
kombinieren. Gefragt sind unterschiedlichste Technologien, bei<br />
denen sich etwa modernste Datenkabel auf Kupfer- und LWL-<br />
Basis sinnvoll ergänzen und zur Optimierung beitragen.<br />
Daten-, Signal-, Strom- und ggf. sogar Medienversorgung in einem:<br />
Welche Zukunft sehen Sie für Hybridleitungen?<br />
Clevere Hybridlösungen, bei denen eine Vielzahl unterschiedlichster<br />
Komponenten auf engstem Raum in einem einzigen Kabel integriert<br />
ist, stehen schon länger hoch im Kurs. Neben schneller und<br />
sicherer Montage – alles über einen Stecker mit bis zu 70 % Zeitersparnis<br />
– sprechen auch Dispo und Logistik für die ‚all-inclusive’-<br />
Leitungen. Statt viele Einzelkomponenten zu bevorraten, kommt<br />
die Lagerhaltung beim Einsatz von ‚Hybrids’ mit deutlich weniger<br />
Artikeln aus. Miniaturisierung und höhere Packungsdichte sind<br />
ungebrochen auf dem Vormarsch, sodass der Trend in Richtung<br />
Hybrid noch stärker an Fahrt aufnimmt.<br />
www.tkd-kabel.de<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Welche Vorteile können Kabel Endanwendern und Konstrukteuren<br />
also künftig verstärkt bieten?<br />
Funktionssicherheit, Robustheit und Langlebigkeit bleiben auch<br />
in Zukunft die Domäne von Kabeln. Geschützt durch passgenau<br />
ausgelegte Isolations- und Mantelwerkstoffe und spezielle EMV-<br />
Schirme bleiben sie selbst bei widrigsten Einsatzbedingungen voll<br />
HOCH IM KURS STEHEN<br />
MINIATURISIERUNG UND<br />
HYBRIDLÖSUNGEN<br />
auf ihrem Posten. Einmal richtig verlegt, bedarf es im Gegensatz<br />
zur kabellosen Industriekommunikation keinerlei regelmäßiger<br />
Software-Updates, was den Übertragungsweg – also das Kabel –<br />
angeht. Oft sind Leitungen bis zum „End of Life“ einer Anlage<br />
voll funktionstauglich verbaut. Mit kreativen Designs – etwa textilen<br />
Gewebebandkonstruktionen für besonders leichte Hybridleitungen<br />
– und innovativen Werkstoffen werden Kabel auf<br />
Schlankheit, hohe Packungsdichte und Flexibilität getrimmt.<br />
ANDRÉ BUBOLZ,<br />
Geschäftsführer, TKD Kabel GmbH, Nettetal<br />
8 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MSR-SPEZIALMESSE LIVE VOR ORT IN BOCHUM<br />
Die Meorga kündigt für den 4. November<br />
<strong>2020</strong> eine Spezialmesse für Mess-,<br />
Steuerungs- und Regeltechnik, Prozessleitsysteme<br />
und Automatisierungstechnik an.<br />
Im RuhrCongress Bochum werden rund<br />
140 Aussteller erwartet. Zwischen 8 und<br />
16 Uhr werden Geräte und Systeme,<br />
Engineering- und Serviceleistungen sowie<br />
neue Trends im Bereich der Prozess- und<br />
Fabrikautomation präsentiert. Parallel<br />
stehen 18 begleitende Fachvorträge auf der Tagesordnung. Die Teilnahme an der Präsenzveranstaltung,<br />
die vom Bochumer Gesundheitsamt unter Einhaltung des Hygieneschutzkonzepts<br />
genehmigt wurde, ist kostenlos. „Wir als erfahrener Veranstalter glauben fest<br />
daran, dass Live-Veranstaltungen in puncto face-to-face Kommunikation auch in Zukunft<br />
unschlagbar bleiben. Auf das Messe-Flair, intensive Gespräche, die Marken-Inszenierungen<br />
und den persönlichen Eindruck vor Ort werden die Experten in der Industrie bei<br />
wichtigen Themen nicht verzichten wollen“, heißt es seitens der Organisatoren.<br />
www.meorga.de<br />
MURTFELDT-GRUPPE WÄCHST<br />
Die Murtfeldt-Gruppe heißt ihr jüngstes<br />
Mitglied Murtfeldt Additive Solutions<br />
willkommen, das aus der ehemaligen<br />
Jomatik GmbH hervorgegangen ist.<br />
Durch das Verschmelzen der Expertisen<br />
aus beiden Unternehmen entsteht mit<br />
Murtfeldt Additive Solutions unter dem<br />
Dach der Murtfeldt-Gruppe ein 3D-<br />
Druck-Kompetenzcenter. Es zeichnet<br />
sich durch ein komplexes Wissen rund um die Konstruktion und alle Verfahren der<br />
additiven Fertigung aus. Johannes Matheis, Gründer und Geschäftsführer von Jomatik,<br />
übernimmt als Geschäftsführer der Murtfeldt Additive Solutions GmbH die Gesamtverantwortung<br />
für das 3D-Druck-Kompetenzcenter sowie für den gesamten Vertrieb<br />
additiver hergestellter Produkte der Murtfeldt-Gruppe. „Als Kompetenzzentrum für<br />
additive Fertigung verbinden wir klassische Industriekompetenz mit den vielfältigen<br />
Möglichkeiten des industriellen 3D-Drucks“, so Matheis. „Für uns ist das Denken in<br />
ganzheitlichen Lösungen wichtig – nicht nur im Bereich der additiven Fertigungsmöglichkeiten,<br />
sondern vor allem hinsichtlich verschiedener Optionen zur Nachbearbeitung<br />
sowie das Denken in hybriden Teilen.“<br />
www.murtfeldt.de<br />
75 JAHRE GLEITLAGER VON SCHAEFFLER<br />
Die Gleitlager von<br />
Schaeffler feiern in<br />
diesem Jahr ihr 75. Jubiläum.<br />
Am 1. August<br />
1945 gründete Helmut<br />
Elges die Mechanische<br />
Werkstätten Helmut<br />
Elges GmbH in Bielefeld,<br />
die sich schon früh auf<br />
Gelenklager und Gleitbuchsen spezialisierte. Viele Produkte, die heute standardmäßig<br />
im Markt angeboten werden, sowie auch gültige Gleitlager-Normen, wurden hier<br />
entwickelt. Ab 1984 waren die damals noch getrennt am Markt agierenden Firmen INA<br />
und FAG zu gleichen Teilen Gesellschafter der Helmut Elges GmbH, die 2002 vollständig<br />
in die Schaeffler Gruppe integriert wurde. 2017 wurde die Produktmarke Elges abgelöst<br />
und Gleitlager von Schaeffler werden seitdem unter der Marke INA am Markt angeboten.<br />
Schaeffler kann sich mit seiner umfangreichen Produktpalette zu den Technologieführern<br />
für Gleitlager zählen: Im Angebot sind Gelenklager mit bis zu 1500 mm<br />
Innendurchmesser, Gleitbuchsen und Gelenkköpfe mit bis zu 200 mm Innendurchmesser,<br />
sowie kundenspezifische Lösungen.<br />
www.schaeffler.de<br />
So sehen Sieger aus:<br />
Das Maschinengestell X-frame<br />
ist eine unserer Top-Innovationen<br />
der letzten Jahre.<br />
Neue branchenübergreifende<br />
Einsatzmöglichkeiten<br />
Hygiene<br />
Laserschutz<br />
Robotik<br />
Schwenkbarer Schaltschrank<br />
Türsysteme<br />
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WHITEBOARD<br />
DYNAMISCH<br />
TRADITIONELL UND<br />
INNOVATIV – SVEN<br />
KARPSTEIN, <strong>DER</strong> DAS<br />
KUPPLUNGSUNTERNEHMEN<br />
VON SEINEM VATER<br />
ÜBERNOMMEN HAT,<br />
SCHAFFT DIE SYMBIOSE<br />
Wie kamen Kupplungen in Ihr<br />
Leben?<br />
Was bieten Sie Konstrukteuren,<br />
das andere Kupplungshersteller<br />
nicht bieten?<br />
Sie haben eine Initiative zur<br />
Vermeidung von Plastikmüll<br />
gestartet – wie sieht diese aus?<br />
Welches Bild haben Sie vor<br />
Augen, wenn Sie an die<br />
Kupplung der Zukunft denken?<br />
Gibt es auch ein Leben<br />
außerhalb der Kupplungswelt?<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Bilder: KBK Antriebstechnik GmbH<br />
<strong>10</strong> <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SVEN KARPSTEIN<br />
VERTRIEBSLEITER UND GESCHÄFTSFÜHREN<strong>DER</strong> GESELLSCHAFTER,<br />
KBK ANTRIEBSTECHNIK GMBH, KLINGENBERG
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
SENSOREN<br />
IM GRIFF<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Wer an Hochlohnstandorten wie der Schweiz<br />
wirtschaftlich produzieren will, tut gut daran,<br />
auch angestammte manuelle Prozesse auf<br />
deren Automatisierungspotenzial zu prüfen.<br />
Der Drucksensorspezialist Keller aus Winterthur<br />
hat dazu im Betriebsmittelbau eigens eine<br />
Projektgruppe installiert, die Konzepte zur<br />
Prozessautomation entwickelt und die<br />
entsprechenden Anlagen in Eigenregie baut.<br />
Ein Spezialist für Greifsysteme und Spanntechnik<br />
hat als Projektpartner sämtliche Komponenten<br />
zur Prozessverkettung geliefert.<br />
Wir sind Perfektionisten. 80 Prozent genügen uns nicht“,<br />
beschreibt Robert Bätschi, Leiter des Betriebsmittelbaus<br />
der Keller AG die Philosophie seines Teams. Schließlich<br />
hängt von der einwandfreien Funktion der Keller-Drucksensoren<br />
in der Luft- und Raumfahrt, Öl- und Gasindustrie, Wasserwirtschaft<br />
sowie im Automobilbau jede Menge ab – oft sogar<br />
Menschenleben: Sie überwachen den Kabineninnendruck in Flugzeugen,<br />
sorgen für die reibungslose Umschaltung von Erdgas auf<br />
Benzin in bivalenten Fahrzeugen und dienen als Referenzsensoren<br />
in der Labortechnik. Das hohe Qualitätsniveau der Drucksensoren,<br />
für das der Anbieter weltweit bekannt ist, bestimmt auch den Anspruch<br />
im hauseigenen Anlagenbau. Der Auftrag war klar definiert:<br />
Die Reinigung, Weiterverarbeitung und Prüfung von Membrankörpern<br />
für Drucksensoren, die bislang manuell an Handarbeitsplätzen<br />
erfolgten, sollten automatisiert werden. „Es handelt sich um eine<br />
derart monotone Arbeit, dass sich kaum noch Personal findet“, erläutert<br />
Projektleiter Florian Wernli die Hintergründe. Unabhängig<br />
von der Erfahrung und Tagesform der Mitarbeiter sollte der automatisierte<br />
Prozess eine nachvollziehbare und konstant hohe Qualität<br />
erzielen. Dabei steckte die Tücke im Detail: Sämtliche Schritte, wie<br />
die optische und technische Prüfung der Teile, deren Reinigung,<br />
das Prägen oder die Kontrolle der Prägestempel, wurden bislang<br />
von erfahrenen Mitarbeitern intuitiv erledigt. Entscheidend war, für<br />
jeden Teilschritt geeignete Systeme zu finden beziehungsweise zu<br />
entwickeln, die einen stabilen Prozess und hochwertige Ergebnisse<br />
gewährleisten. Wurden im ersten Schritt vier Sensortypen ausgewählt,<br />
sollen mittelfristig bis zu zwölf Typen automatisiert produziert<br />
werden. Dass die Anlage modernste Vision-Sensorik mit<br />
Deep-Learning-Technologien kombiniert, zeigt, auf welch hohem<br />
Niveau das Unternehmen agiert. Letztlich ging es darum, selbst<br />
kleinste Abweichungen zuverlässig zu erkennen und zu klassifizieren,<br />
sodass am Ende ausschließlich qualifizierte Gutteile in den erforderlichen<br />
Qualitätsstufen das Haus verlassen. Wichtigster Projektpartner<br />
im Bereich Handling war dabei der Greifsysteme- und<br />
Spanntechnikspezialist Schunk.<br />
TESTAUFBAU BELEGT HOHE GENAUIGKEIT<br />
Projektleiter Florian Wernli hat sich tief in die Materie eingearbeitet<br />
und zahlreiche Aspekte der vollautomatisierten Produktions- und<br />
Prüfzelle hinterfragt. „Vor der Installation wurden beispielsweise die<br />
X-Achsen von Schunk in einem Testaufbau mit Messvorrichtung auf<br />
ihre Genauigkeit untersucht. Heute steht für uns fest: Die Achsen<br />
Autor: Harald Dickertmann, Executive Vice President Sales Gripping Systems,<br />
SCHUNK GmbH & Co. KG, Lauffen/Neckar<br />
01<br />
02<br />
12 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
sind schnell und sehr genau. Wir hatten in<br />
der Testapplikation nicht einen Mikrometer<br />
Spiel“, berichtet er und lobt im gleichen<br />
Atemzug das Zusammenspiel der Achsen<br />
mit den von der Keller AG vorgegebenen<br />
Beckhoff-Motoren. „Zum Teil fahren wir<br />
mit 1 000 mm/s und das hochpräzise.“ Dass<br />
sich das Team letztlich für eine umfassende<br />
Zusammenarbeit mit Schunk entschied,<br />
habe zum einen an dem nachgewiesen hohen<br />
Qualitätsniveau, zum anderen an der<br />
breiten Produktpalette gelegen. „Uns war<br />
wichtig, dass die Zahl der Lieferanten nicht<br />
ins Unermessliche steigt. Deshalb hatten<br />
wir einen Anbieter gesucht, der nicht nur<br />
Linearachsen produziert, sondern auch<br />
Drehmodule, Greifer und Drehdurchführungen<br />
und zwar auf dem Qualitätsniveau,<br />
das wir mit der Anlage insgesamt anstreben“,<br />
erläutert Wernli weiter.<br />
ROBUSTE UND PRÄZISE<br />
ACHSSYSTEME<br />
Insgesamt neun elektrische Linearmodule<br />
der fein abgestuften Baureihen Schunk Beta<br />
und Schunk Delta sind in der Anlage<br />
verbaut und gewährleisten einen zuverlässigen,<br />
schnellen und präzisen Transport<br />
der bis zu 20 Werkstückträger, die jeweils<br />
mit bis zu 380 Teilen bestückt sind. Die im<br />
Fall der Keller AG spindelgetriebenen Linearmodule<br />
erzielen in der maximal verfügbaren<br />
Baugröße hohe Antriebskräfte bis<br />
12 000 N, sie erreichen Verfahrgeschwindigkeiten<br />
bis 2,5 m/s und eine hohe Wiederholgenauigkeit<br />
von ± 0,03 mm.<br />
Der Antrieb erfolgt in der Anlage wie<br />
vorgegeben über einen Beckhoff-Servomotor,<br />
der über einen Flansch und eine<br />
Kupplung, zum Teil auch über Umlenkgetriebe,<br />
mit der Achse verbunden ist. Um<br />
die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der<br />
Linearmodule zu erhöhen, schützen speziell<br />
fixierte Abdeckbänder aus Kunststoff<br />
die Führungen und Antriebselemente vor<br />
Schmutz. Beide Baureihen kombinieren<br />
einen robusten Aufbau mit einem rasanten<br />
Tempo für kurze Zykluszeiten und eine<br />
hohe Wiederholgenauigkeit. Die Module<br />
der Delta-Baureihe verfügen aufgrund der<br />
doppelten Profilschienenführung über eine<br />
extreme Steifigkeit, sodass auch hohe Lasten<br />
mit maximaler Präzision verfahren werden<br />
können. Mit minimalem Konstruktionsund<br />
Montageaufwand lassen sich aus dem<br />
Linearmodulprogramm hocheffiziente Pickand-Place-Einheiten,<br />
Kreuzschlitten, Greifschwenkeinheiten,<br />
Portalsysteme oder ganze<br />
Funktionsbaugruppen aufbauen. Selbst<br />
Mehrachssysteme sind komplett mit Standardelementen<br />
zu realisieren.<br />
Ein Highlight der Anwendung ist sicherlich<br />
der Lagerlift, bei dem zwei 1 400 mm<br />
lange, synchron angetriebene Beta-40-Linearmodule<br />
als Transferachsen in Y-Richtung<br />
mit einem robusten Beta-60-Linearmodul<br />
in Z-Richtung kombiniert wurden.<br />
Mit dem Achssystem wird eine pneumatische<br />
Schunk-SRU-plus-40-Schwenkeinheit<br />
verfahren, auf der wiederum ein Beta-40-<br />
Linearmodul für die Bewegung in X-Richtung<br />
montiert ist. Mit dem Transfersystem<br />
ist es möglich, komplett bestückte Werkstückträgerpaletten<br />
aus dem Lager zu entnehmen,<br />
um 180 ° einzuschwenken und in<br />
einem Pick-and-Place-Lager abzulegen,<br />
von wo aus die Bauteile einzeln per Roboter<br />
entnommen und einem ersten Leak-Test<br />
zugeführt werden.<br />
Ein zweites Transfersystem übernimmt<br />
den Teiletransport nach der Teilereinigung.<br />
Dieses besteht aus einem besonders tragfähigen,<br />
1 115 mm langen Delta-1<strong>10</strong>-Linearmodul<br />
am Boden (Y-Achse), über das eine<br />
vertikal montierte Beta-60-Linearachse ver-<br />
01 Membrankörperhandling: In der Anlage<br />
werden künftig bis zu 12 Bauteilvarianten<br />
vollautomatisiert produziert, hinter dem<br />
Roboter ist ein Linearsystem zu sehen,<br />
das aus Schunk-Linearmodulen konstruiert<br />
wurde<br />
02 Schweißnahtprüfung: Mithilfe eines<br />
Roboters werden die Teile aus dem Pick-and-<br />
Place-Lager vereinzelt und einer Schweißnahtprüfung<br />
zugeführt, über eine<br />
Schunk-Drehdurchführung wird der Greifer<br />
mit Vakuum versorgt<br />
03 Reinigungsstation: Kompakte elektrische<br />
Drehmodule von Schunk versetzen die Teile<br />
zur Reinigung in Rotation, in die Drehmodule<br />
ist eine Mediendurchführung integriert, über<br />
die die Greifer angesteuert werden<br />
WIR MACHEN<br />
IHRE MASCHINE<br />
SICHER<br />
Industrie-4.0-taugliche Sicherheitslösung:<br />
Schmersal SD-Bus<br />
■ Reihenschaltung von bis zu 31<br />
unterschiedlichen Sicherheitsschaltern<br />
■ Reduzierter Verdrahtungsaufwand<br />
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Diagnosedaten<br />
■ Schnelle, detaillierte Störungsmeldungen<br />
■ Unterstützt Predictive<br />
Maintenance<br />
www.schmersal.com<br />
03
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
bürstenlosen Synchronmotor mit Permanenterregung angetrieben.<br />
Seine spezielle Geometrie gewährleistet eine hohe Dynamik und Beschleunigung.<br />
Zudem können daran angeschlossene, pneumatische<br />
Aktoren, wie im Falle der Keller AG die pneumatischen Greifer über<br />
die optimierten Luftdurchführungen schnell betätigt werden. Beide<br />
Faktoren in Kombination sorgen für kurze Taktzeiten und für eine hohe<br />
Produktivität. Zur Übergabe der Teile lässt sich eine Dreh-Schwenkmodulkombination<br />
auf einer Delta-1<strong>10</strong>-Linearachse verfahren.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
04 Achssystem: Mithilfe der kompakten Auslegerachse werden die<br />
Teile aus der Reinigungskabine entnommen und dem Präge- und<br />
Prüfprozess zugeführt; die Bewegung in Z-Richtung übernimmt eine<br />
Beta 60, die über eine Delta 1<strong>10</strong> in Y-Richtung verfahren wird<br />
fahren wird, die wiederum eine kompakte Schunk-ELS-Auslegerachse<br />
bewegt. Letztere übernimmt das eigentliche Teilehandling in<br />
X-Richtung und hat den Vorteil, dass lediglich der Schlitten teleskopartig<br />
verfahren wird. Ein drittes Achssystem zur Handhabung von<br />
Bauteilen und Prägestempeln kombiniert schließlich zwei synchron<br />
angetriebene Beta 40 am Boden mit einer Delta 1<strong>10</strong> und drei ELS-<br />
Auslegerachsen.<br />
KOMPETENTE BERATUNG<br />
Für das Team der Keller AG zahlte sich zum einen aus, dass das<br />
Schunk-Standardprogramm alle denkbaren Antriebsvarianten vom<br />
Spindelantrieb bis zum hochdynamischen Lineardirektantrieb mit<br />
einer feinen Abstufung der Baugrößen umfasst. Zudem erleichtern<br />
digitale Services die Komponentenauswahl und -auslegung. Das<br />
entscheidende, so die einhellige Meinung, sei jedoch die Erfahrung<br />
der Greifsystemspezialisten bei Schunk gewesen. So hatte sich<br />
Florian Wernli beispielsweise bei der Auslegung der Motoren und<br />
Linearmodule individuell von Schunk beraten lassen.<br />
„Martin Kluge und Michael Rusch, unsere Schunk-Ansprechpartner<br />
in der Schweiz, konnten uns genau sagen, über welches Drehmoment<br />
die Motoren verfügen sollten oder welche Spindelsteigung<br />
sinnvoll ist, um eine gewisse Geschwindigkeit zu erzielen“, so Wernli.<br />
„Bei bis zu zwölf produzierten Baugruppen, die wir anstreben, gibt es<br />
niemals nur einen Faktor der Einfluss nimmt, sondern es ist eine<br />
Breite an Parametern, die hinterfragt werden müssen.“ Für das Team<br />
sei entscheidend gewesen, dass die Komponenten nicht permanent<br />
am Limit laufen, zuverlässig funktionieren und lange halten. „Die<br />
Anlage möchten wir schon zehn Jahre lang nutzen, auch darauf<br />
haben wir die Komponenten abgestimmt“, unterstreicht Robert Bätschi.<br />
Zudem sollte der manuelle Rüstaufwand minimiert werden.<br />
DREH-SCHWENKMODULKOMBINATION<br />
Neben den Linearsystemen ist mit Blick auf das Teilehandling insbesondere<br />
die gekapselte Reinigungsstation bemerkenswert: Bei ihr<br />
wurden zwei pneumatische Schunk-SRU-plus-Schwenkeinheiten,<br />
die die gegriffenen Teile um 90 °/180 ° schwenken, mit jeweils einer<br />
elektrisch angetriebenen Schunk-ERD-Miniaturdreheinheit zur<br />
Rotation der Teile kombiniert. Letztere verfügt standardmäßig über<br />
zwei integrierte Luftdurchführungen und ist optional mit vier Elektrodurchführungen<br />
sowie einem SIL2-zertifizierten Absolutwegmesssystem<br />
erhältlich. Das elektrische Drehmodul wird von einem<br />
FLEXIBILITÄT BEI INDIVIDUELLEN LÖSUNGEN<br />
Dass in einigen Fällen auch individuelle Lösungen unbürokratisch<br />
möglich waren, rechnet das Team der Keller AG Schunk hoch an. So<br />
sei beispielsweise in der Reinigungsstation ein Schunk-Servoantrieb<br />
im Einsatz, der individuell mit Beckhoff-Reglern ausgemessen<br />
wurde. „Schunk hat speziell für uns ein Konfigurationsfile erstellt<br />
und konnte im Voraus garantieren, dass der Servomotor mit den<br />
Reglern von Beckhoff funktioniert. Wir haben das File eingelesen<br />
und es hat auf Anhieb funktioniert“, erinnert sich Kadir Özel, der in<br />
dem Projekt die Programmierung verantwortet. „Überhaupt waren<br />
die Achsen einfach zu regeln und das Massenträgheitsverhältnis<br />
zum Antrieb sehr gut ausgelegt.“<br />
Martin Kluge, General Manager der Schunk Intec AG in der<br />
Schweiz sieht insbesondere in der Kompatibilität der elektrischen<br />
Schunk-Komponenten große Vorteile für Anwender: „Beckhoff,<br />
Bosch und Siemens sind bei Schunk als Standard gesetzt. Gerade in<br />
der Schweiz treffen wir darüber hinaus auf einen besonderen Automatisierungsgrad<br />
und auf eine vielfältige Automation. Hier ermöglicht<br />
Schunk immer wieder Kombinationen mit anderen Antriebsherstellern,<br />
auch mit wenig verbreiteten Exoten. In der Regel entwickeln<br />
und berechnen wir dann auf Grundlage unserer Erfahrungen<br />
den jeweils besten Motorparameter und vergleichen die Motorhersteller“,<br />
erläutert Kluge.<br />
Bilder: SCHUNK GmbH & Co. KG<br />
www.schunk.com<br />
DEN DRUCK IM BLICK<br />
Die Keller AG für Druckmesstechnik mit Hauptsitz in Winter -<br />
thur (Schweiz) ist Spezialist für isolierte Druckaufnehmer<br />
und Drucktransmitter. Das Unternehmen wurde 1974 vom<br />
Erfinder der integrierten Silizium-Messzelle Dipl.-Phys.<br />
Hannes W. Keller gegründet und beschäftigt weltweit rund<br />
450 Mitarbeiter. Die gesamte Wertschöpfung von der<br />
Fertigung der Einzelteile über die Kalibrierung des Sensors<br />
bis hin zur Endkontrolle der fertigen Produkte erfolgt am<br />
Hauptsitz in Winterthur. Die piezoresistiven Drucksensoren<br />
der Keller AG bieten hohe Genauigkeit und Druckbereiche<br />
von 5 mbar bis 2 000 bar. Neben mehr als 500 Standardprodukten<br />
entwickelt und produziert der Spezialist für Drucksensorik<br />
zahlreiche kundenspezifische Lösungen. In über<br />
35 hochspezialisierten Fertigungsinseln werden mit automatisierten<br />
Herstellungsverfahren Großserien industrieller<br />
OEM-Aufnehmer sowie Sonderbauformen in kleinsten Stückzahlen<br />
hergestellt. Pro Jahr produziert das Unternehmen über<br />
eine Million Druckaufnehmer und Drucktransmitter.<br />
www.keller-druck.com<br />
14 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
ZYKLOIDGETRIEBE FÜR DIE MONTAGE- UND HANDHABUNGSTECHNIK<br />
Wenn exakte Bewegungen und ein präzises Positionieren bei hoher Beschleunigung<br />
oder großen Lasten gefordert sind, empfiehlt sich der Einsatz von<br />
Zykloidgetrieben. Eine breite Auswahl führt Nabtesco im Programm. Ob Fügen,<br />
Montieren, Greifen, Bewegen oder Justieren: Ein Großteil der Fertigungszeit<br />
entfällt auf Montage- und Handhabungsprozesse. Entsprechend hoch sind die<br />
Anforderungen an die Performance der verwendeten Systeme. Diese lässt sich<br />
durch Zykloidgetriebe von Nabtesco steigern. Dem Funktionsprinzip folgend<br />
wird Kraft per Kurvenscheiben und Rollen übertragen. Folge sind ein hoher<br />
Wirkungsgrad, Schockbelastbarkeit bis 500 % des Nenndrehmoments sowie<br />
ein minimales Spiel bei einem Hystereseverlust < 1 arcmin. Dank ihrer<br />
kompakten Bauweise sind Zykloidgetriebe prädestiniert für Roboter, Pick-and-Place-Geräte, Magazine oder Rundschalttische. Weitere<br />
Merkmale sind Laufruhe und ein geringes Gewicht, das für eine niedrigere Massenträgheit und verbesserte Lastbedingungen sorgt.<br />
www.nabtesco.de<br />
SCHRAUBPROZESSE<br />
EINFACH AUTOMATISIEREN<br />
Mit dem Screwdriver erweitert<br />
OnRobot sein Produktportfolio um<br />
ein Tool, durch das Anwender<br />
komplexe Schraub- und Montageprozesse<br />
schnell und einfach<br />
automatisieren können. Die<br />
Komplettlösung lässt sich in<br />
wenigen Minuten für unterschiedlichste<br />
Aufgaben umrüsten und<br />
ermöglicht so eine flexible<br />
Montage. Dank der intelligenten<br />
Funktionen präziser Drehmoment-<br />
Kontrolle und integrierter Achssteuerung<br />
ist der Screwdriver<br />
besonders leicht zu programmieren.<br />
Dabei sorgt er für konstantere<br />
Verschraubungsprozesse und<br />
steigert die Produktqualität.<br />
„Unser Screwdriver bietet Fertigungsbetrieben<br />
eine willkommene<br />
Entlastung von repetitiven, ergonomisch<br />
ungünstigen Schraubprozessen“,<br />
betont Enrico Krog Iversen,<br />
CEO von OnRobot. Der Screwdriver<br />
ist nach dem Plug-and-play-Prinzip<br />
installierbar und verfügt über ein<br />
schnell auswechselbares Bit-System.<br />
Er ist mit OnRobots One-<br />
System-Solution kompatibel. Diese<br />
einheitliche mechanische und<br />
technologische Schnittstelle<br />
ermöglicht Anwendern, die<br />
OnRobot-Produkte problemlos mit<br />
den Roboterarmen aller marktgängigen<br />
Hersteller einzusetzen.<br />
www.onrobot.com/de<br />
DIE KUPPLUNG.<br />
FÜR DIE WELT <strong>DER</strong><br />
INDUSTRIE<br />
RW-KUPPLUNGEN.DE<br />
LAMELLENKUPPLUNGEN<br />
350 350 - <strong>10</strong>0.000 <strong>10</strong>0.000 Nm Nm<br />
einfach- einfach- und und doppelkardanische<br />
doppelkardanische<br />
Ausführungen<br />
Ausführungen
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
PUNKTGENAUER<br />
TRANSFER<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Um Lackiertrays aus Kunststoff nach der Fertigung<br />
mit einer Lasermarkierung zu versehen, setzt<br />
ein Hersteller auf ein spezielles Transfersystem.<br />
Dieses fördert die Bauteile auf Werkstückträgern<br />
punkt genau zu den einzelnen Stationen. Der<br />
Anbieter der Lösung lieferte zudem die<br />
Steuerungstechnik inklusive einer Leitstandlösung.<br />
Das System erfüllt alle Anforderungen hinsichtlich<br />
kurzer Taktzeiten und der exakten Ausrichtung<br />
des Bauteils zum Laser.<br />
MIT DEN STANDARDKOMPONENTEN<br />
LASSEN SICH SO GUT WIE ALLE<br />
AUFGABEN IM TRANSFER-, MONTAGE-<br />
UND LOGISTIKBEREICH LÖSEN<br />
Kratzer im Lack? Fingerabdrücke oder Verschmutzungen wie<br />
Staubpartikel auf der Oberfläche? Das kann vor allem bei<br />
hochwertigen Kunststoffteilen wie Zierblenden für die Automobilindustrie<br />
schnell für Reklamationen sorgen. Hersteller<br />
setzen deshalb oft auf Lackiertrays aus Kunststoff. Damit<br />
können sie Bauteile nach dem Spritzguss transportieren und direkt<br />
lackieren, ohne sie in die Hand nehmen zu müssen. Ein süddeutscher<br />
Kunststoffverarbeiter wurde mit der Herstellung dieser Trays<br />
beauftragt. Um die Serienteile anschließend mit Logo und einer<br />
fortlaufenden Nummer für die Rückverfolgbarkeit zu markieren,<br />
suchte der Verarbeiter ein Transportsystem, das die Trays automatisch,<br />
schnell und präzise dem Laser-Kennzeichnungssystem zuführt.<br />
Die Lösung sollte zudem die einzelnen Prozessschritte verbinden<br />
– inklusive der vorgeschalteten Bearbeitungsstationen.<br />
„Mit diesen Anforderungen wendete sich das Unternehmen an<br />
uns“, erinnert sich Oliver Koch, Mitarbeiter im Bereich Vertrieb Systeme<br />
bei IEF-Werner. Der Automatisierungsspezialist lieferte das<br />
Montage-, Transfer- und Prüfsystem PosyArt und passte es an die<br />
Spezifikation des Kunden an. Der modulare Aufbau der IEF-Lösung<br />
ermöglicht eine einfache und wirtschaftliche Markierung der Bauteile.<br />
Dabei lassen sich mit den zahlreichen Standardkomponenten<br />
so gut wie alle Aufgaben im Transfer-, Montage- und Logistikbereich<br />
lösen – von geraden Transferstrecken zwischen den verschiedenen<br />
Automatikstationen oder Handarbeitsplätzen bis hin<br />
zu verzweigten Transferanlagen. Die Schwalbenschwanz-Geometrie<br />
an den Längsseiten der Profile erlaubt ein feinfühliges, stufenloses<br />
Positionieren aller Baugruppen.<br />
ZUVERLÄSSIGES TRANSPORTSYSTEM<br />
„Das System haben wir mit 400 × 400 mm großen Werkstückträgern<br />
(WT) zu je 6 kg und den entsprechenden Aufnahmen ausgestattet“,<br />
erläutert Oliver Koch. An den sieben Handarbeitsplätzen legen Mitarbeiter<br />
die Trays nacheinander lagerichtig auf die WT. Um diese in<br />
Position zu bringen, kommen Seitenpositionierungen, Zentrierstationen<br />
sowie eine Dreheinheit zum Einsatz. In der Zentriereinheit<br />
werden die Trays platziert und anschließend dreidimensional mit<br />
einer Genauigkeit von ± 0,05 mm fixiert. Den Richtungswechsel an<br />
der Strecke übernimmt ein Drehteller, der die Werkstückträger um<br />
180 ° umlenkt. Mit einer Geschwindigkeit von 21 m/min fährt der<br />
beladene WT zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen. Dazu<br />
gehört unter anderem eine Einheit, die die zu markierendende<br />
Oberfläche reinigt, eine, die das Bauteil abbläst, zwei Laserstationen<br />
sowie ein optischer Sensor, der die Position der Markierung prüft.<br />
Vor jeder Station hält ein Stopper bei laufendem Band den bestückten<br />
WT an.<br />
LÜCKENLOS DOKUMENTIERT<br />
Neben der Hardware lieferte IEF-Werner die komplette Steuerungstechnik<br />
inklusive der Leistandlösung TransLogic. Darüber werden<br />
Informationen der Werkstückträger als auch der einzelnen Stationen<br />
verarbeitet. „Die Carrier sind standardmäßig für die Integration von<br />
RFID-Chips vorbereitet“, erklärt Oliver Koch. „Produktionsrelevante<br />
Informationen wie Bearbeitungsstände oder auch Prüfparameter<br />
lassen sich somit über Leseköpfe auslesen, die Anlagenzustände<br />
darstellen, Aufträge verwalten und Produktionsprozesse<br />
überwachen.“ Die Leitstandlösung unterstützt zudem die Anlagenwartung.<br />
Produktionsdaten lassen sich per CSV-File archivieren<br />
und auswerten.<br />
Bilder: IEF-Werner GmbH<br />
www.ief.de<br />
16 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
DIREKTANTRIEB FÜR SERVICEROBOTER & CO.<br />
www.nsk.com<br />
Für Anwendungen, die einen geräuscharmen Betrieb bei Lasten bis zu <strong>10</strong>0 kg erfordern,<br />
hat NSK einen neuartigen Direktantrieb konzipiert. Dieser kommt unter anderem<br />
bei mobilen Servicerobotern zum Einsatz. Sowohl autonome als auch kollaborative<br />
Roboter (Cobots) sowie fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) agieren häufig in unmittelbarer<br />
Nähe zum Menschen. Da diese konzentriert ihrer Arbeit nachgehen müssen, ist<br />
eine übermäßige Geräuschentwicklung zu vermeiden. Vor diesem Hintergrund hat<br />
NSK ein Antriebssystem entwickelt, das auf dem Megatorque-Motor des Herstellers<br />
basiert. Dieser wird erstmals als Radantrieb genutzt. Die Steuerung wirkt dabei auf<br />
zwei Radeinheiten. Beide sind mit Sensoren ausgestattet, die unter anderem die<br />
Drehzahl, Beschleunigung und Lage erfassen. Die Signale der Sensoren lassen sich über<br />
einen On-Board-PC auswerten. Bei Hindernissen stoppt die Antriebseinheit automatisch.<br />
Auch kann sie bei Unregelmäßigkeiten manuell rückwärts bewegt werden.<br />
BAUTEILE SCHNELL,<br />
SICHER UND SANFT<br />
VEREINZELN<br />
Der Differential-Hubsauger<br />
DHS3060-S von MM Engineering<br />
ist konzipiert, um flächige<br />
Werkstücke aus einem Stapel zu<br />
vereinzeln oder Bauteile in einem<br />
Fertigungsprozess sicher aufzugreifen<br />
und gezielt abzulegen. Er<br />
kann verschieden hohe Werkstücke<br />
bis 60 mm sicher heben oder<br />
entsprechend hohe Stapel<br />
abarbeiten, ohne dass die<br />
Werkstücke nachgeführt werden<br />
müssen. Die Kolbenstange ist<br />
verdrehgesichert. Eine Besonderheit<br />
des Hubsaugers ist ein<br />
einfaches Funktionsprinzip, das<br />
mit nur einer Vakuumleitung für<br />
den kompletten Hebe- und<br />
Ansaugzyklus auskommt. Mit<br />
dem Hubsauger lassen sich<br />
Bauteile bis 700 g feinfühlig<br />
heben. Da der Kolben beim<br />
Berühren des Werkstücks sofort<br />
wieder umkehrt, werden die<br />
gestapelten Teile mechanisch<br />
nicht belastet und durch Blasluft<br />
vorvereinzelte Teile nicht wieder<br />
zusammen gedrückt. Ein Kolbenring<br />
aus hochgleitfähigem<br />
Kunststoff gewährleistet die<br />
Funktion des Greifers auch in<br />
horizontaler Anwendung oder bei<br />
Teilen in Bewegung.<br />
www.mm-engineering.com
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
DYNAMISCH UND PRÄZISE<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Hohe Genauigkeit und Schnittkantenqualität<br />
zeichnen das Wasserstrahlschneiden aus. Beim<br />
Schneidvorgang sowie bei der Werkstückbeladung<br />
ist hohe Dynamik gefragt. Ein österreichischer<br />
Maschinenbauer setzt daher für die automatisierte<br />
Beladung seiner Achtkopf-Reinwasserstrahl-<br />
Schneidanlage modulare Linearachsportale ein.<br />
Seit 1991 die erste Wasserstrahlschneidanlage gebaut wurde,<br />
hat die Perndorfer Maschinenbau KG im österreichischen<br />
Kallham eine ganze Palette an Serienmaschinen konstruiert<br />
und eine passende Hochdruckpumpe sowie ein effizientes<br />
Wasserrecyclingsystem zur Schwebstoffabtrennung und Filtration<br />
für die Wasserstrahlschneidtechnik entwickelt. Das Serienprogramm<br />
ergänzen zahlreiche Sondermaschinen, die bereits kurz<br />
nach der Firmengründung für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke<br />
gebaut wurden. Das Spektrum reicht von vollautomatischen<br />
Fertigungslinien über Ultraschallinspektionsanlagen bis hin zu<br />
Laserbeschriftungs- und Sonderfräsmaschinen.<br />
AUTOMATISIERT UND FEHLERFREI BELADEN<br />
Für einen Filterhersteller baute Perndorfer eine Achtkopf-Reinwasserstrahl-Schneidanlage<br />
mit automatisch verstellbaren Schneidköpfen.<br />
Die Maschine dient dazu, aus rechteckigen Filtermatten,<br />
die als Stapel auf Europaletten angeliefert werden, unterschiedliche<br />
Ausschnitte zu erzeugen. Mit den acht servomotorisch verstellbaren<br />
Reinwasserstrahl-Schneidköpfen können acht exakt runde<br />
Filter gleichzeitig geschnitten werden. Die Maschine verfügt über<br />
vier umlaufende Wechseltische, die automatisch mit den Filtermatten<br />
beladen werden. Für diese Aufgabe setzte Konstrukteur Andreas<br />
Perndorfer auf ein lineares Automationskonzept von Rollon: ein<br />
optimal auf die Anwendung zugeschnittenes Linearachsportal mit<br />
zwei Tecline-Achsen des Bautyps Par aus der Rollon Actuator Line.<br />
An der Z-Achse des Achsportals ist für den Transfer der Filtermatten<br />
eine Rahmenkonstruktion mit Sauggreifern montiert. Mit den<br />
Sauggreifern wird je eine Filtermatte vom Stapel angesaugt und<br />
durch den Achsroboter auf einem der Wechseltische abgelegt. Es<br />
können auch mehrere Schichten des Materials übereinandergestapelt<br />
werden. Nach dem Beladen wird die Schneidpalette automatisch<br />
in den Schneidbereich gefahren, um die Ausschnitte zu<br />
erzeugen. Das Abräumen der fertigen Zuschnitte und der Verschnittreste<br />
am anderen Ende der Maschine erfolgt manuell. Anschließend<br />
wird die leere Schneidpalette unter der Maschine wieder<br />
zur Beladestation durchgeschleust. Die Wasserstrahlschneidmaschine<br />
selbst ist mit einer Lärmschutzeinhausung abgeschirmt. Die<br />
Schneidpaletten werden über Sicherheitsschleusen in den und aus<br />
dem Entnahmebereich transportiert.<br />
MODULARES AUTOMATIONSKONZEPT ÜBERZEUGT<br />
Das modulare Automationskonzept Rollon Actuator Line überzeugte<br />
Perndorfer nicht nur wegen seiner hohen Präzision und Dynamik.<br />
Auch die hohe Belastbarkeit und die robuste Ausführung der<br />
Linearachsen und aller Zubehörteile sprachen für die automatisierte<br />
Maschinenbeladung mit einem kartesischen Zweiachsrobotersystem<br />
von Rollon. Pick-and-Place-Module aus Tecline-Achsen mit<br />
Zahnstangenantrieb und Laufrollenführung gewährleisten eine<br />
präzise, schnelle und leise Handhabung von Lasten von <strong>10</strong> bis<br />
2 000 kg. Die gehärteten, schräg verzahnten Zahnstangen der Tecline-<br />
Achsen können auf Anfrage auch geschliffen ausgeführt werden.<br />
Der Linearachstyp Par als Grundlage des Linearachsportals wird in<br />
sechs Baugrößen angeboten und ist auf maximale Geschwindigkeiten<br />
von 3,5 m/s und Beschleunigungen von <strong>10</strong> m/s 2 ausgelegt.<br />
Der maximale Verfahrweg eines Achsprofils liegt bei <strong>10</strong> 800 mm.<br />
Längere Strecken können durch Verbinden mehrerer Achsprofile<br />
überbrückt werden.<br />
Perndorfer setzt bei lineartechnischen Automationsproblemen<br />
bevorzugt auf Rollon und das liegt nicht nur an der hohen Qualität:<br />
„Wichtig und sehr angenehm sind auch der Service und die fachliche<br />
Kompetenz der Rollon-Ansprechpartner hinsichtlich Konstruktion<br />
und Maschinenbau. Es ist einfach wichtig, dass man die technische<br />
Problemstellung mit einem Fachmann auf Augenhöhe diskutieren<br />
kann.“<br />
Bilder: Links und rechts: Perndorfer Maschinenbau KG, mittig: Rollon GmbH<br />
www.rollon.de<br />
NEBEN <strong>DER</strong> HOHEN PRODUKT-<br />
QUALITÄT WAREN AUCH <strong>DER</strong><br />
SERVICE UND DIE FACHLICHE<br />
KOMPETENZ ENTSCHEIDEND<br />
18 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
DIGITALE LÖSUNGEN FÜR DIE VAKUUMTECHNIK<br />
www.schmalz.com<br />
Für den automatisierten Griff in die Kiste hat Schmalz einen Sauggreifer entwickelt<br />
und bietet diesen inklusive 3D-Kamerasystem, Steuerungssoftware und<br />
Zubehör an. Neu ist zudem die Schmalz Connect Suite. Die Besonderheit der<br />
Bin-picking-Lösung besteht darin, dass Werkstücke direkt an den Ecken und<br />
Kanten gegriffen werden können. Das Vakuum erzeugt die elektrische Cobot-<br />
Pump ECBPi. Über eine Web-Plattform können Kunden ihren individuellen Greifer<br />
konfigurieren. Auch besteht die Option, den digitalen Zwilling zu nutzen, der alle<br />
relevanten Daten und Parameter liefert. Ergänzt wird das Programm für die<br />
smarte Fabrik durch die Connect Suite. Die Software liest Daten aus Komponenten<br />
aus und analysiert sie. Das System kann über mitgelieferte Hardware und künftig<br />
auf kundeneigenen Servern, Edge-Plattformen oder aus der Cloud heraus bedient<br />
werden. IO-Link-Komponenten verschiedener Hersteller lassen sich so schnell in<br />
Betrieb nehmen und verwalten – auf einem Dashboard und vom Tablet aus.<br />
SICHERER COBOT MIT<br />
LEICHTEM TEACH-IN<br />
Ein kollaborativer Roboter, der mit<br />
menschlichen Bedienern ohne<br />
Schutzvorrichtungen arbeiten<br />
kann, ist der Melfa Assista von<br />
Mitsubishi Electric. Er bietet<br />
maximale Sicherheit und Performance<br />
in Kombination mit<br />
einfacher Bedienung und Programmierung.<br />
Dabei ist er<br />
genauso präzise und positioniergenau<br />
wie ein Standard-Roboter.<br />
Der Cobot führt komplexe und<br />
anspruchsvolle Montageaufgaben,<br />
präzises Halten von Werkstücken<br />
oder sich wiederholende Pick-and-<br />
Place-Vorgänge zuverlässig aus.<br />
Gleichzeitig reagiert er flexibel auf<br />
sich schnell ändernde Rahmenbedingungen.<br />
Die Einrichtung des<br />
Cobots wird durch eine direkte<br />
Teach-Funktion vereinfacht, bei<br />
der der Benutzer den Arm hält<br />
und ihn in jede gewünschte<br />
Position bewegt. Typische Arbeitsumfelder<br />
sind Montageaufgaben<br />
in der Automobilindustrie oder<br />
die Durchführung von Verpackungsvorgängen<br />
an Produktionslinien.<br />
Er kann auch mit zertifiziertem<br />
NSF H1-Fett für Anwendungsbereiche<br />
wie die Lebensmittel-<br />
und Getränkeindustrie<br />
geliefert werden.<br />
www.mitsubishielectric.de<br />
Wenn‘s mal schnell gehen muss:<br />
Gasdruckfedern von ACE sind solide Produkte,<br />
auf die <strong>10</strong>0% Verlass ist. Das Gute<br />
daran ist aber nicht nur die Qualität,<br />
sondern auch der Service: Bei ACE bekommen<br />
Sie Ihre Gasfedern innerhalb<br />
von 24 h – individuell berechnet, inklusive<br />
Zubehör.<br />
Qualität, Vielfalt und 5-Sterne-Service:<br />
Gute Gründe, warum Sie bei ACE<br />
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www.ace-ace.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
RAUS AUS <strong>DER</strong> KISTE<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Bin-Picking per Plug-and-play-Roboterführung<br />
erweist sich in vielen Fällen nicht als eine<br />
dauerhaft störungsfreie Lösung. Auswahl der<br />
Sensorik, Design der Greifer, Berechnung von<br />
Greifkoordinaten, Planung von Roboterbahnen,<br />
Ausführung von Zwischenablagen oder Prozessübergaben<br />
– zu komplex und ineinandergreifend<br />
sind oftmals die Herausforderungen rund um<br />
den „Griff in die Kiste“. Eine schlüsselfertige<br />
Bildverarbeitungslösung ermöglicht zuverlässiges<br />
Bin-Picking.<br />
Vom stabilen, prozesssicheren Entnehmen von Teilen bis zur<br />
gezielten, kontrollierten und bei Bedarf auch orientierten<br />
Einzelablage berücksichtigt der ganzheitliche Ansatz der<br />
Bildverarbeitungslösung VMT PickFinder3D der Mannheimer<br />
VMT Vision Machine Technic Bildverarbeitungssysteme GmbH<br />
alle Aspekte einer automatisierten Entnahme von Teilen aus chaotischen<br />
Szenarien einschließlich der prozesssicheren Handhabung.<br />
Hierunter fällt auch die Einbeziehung der Kunden in die Auslegung<br />
und Optimierung ihrer Systemlösung – vom Projektstart über die<br />
Inbetriebnahme und Schulung bis zum After-Sales-Service. Die Bildverarbeitungslösung<br />
ermöglicht dabei ein optimiertes Design sowohl<br />
von reinen Bin-Picking-Lösungen als auch von vollständigen Applikationszellen,<br />
die sich nahtlos in Prozessketten integrieren lassen.<br />
Das offene Konzept bietet dabei Flexibilität und Anpassungsfähigkeit<br />
an die Aufgabenstellung. So können nahezu beliebige 3D-Sensoren<br />
Autor: Dr.-Ing. Michael Kleinkes, Technischer Leiter (CTO), VMT Machine<br />
Vision Technic Bildverarbeitungssysteme GmbH, Mannheim<br />
angebunden und die Greiftechnik des Roboters individuell ausgelegt<br />
und ausgewählt werden. VMT PickFinder3D unterstützt alle gängigen<br />
Feldbusstandards sowie die Steuerungen aller großen Roboterhersteller.<br />
Die mit Softwaremodulen frei konfigurierbare Auswertesoftwareplattform<br />
MSS (Multi Sensor System) erlaubt die konsequente<br />
Adaption des Griffs in die Kiste an die jeweilige Aufgaben stellung<br />
wie auch an besondere Kundenwünsche. Die PXL+-Technologie –<br />
eine eingetragene Marke der Pepperl+Fuchs AG, zu der die VMT<br />
Bildverarbeitungssysteme GmbH gehört – eröffnet völlig neue Möglichkeiten<br />
der Entnahme aus chaotischen oder teil-chaotischen<br />
Szenarien, beispielsweise eine Teileselektion nach Farbauswahl,<br />
Luminophor-Markierung oder nach Wärmestrahlung.<br />
CHAOS IN <strong>DER</strong> KISTE MASCHINELL MEISTERN<br />
Ob bei der Zuführung von Teilen in Verbau- und Montageprozesse<br />
oder der Bereitstellung von Artikeln in der Kommissionierung – in<br />
diesen und zahlreichen weiteren Fällen erfolgt die Bereitstellung<br />
großer Teilemengen oft aus Prozessgründen als Schüttgut chaotisch<br />
angeordnet in einem Kleinladungsträger oder einem Kommissionierbehälter.<br />
Für eine Maschine ist die Aufgabe äußerst komplex,<br />
denn die Teile müssen sicher identifiziert, in ihrer dreidimensionalen<br />
Lage und Ausrichtung erkannt und eindeutig unterschieden werden.<br />
Das Greifmittel – die Hand des Roboters – soll möglichst klein und<br />
flexibel sein, ist aber auch exakt auf die Eigenschaften der zu greifenden<br />
Teile abzustimmen – auch ein Verhaken oder Aneinanderhaften<br />
von Teilen muss greif- und prozesstechnisch berücksichtigt werden.<br />
Die zeitliche Performance der Detektions- und Greiflösung muss<br />
optimal zu Robotertakt und Prozesszyklus passen. Wohl kein Plugand-play-System<br />
zur Roboterführung kann all dies ab Werk berücksichtigen<br />
– was dann am Maschinenbauer, Integrator oder gar dem<br />
Betreiber hängen bleibt. VMT PickFinder3D hingegen steht für die<br />
Planung und die optimierte Auslegung von Robot Vision durch<br />
VMT. Das schüsselfertige Lösungskonzept aus Sensorik, MSS-Software,<br />
Auswerte-PC, Verkabelung, Inbetriebnahme, Schulung und<br />
After-Sales-Betreuung macht die automatisierte Teileentnahme aus<br />
chaotischen Szenarien sehr integrations- und bedienfreundlich,<br />
maschinell beherrschbar und dauerhaft verfügbar.<br />
20 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
GENAUE ANALYSE <strong>DER</strong> ANFOR<strong>DER</strong>UNGEN<br />
Hochperformante Bin-Picking-Lösungen, wie sie VMT PickFinder3D<br />
ermöglicht, entstehen deutlich vor dem erstmaligen Griff in die<br />
Kiste. Das Wichtigste sind oftmals auch nicht der Sensor oder die<br />
Software, sondern eine sorgfältige Analyse der Anforderungen, des<br />
Prozesses und Randbedingungen. VMT gewährleistet ein fehlerfreies<br />
Lösungsdesign, beispielsweise beim Layout der gesamten<br />
Zellenlösung oder dem Auslegen von Übergabeprozessen und<br />
Zwischenablagen. Entscheidend für die Performance des Bin-Picking<br />
ist auch das richtig auf die Aufgabenstellung angepasste Design der<br />
Greifelemente. VMT projektiert für jede Applikation die passende<br />
Greiferlösung, die dann in der Folge auch bei der Berechnung der<br />
sicheren Greifkoordinaten und der optimalen Roboterbahn berücksichtigt<br />
wird.<br />
VMT PickFinder3D punktet zusätzlich mit Sensoroffenheit – neben<br />
den 3D-Sensoren VMT LightScan und VMT DeepScan von VMT<br />
können auch die Geräte anderer Hersteller in die Lösung integriert<br />
werden. Bei Bedarf ist es möglich, simultan mehrere 3D-Sensoren als<br />
Sensorsystem einzusetzen, beispielsweise bei großen oder nicht gängigen<br />
Behälterformaten. Ebenfalls integrierbar ist eine 2D-Flächenkamera<br />
zur Nachkontrolle der gegriffenen Bauteile. Die Systemanbindung<br />
bietet ebenfalls zahlreiche Freiheitsgrade, unter anderem<br />
hinsichtlich unterschiedlicher Automatisierungssysteme und Robotersteuerungen<br />
sowie der industrieüblichen Feldbusschnittstellen.<br />
GRIFFATTRAKTIVITÄT FÜR EINEN<br />
SICHEREN PROZESS<br />
Jeder Griff in die Kiste beginnt mit einem Blick in die Kiste. Hierfür<br />
macht der Sensor eine Aufnahme der Bauteile-Szenerie im Behälter<br />
und ermittelt ein präzises 3D-Profil der darin befindlichen Objekte.<br />
Dabei kann der PickFinder3D auch verschiedene Komponenten in<br />
OPTIMAL BERECHNETE ROBOTER-<br />
BAHNEN UNTERSTÜTZEN KURZE<br />
TAKTZEITEN<br />
derselben Szenerie unterscheiden und handhaben. Farben, Oberflächen<br />
und Reflexionseigenschaften haben keinen Einfluss auf die<br />
Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Erkennung. Die Rohdaten in<br />
Form einer Punktwolke werden von der MSS-Software vorverarbeitet.<br />
Hierbei werden zum einen die Geometrie, die Position und die<br />
Ausrichtung des Behälters erkannt und die Kerndaten dieser „Region<br />
of Interest“ aus den Rohdaten gefiltert. Zum anderen werden<br />
messtechnische Ausreißer eliminiert. Die per CAD hinterlegten<br />
oder über die Kamera eingelernten Teile werden dann durch effiziente<br />
Matchingverfahren in der Punktwolke gesucht und identifiziert.<br />
Die Software errechnet dabei für jedes erkannte Teil ein Profil<br />
seiner Griffattraktivität und erstellt daraus eine Priorisierungsliste<br />
der Greifkandidaten. Hierbei können besondere Vorgaben des Anwenders<br />
berücksichtigt werden, um beispielsweise zunächst nur<br />
Teile einer bestimmten Lage zu greifen. Für den letztlich ausgewählten<br />
Greifkandidaten werden die Koordinaten für das sichere<br />
Greifen ermittelt. Gleichzeitig wird die Roboterbahn für die Greifund<br />
Entnahmebewegung des Roboters berechnet und auf Singularität<br />
und Greifbarkeit des Teils sowie Kollisionsfreiheit geprüft.<br />
Hierbei wird dem Roboter eine Vielpunktbahn vorgegeben, die alle<br />
Hindernisse berücksichtigt, sodass ein Anfahren an das Teil und<br />
Ausfahren aus der Kiste ohne Kollision sichergestellt ist.<br />
ROBOTERFÜHRUNG ÜBER DIE<br />
INTELLIGENTE PUNKTWOLKE<br />
Die Komplettlösung PickFinder3D entwickelt sich stetig weiter. In<br />
Kombination mit dem hybriden Ansatz der PXL+-Technologie ist es<br />
künftig möglich, über neue Informationskanäle „intelligente 3D-<br />
Punktwolken“ zu erzeugen. Diese bilden dann nicht nur die x-, y- und<br />
z-Messwerte von 2D- oder 3D-Kameras ab, sondern fusionieren sie<br />
mit zusätzlichen, nicht geometrischen Objektinformationen, die<br />
beispielsweise von Lumineszenz- oder Infrarot-Wärmebildkameras<br />
stammen können. Mit der so erweiterten Punktwolke wird es möglich,<br />
die Griffattraktivität weiter zu differenzieren, beispielsweise,<br />
um zuerst Teile einer bestimmten Klasse, einer präferierten Farbauswahl,<br />
mit Luminophoren markierte Teile oder solche Komponenten<br />
zu greifen, von denen eine prozessbedingte Wärmestrahlung<br />
ausgeht.<br />
Bilder: Aufmacher: Evgeniia – stock.adobe.com, 01: VMT Machine Vision Technic<br />
Bildverarbeitungssysteme GmbH<br />
www.vmt-systems.com<br />
Vor dem Griff<br />
in die Kiste<br />
ermittelt die<br />
Bildverarbeitungslösung<br />
die Lage<br />
von Teilen sowie<br />
den Füllgrad im<br />
Behälter<br />
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
ZUSAMMEN<br />
POSITIONIEREN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Die fachübergreifende Zusammenarbeit lohnt<br />
sich auch im Mittelstand. Das beweist ein Projekt,<br />
bei dem ein Komplettanbieter von Linear-, Profil-,<br />
Montage, Verbindungs- und Modultechnik<br />
gemeinsam mit einem Spezialisten im Bereich<br />
der Bewegungssensorik und integrierten<br />
Antriebstechnik vollautomatische Positioniersysteme<br />
für einen Etagenförderer realisierte.<br />
Die Komponenten wurden dabei optimal<br />
aufeinander abgestimmt und erschließen so<br />
Vorteile in der Anwendung.<br />
Im Zuge der allgemeinen Prozessautomatisierung sind automatisierte<br />
Zustellachsen für industrielle Positioniersysteme sehr<br />
gefragt – so auch bei der Maschinen-Förder-Produkte GmbH &<br />
Co. KG (MFP) aus Finnentrop. Der Hersteller von Förderbandund<br />
Anlagentechnik für die unterschiedlichsten Industriezweige<br />
und Anwendungsbereiche wurde von einem Kunden mit der Modernisierung<br />
eines bestehenden Förderkonzepts für eine Kunststoffspritzgießanlage<br />
beauftragt. Die produzierten Palettenkufen<br />
durchlaufen zum Abkühlen einen Etagenförderer von MFP, der<br />
mehr als 30 Kufen gleichzeitig fasst. Warme Spritzgießteile aus<br />
Kunststoff neigen zum Verformen. Daher müssen sie während des<br />
gesamten Abkühlprozesses präzise in Form gehalten werden, um<br />
die gewünschte Endqualität zu gewährleisten. Diese Aufgabe über-<br />
Autor: Bernd Klöpper, RK Rose+Krieger GmbH, Minden<br />
nehmen exakt positionierte Druckbalken. „Unser Kunde wünschte<br />
eine vollautomatische Verstellung der Druckbalken, um Rüstzeiten<br />
zu minimieren und zugleich eine <strong>10</strong>0%ige Wiederholbarkeit zu<br />
erreichen“, erklärt MFP Firmengründer Andreas Melchers.<br />
Die Positionierung der Druckbalken übernehmen automatisierte<br />
Linearachsen, die sich aus Doppelrohr-Achsen von RK Rose+Krieger<br />
und eigens darauf abgestimmte elektromotorischen Stellantrieben<br />
von Lenord + Bauer zusammensetzen. Dass RK Rose+Krieger die<br />
Linear achsen liefern sollte, stand für MFP schnell fest. „Da jedoch<br />
Stell antriebe nicht zu unserem Portfolio gehören, arbeiten wir auf<br />
diesem Gebiet seit einigen Jahren erfolgreich mit Lenord + Bauer zusammen<br />
und bieten in Kooperation aufeinander abgestimmte<br />
Lösungen für die automatisierte Lineartechnik an“, erklärt Jörg Töhte,<br />
Key- Account-Manager bei RK Rose+Krieger. Insgesamt kommen<br />
18 automatisierte Zustellachsen für die präzise Positionierung der<br />
Druckbalken zum Einsatz – sechs auf jeder der drei Etagen des<br />
Etagen förderers.<br />
ROBUSTE ROHRSYSTEM-LINEAREINHEITEN<br />
Da die Achsen bei diesem Einsatz vergleichsweise hohe Biegemomente<br />
kompensieren müssen, wählte MFP-Doppelrohr-Einheiten<br />
vom Typ EPX30. Die robusten, selbsthemmenden Rohrsystem-<br />
Lineareinheiten verfügen über eine Gleitführung und eine Trapezgewindespindel<br />
(Rechtsgewinde, Steigung 3 mm, Außendurch messer<br />
14 mm, ). Gelagert ist die Spindel im vorliegenden Anwendungsfall<br />
über ein Kugellager. Für Einsätze in Umgebungen mit feinen Stäuben<br />
kann sie optional mit einem Gleitlager ausgerüstet werden. Sie<br />
ist mit einem angetriebenen und einem mitlaufenden, zweiten<br />
Führungsschlitten ausgestattet, die beide mit einer Aufspannplatte<br />
verbunden sind. Der größere Stützabstand zwischen den Schlitten<br />
sorgt für die hohe Biegemomentaufnahme der Achse. Gleitbuchsen<br />
in den Führungsschlitten verringern das Antriebsmoment an den<br />
Führungsrohren und minimieren den Verschleiß am Schlitten. Die<br />
Doppelrohr-Einheit ist für die Hand- und Motorverstellung sowie<br />
für den Einbau in beliebiger Lage und für Umgebungstemperaturen<br />
22 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
von 0 bis + 60 °C geeignet. Diese Eigenschaften<br />
und ihre Steigungsgenauigkeit von<br />
± 0,2 m/300 mm Hub prädestinieren sie für<br />
die präzise Druckbalkenpositionierung im<br />
Etagenförderer von MFP.<br />
KOMPAKTE, KRAFTVOLLE<br />
STELLANTRIEBE<br />
Jede Achse ist mit einem Stellantrieb vom<br />
Typ SeGMO von Lenord + Bauer automatisiert.<br />
Aufgrund der beengten Einbausituation<br />
wurden die speziell für solche Einsätze<br />
konzipierten Antriebe mit gestuftem Gehäuse<br />
verwendet. Die kompakten Kraftpakete<br />
bieten bei einer Einbautiefe von 96 mm<br />
ein Nennmoment von 5 Nm. Jeder Stellantrieb<br />
ist eine komplette mechatronische<br />
Einheit bestehend aus Brushless-DC-Motor,<br />
32-Bit-Mikroprozessor, kompakter Endstufe<br />
und leistungsfähigem Getriebe. Die<br />
Automatisierung der Linearachsen ist übrigens<br />
auch noch nachträglich ohne großen<br />
mechanischen Aufwand möglich. Dazu<br />
müssen lediglich die Handräder für die<br />
manuelle Verstellung demontiert und Stellantriebe<br />
für die elektrische Verstellung montiert<br />
werden.<br />
Für einen festen Sitz des Antriebs direkt<br />
auf dem Spindelende der Linearachse<br />
sorgt ein eigens von Lenord + Bauer für<br />
die EPX30 entwickeltes Adapterkit. Es enthält<br />
neben der kraftschlüssigen Wellenverbindung<br />
auch eine Drehmomentstütze,<br />
die auftretende Kräfte aufnimmt und das<br />
erforderliche Loslager bildet. „Für uns ist<br />
das eine einfache Lösung, da sie ohne<br />
konstruktive Änderungen in unserer Maschine<br />
umgesetzt werden konnte“, veranschaulicht<br />
Andreas Melchers.<br />
Für die Anbindung der Stellantriebe in die<br />
Anlage nutzt er die dezentrale Steu ereinheit<br />
SeGMO-Box – ebenfalls von Lenord + Bauer.<br />
Sie regelt bis zu fünf Antriebe, versorgt sie<br />
mit Spannung und gewährleistet die Kommunikation.<br />
Eine steckbare Schnittstelle erleichtert<br />
das Einbinden der Box in gängige<br />
Industrienetze und sichert den Datenaustausch<br />
mit der Anlagensteuerung. In der<br />
Maschine ist das Positioniersystem über<br />
Profinet mit einer S7-314 von Siemens gekoppelt.<br />
Fertige Softwarebausteine binden<br />
das Positioniersystem in die Steuerung ein,<br />
in der in einer Rezepturverwaltung die verschiedenen<br />
Kufentypen abgelegt sind. Nach<br />
dem Auswählen des Rezepts fahren die Stellantriebe<br />
automatisch zur entsprechenden<br />
Position. „Durch das vollautomatische Umrüsten<br />
der Druckbalken erhält unser Kunde<br />
perfekt geformte Kufen – und das reproduzierbar<br />
und ohne Einstellfehler“, sagt<br />
Melchers. Auch die Kooperationspartner<br />
RK Rose+Krieger und Lenord + Bauer sehen<br />
sich bestätigt: Die fachübergreifende Zusammenarbeit<br />
verläuft reibungslos und zum<br />
Vorteil aller Beteiligten.<br />
Bilder: Lenord + Bauer; MFP/RK Rose+Krieger<br />
www.rk-rose-krieger.com<br />
Einer von 18 Druckbalken mit<br />
automatisierter Linearachse an dem<br />
Etagenförderer von MFP zum Abkühlen der<br />
warmen Spritzgießteile aus Kunststoff<br />
WIR HABEN UMFIRMIERT:<br />
aus VSM Antriebstechnik GmbH<br />
wird<br />
Moog GmbH, Niederlassung Griesheim<br />
weiterhin<br />
Ihr Ansprechpartner für maßgeschneiderte Antriebslösungen.<br />
64347 Griesheim • 06155 797421-0 • moog-servo.de • info.vsm@moog.com<br />
BEISPIEL: ATEX MOTOREN<br />
185x60mm für Der Konstrukteur.indd 1 28.08.<strong>2020</strong> 13:11:05<br />
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MAGNETGREIFER: HALTEKRAFT ERHÖHT<br />
HYGIENIC<br />
DESIGN.<br />
<strong>DER</strong> PMS<br />
AUS EDEL-<br />
STAHL.<br />
Beim Transport von ferromagnetischen<br />
Werkstücken mit unregelmäßigen/unebenen<br />
oder perforierten Oberflächen geraten reine<br />
Vakuumanwendungen schnell an ihre<br />
Grenzen. Hier kommen Magnetgreifer zum<br />
Einsatz, die eine hohe Haltekraft bieten, ohne<br />
das zu transportierende Material zu verformen.<br />
Um Werkstücke noch genauer zu fixieren<br />
und dabei stets auf verschiedene Anwendungsfälle<br />
dynamisch reagieren zu können,<br />
hat SMC seine Magnetgreifer der Serie MHM<br />
weiterentwickelt und ihre maximale Haltekraft<br />
erhöht. In verschiedenen Baugrößen<br />
verfügbar, erreicht die Lösung eine magnetische<br />
Haltekraft von <strong>10</strong> bis 1 000 N bei<br />
unterschiedlichen Kolbendurchmessern. So<br />
wird etwa auch bei einer unterbrochenen<br />
Druckluftzufuhr der Schutz vor Herabfallen durchgehend gewährleistet. Für hohe<br />
Flexibilität bei verschiedenen Werkstückgrößen sorgt zudem eine Einstellschraube an<br />
der Oberseite, die den Abstand zwischen Magnet und Werkstück und somit die Anziehungskraft<br />
definiert. Diese lässt sich etwa bei einem Kolbendurchmesser von 50 mm<br />
zwischen 230 und 1 000 N einstellen. Die Anpassungsfähigkeit stellt neben einem<br />
festen Halt auch sicher, dass ein Werkstück nicht durch zu hohe Krafteinwirkung<br />
verformt oder ein zweites Teil unabsichtlich mit aufgenommen wird. Dank der geringen<br />
Abmessungen von 30 × 30 × 40 mm (50 N) bis 70 × 68 × 80 mm (<strong>10</strong>00 N) fällt die<br />
Baugröße besonders platzsparend aus. So können für den Transport von Teilen mit<br />
großer Oberfläche sehr einfach auch mehrere Magnetgreifer parallel angeordnet<br />
werden. Auch die neue Serie MHM funktioniert pneumatisch. Verschiedene Optionen<br />
für die Montage machen den Magnetgreifer von SMC zum flexiblen Partner für Pickand-place-Anwendungen.<br />
www.smc.eu<br />
AUF SECHS FÜSSEN HOCHPRÄZISE UNTERWEGS<br />
PMS<br />
Der neue Ultraschallsensor pms aus<br />
Edelstahl ist mit seinem intelligenten<br />
Hygienic Design prädestiniert für anspruchsvolle<br />
Aufgaben in der Lebensmittel- und<br />
Pharmaindustrie.<br />
+ 4 Tastweiten:<br />
von 20 – 1.300 mm<br />
+ 3 Ausgangsstufen: Push-Pull-Schaltausgang<br />
mit IO-Link oder Analogausgang<br />
+ 2 Gehäusevarianten: D12-Adapterschaft<br />
und D12-Bajonettverschluss<br />
Aerotech, Hersteller<br />
leistungsstarker Motion-<br />
Control- und Positioniersysteme,<br />
hat einen neuen<br />
Hexapod vorgestellt: Der<br />
HEX150 RC mit 150 mm<br />
Durchmesser ergänzt als<br />
kleinerer Bruder die<br />
bestehende Produktfamilie<br />
mit 500 und 300 mm<br />
Durchmesser. Neben dem<br />
Einsatz für die Qualitätssicherung in der Mess- und Prüftechnik sieht Aerotech vor<br />
allem auch Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Automotive, Elektronik,<br />
Maschinenbau und Medizintechnik. Der unverkennbare Vorteil der mehrachsigen,<br />
parallelkinematischen Hexapoden ist deren präzise Positionierung frei in alle Richtungen.<br />
Bei einem mittigen Verfahrweg von 135 mm kann der kleine Bewegungskünstler<br />
mit seinen sechs Füßen bis zu <strong>10</strong> kg Nutzlast quasi vollkommen frei im Raum bewegen.<br />
Die sechs Freiheitsgrade machen das Mehrachssystem flexibel einsetzbar für die<br />
unterschiedlichsten Anwendungen. Aufgrund der komplexen Kinematik ist der<br />
Steuerungsaufwand eines Hexapoden nicht zu unterschätzen. Dem begegnet<br />
Aerotech mit der innovativen Steuerungsplattform A3200, resultierend aus jahrelanger<br />
Erfahrung mit anspruchsvollen kinematischen Anwendungen. Die darin integrierte,<br />
intuitive Simulationssoftware „HexGen Hexapod“ ermöglicht die einfache Programmierung<br />
und Steuerung der Hexapoden in jedem benutzerdefinierten Koordinatensystem.<br />
Der Nutzer kann den verfügbaren Arbeitsraum visualisieren und simulieren,<br />
um mit seinem Hexapod Kollisionsbetrachtungen durchzuführen. Zudem kann er<br />
auch bereits vorkonfigurierte Modelle aus einer hinterlegten Bibliothek mit Standarddesigns<br />
direkt auswählen.<br />
www.aerotechgmbh.de<br />
microsonic.de/pms
HEPCOMOTION JETZT AUCH IN TRACEPARTS<br />
Hepco Motion hat bekanntgegeben, dass ein<br />
großes Sortiment seiner Produkte jetzt auch<br />
auf der CAD-Plattform Trace Parts unter<br />
https://www.traceparts.com/de verfügbar ist.<br />
Trace Parts ist ein Anbieter für digitale 3D-<br />
Inhalte aus dem technischen Bereich. Mit über<br />
3,5 Mio. registrierten Nutzern gehört die<br />
Plattform für Ingenieure und Planer aus aller<br />
Welt zu den wichtigsten Ressourcen, um<br />
3D-CAD-Modelle industrieller Bauteile zu<br />
finden und herunterzuladen. Trace Parts ist in<br />
24 Sprachen verfügbar und stellt 3D-CAD-Modelle in über 60 Formaten bereit, wodurch<br />
eine optimale Kompatibilität mit allen gängigen CAD-Systemen garantiert wird.<br />
„Mit Trace Parts sind wir jetzt bei den beiden führenden Plattformen in diesem Bereich<br />
vertreten. Damit machen wir es Maschinenbauingenieuren und anderen, die nach<br />
hochqualitativen Führungssystemen für ihre Anwendung suchen, einfach, unsere<br />
Produktvielfalt zu erkunden. Unsere Beratungsingenieure können dann im direkten<br />
Gespräch mit ihnen die perfekte Lösung finden“, erklärt Peter Jones, Marketing Manager<br />
bei Hepco Motion.<br />
www.hepcomotion.com<br />
FLACHE SAUGNÄPFE VERMEIDEN DRUCKSTELLEN<br />
Piab bietet in seiner Familie von Friction-<br />
Balgsaugnäpfen aus dem hauseigenen<br />
Material Duraflex nun auch den Durchmesser<br />
60 mm an. Die flachen Saugnäpfe<br />
Modell BFFT60P-2 sind geeignet für sehr<br />
dünne Bleche (0,6 bis 0,8 mm) und sollen<br />
Druckstellen vermeiden. Das Modell weist<br />
einen steiferen Balg und optimierte<br />
Abmessungen auf, sodass er sich für<br />
Automobil-Anwendungen eignet. Der Saugnapf kann an ebenen wie an unebenen bzw.<br />
gewölbten Oberflächen angewendet werden, auch wenn ein Niveauausgleich erforderlich<br />
ist, z. B. bei Entstapelungsanwendungen. Er ist auch für die Handhabung von<br />
Karosserieaußenteilen in Formpressverfahren ausgelegt. Duraflex-Saugnäpfe sorgen,<br />
unabhängig von der Ausrichtung, für Stabilität und Halt. Das Material hinterlässt laut<br />
Anbieter keine Abdrücke auf den gehandhabten Objekten und hat ein gutes Formgedächtnis.<br />
Die Saugnäpfe können hohen Scherkräften standhalten. Der Saugnapf funktioniert<br />
am besten, wenn er mit Pressenöl auf Metallblechen verwendet wird.<br />
www.piab.com<br />
BERÜHRUNGSLOSE GLAS-HANDHABUNG MIT ULTRASCHALL<br />
Eine Lösung zur berührungslosen Handhabung<br />
von Bauglas, Autoglas und anderen Spezialgläsern<br />
ist der RobotOverhead-Greifer von ZS-Handling.<br />
Er besteht aus drei Sonotroden mit Vakuumkammer,<br />
die in einem Gehäuse sitzen. Die<br />
Ultraschallbewegung der Sonotroden erzeugt<br />
einen tragenden Gasfilm zwischen der Sonotroden-Oberfläche<br />
und dem Substrat. Das Substrat<br />
schwebt auf dem Gasfilm in Abständen von <strong>10</strong><br />
bis 150 μm, es können auch höhere Schwebhöhen erreicht werden. Unter Ausnutzung<br />
von Auftriebskräften durch Vakuum ist auch eine Handhabung von oben möglich. Auf<br />
diese Weise wird jeder mechanische Oberflächenkontakt vermieden. Um ein gleichmäßiges<br />
Abstoßen durch Ultraschall und Ansaugen durch Vakuum zu erzeugen, sind über<br />
die Sonotrode viele kleine Löcher verteilt. Dadurch wird gleichzeitig die Glasfolie<br />
glattgezogen. Mit den gleichmäßigen Ultraschall-Schwingungen der Sonotrode kann<br />
über das gesamte Substrat eine Ebenheit von ±75 μm erreicht werden.<br />
Positioniersysteme<br />
• Spindelantriebe<br />
• Zahnriemenantriebe<br />
• Direktantriebe<br />
• Auslegerachsen<br />
• Mehrachskombinationen<br />
• Schwenkantriebe<br />
• Drehtische<br />
• Steuerungstechnik<br />
• Transportbänder<br />
• Softwareentwicklung<br />
• Schaltschrankbau<br />
...alles aus<br />
einer Hand<br />
www.zs-handling.com<br />
www.ief.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
GROSSES ZUFÜHRSYSTEM FÜR<br />
E-MOBILITÄTS-BRANCHE<br />
Der Stufenförderer<br />
ZEL480 von Weber<br />
Schraubautomaten<br />
ist leistungsstark und<br />
robust. Das Modell<br />
ist besonders für die<br />
Verarbeitung<br />
größerer Verbindungselemente<br />
und<br />
Bauteile geeignet.<br />
Mit ihm können<br />
Schrauben mit einem<br />
Kopfdurchmesser<br />
von bis zu 32 mm, einem Schaftdurchmesser von bis zu<br />
16 mm und einer Schaftlänge von bis zu 120 mm automatisch<br />
zugeführt werden. Bedarf für dieses größer dimensionierte,<br />
automatische Zuführsystem besteht vor allem in der<br />
E-Mobilitäts-Branche, wo Batterie-Packs mit größeren<br />
Verbindungselementen montiert werden. In Taktraten von<br />
bis zu 0,8 Sekunden pro zugeführtem Teil werden die<br />
Elemente zunächst vibrationsfrei durch einen Hubschieber<br />
der Linearstrecke zugeführt und aufgereiht. Der Vorratsbehälter<br />
ruht dabei durchgehend. Durch sanfte Vibrationen<br />
werden die ausgerichteten Teile im Anschluss in Richtung<br />
Trennungseinheit bewegt, vereinzelt und über den Zuführschlauch<br />
dem Werkzeug bereitgestellt.<br />
www.weber-online.com<br />
SCARA-ROBOTER: KOMPAKT, ROBUST, SCHNELL<br />
Zwei neue, kompakte Scara-Roboter<br />
ergänzen das Motoman-Portfolio<br />
von Yaskawa: Die robusten Neuentwicklungen<br />
Motoman SG400 und<br />
Motoman SG650 sind konzipiert für<br />
Traglasten von bis zu 3 bzw. bis zu<br />
6 kg und decken einen Arbeitsbereich<br />
von 400 bzw. 650 mm ab.<br />
Damit eignen sie sich insbesondere<br />
für Anwendungen, die sowohl hohe<br />
Geschwindigkeiten als auch große<br />
Präzision erfordern. Die Wiederholgenauigkeit<br />
der neuen Scara-Roboter<br />
liegt bei 0,01 mm. Typische<br />
Aufgabenbereiche sind damit zum Beispiel Montageprozesse von<br />
Kleinstteilen oder auch roboterbasiertes Picken und Packen, Dosieren<br />
und Zuführen in der verarbeitenden wie auch in der Lebensmittel-,<br />
Medizinprodukte- und Kosmetikindustrie. Geringe Störkonturen<br />
reduzieren das Kollisionsrisiko und ermöglichen den Betrieb der<br />
Roboter auf engstem Raum. Die interne Medienführung gewährleistet<br />
zuverlässige Arbeitsabläufe und reduziert den Wartungsbedarf.<br />
Gesteuert werden die 4-Achser mit der kompakten und leichten<br />
Steuerung Motoman YRC<strong>10</strong>00micro. Neben den üblichen Funktionalitäten<br />
bietet die YRC<strong>10</strong>00micro einfache Anschlussmöglichkeiten für<br />
externe Hardware sowie schnelle und hochgenaue Motion Controller.<br />
Darüber hinaus ist sie mit einer optionalen „Functional Safety“-Funktion<br />
kompatibel, über die sich Arbeitsbereich und Geschwindigkeit sicher<br />
überwachen und begrenzen lassen.<br />
www.yaskawa.eu.com<br />
SYNCRO-MAX®<br />
Designed for Performance,<br />
Engineered for Excellence.<br />
SYNCHRON FÖR<strong>DER</strong>N<br />
Verbessern Sie Ihre Leistungsfähigkeit:<br />
SYNCRO-MAX überträgt die Vorteile<br />
von Zahnriemen auf Fördergurte.<br />
Lieferbare Profile:<br />
- T<strong>10</strong> ab 200mm bis 500mm Breite<br />
- H (1/2“) ab 8“ bis 20“<br />
(203,2mm bis 508mm Breite)<br />
www.elatech.com<br />
SIT Antriebselemente GmbH - Rieseler Feld 9 (Gewerbegebiet West) D-33034 Brakel<br />
Tel. +49.5272.3928.0 - Fax +49.5272.392890 info@sit-antriebselemente.de<br />
26 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
INTEGRIERTES MESSSYSTEM FÜR HANDLINGANWENDUNGEN<br />
Das neue integrierte Wegmesssystem IMScompact von Rexroth erfasst mit einer komplett in<br />
den Kugelführungswagen integrierten Sensorik die exakte Position mit einer hohen Wiederholgenauigkeit<br />
von ± 1 µm. IMScompact ergänzt das Programm von Linearführungen mit<br />
integrierten Messsystemen bereits ab<br />
der Baugröße 15. So fügt sich das<br />
Messsystem für Kugelschienenführungen<br />
wirtschaftlich und kompakt in<br />
kleine Maschinen ein. Die Integration in<br />
den Führungswagen sorgt für einen<br />
hohen EMV-Schutz. Damit eignet sich<br />
IMScompact auch für den Einsatz in<br />
Verbindung mit Linearmotoren. Das<br />
verschleißfreie, wahlweise inkrementelle<br />
oder absolute Messsystem steigert<br />
die Präzision und Dynamik vor allem bei<br />
Handling- und allgemeinen Automationslösungen.<br />
IMScompact misst<br />
berührungslos die Position des Führungswagens<br />
mit einer absoluten Genauigkeit von ± 20 µm/m und einer Wiederholgenauigkeit<br />
von ± 1 µm bei Geschwindigkeiten von bis zu 5 m/s. Dazu wird ein Magnetband über die<br />
gesamte Länge der Profilschienenführung eingeklebt und fixiert. Der Stahlkörper des<br />
Führungswagens schirmt den integrierten Encoder wie ein Faraday`scher Käfig gegenüber<br />
magnetischen Störfeldern ab. Dadurch liefert es auch in Verbindung mit Linearmotoren<br />
zuverlässig exakte Werte. Durch das berührungslose, verschleißfreie Messprinzip und die<br />
Unempfindlichkeit gegenüber Stäuben, Stößen und Vibrationen ist das IMScompact besonders<br />
langlebig. Die Baumaße entsprechen bis auf den seitlichen Kabelabgang am Führungswagen<br />
denen der Standardführungen.<br />
www.boschrexroth.com<br />
TEILE-ZUFÜHRSYSTEM: PRÄZISE UND FLEXIBEL<br />
Die Cretec GmbH hat die Generalvertretung für den Vertrieb des Teile-Zuführsystems<br />
FlexiBowl von der italienischen Firma ARS in Deutschland übernommen. In Kombination<br />
unterschiedlicher Roboter/Cobots und mit leistungsstarkem Vision-System können mit<br />
FlexiBowl viele komplexe Aufgabenstellungen mit häufigem Produktwechsel und hoher<br />
Flexibilität nachhaltig gestaltet werden. Bei FlexiBowl handelt es sich um eine einfache<br />
und zuverlässige schlüsselfertige Systemlösung<br />
sowohl für saubere als auch schmutzige<br />
Umgebungen und für alle Branchen. Die<br />
Produktfamilie der Teile-Zuführeinheiten<br />
gewährleistet das zuverlässige Handling von<br />
Bauteilen in der Größe von 1 bis 250 mm und<br />
einem Gewicht von 1 bis 250 g. Ein oder zwei<br />
motorische Magazine liefern die Teile präzise<br />
auf die drehende runde Rütteleinheit. Hier<br />
werden selbst empfindliche Bauteile zuverlässig<br />
getrennt und ein Luftgebläse gewährleistet<br />
den sicheren Teileabstand vom Rand.<br />
Die Rotationsscheibe ist in unterschiedlichen<br />
Farben, Texturen und Graden der Oberflächenhaftung<br />
erhältlich. Integriert ist die<br />
Hintergrund- oder Oberlichtbeleuchtung mit<br />
Infrarot, Rot oder Optionen von Weiß. Weitere<br />
Möglichkeit ist die Installation der von Cretec<br />
entwickelten LED-Platinen mit beliebigen<br />
geometrischen Anordnungen. Sie können<br />
einzeln individuell sowohl als Dauerlicht oder Blitzlicht angesteuert werden und bieten das<br />
ganze RGB-Spektrum. Das integrierte Vision-System liefert präzise Teil- und Positionsdaten<br />
bezüglich Geometrie, Oberflächeneigenschaften, Materialbeschaffenheit und Gewicht für<br />
den sicheren Griff mit dem Roboter. Das Ganze in einem schlanken Design mit einfacher<br />
intuitiver Programmierung für die Qualitätskontrolle mit Vision-System und für Präzisionsmontage-Prozesse.<br />
www.cretec.gmbh/de/<br />
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aus Aluminium<br />
... leicht, flexibel, belastbar<br />
▪ geringes Eigengewicht<br />
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dynamischer Belastungen<br />
▪ keinerlei mech. Bearbeitung<br />
▪ leicht transportierbar (Alukonstruktion<br />
segmentweise<br />
zerlegbar)<br />
▪ kombinierbar mit anderen<br />
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PLANETENGETRIEBEMOTOREN<br />
MACHEN DRUCK<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Hackschnitzel und Sägemehl, die als Nebenprodukt<br />
in jedem Sägewerk anfallen, sind ein begehrter<br />
Rohstoff. Man nutzt sie zum Beispiel als Brennstoff<br />
oder bei der Spanplatten- und Spanklotzherstellung.<br />
Ein neues Trocknungsverfahren,<br />
bei dem die Walzen einer mechanischen Presse<br />
durch Planetengetriebemotoren angetrieben<br />
werden, spart Energie.<br />
Hackschnitzel erfreuen sich als erneuerbarer Energieträger<br />
zunehmender Beliebtheit. Auch als Grundstoff für die<br />
Herstellung von Spanplatten oder in der Papier- und Zellstoffindustrie<br />
kommt ihnen eine große Bedeutung zu. Die<br />
zerkleinerten Holzreste sind ein unvermeidliches Nebenprodukt in<br />
Sägewerken. Etwa 30 % des Holzvolumens werden bei der Bearbeitung<br />
eines Baumstamms zu Hackschnitzeln zerspant. Der hohe<br />
Wassergehalt von erntefrischem Holz bedingt jedoch einen technischen<br />
Trocknungsprozess, der der Weiterverarbeitung vorgelagert<br />
ist. Konventionell geschieht das meist mit kontinuierlich betriebenen<br />
Bandtrocknern, in denen die Hackschnitzel einem heißen Luftstrom<br />
ausgesetzt sind.<br />
Um den Trocknungsprozess effizienter zu gestalten, entwickelte<br />
die Bohnert Technik GmbH in Seebach, etwa 35 km südlich von Baden-Baden,<br />
ein Verfahren, bei dem das Holz mechanisch entwässert<br />
wird. Das Unternehmen entwickelt, baut und vertreibt ihre<br />
Hackschnitzelpressen in Eigenregie und gewann 2019 mit ihrer<br />
Walzenpresse zur Trocknung von Sägeresthölzern den Innovationspreis<br />
des Landes Baden-Württemberg.<br />
Autor: Christian Rüttling, SEW-Eurodrive, Bruchsal<br />
Mit dem neuen Verfahren gestaltet sich der Trocknungsprozess<br />
energieeffizienter. Die technische Lösung ist eine Hackschnitzelquetsche<br />
mit einer Förderkette, die zwischen zwei Presswalzen<br />
läuft. Geschäftsführer Johannes Bohnert erläutert: „Die Kette dient<br />
als Matrize, die das Material der Presszone zuführt. Man kann sich<br />
diese Kette als eine Art Sieb vorstellen, die das Wasser durchlässt<br />
und die Hackschnitzel zurückhält“. Die Walzen werden hydraulisch<br />
mit einer Presskraft von etwa <strong>10</strong>0 t gegeneinandergedrückt. Diese<br />
Presskraft entwässert die Hackschnitzel. Über die Spalten der Zuführungskette<br />
erfolgt der Abfluss des Presswassers.<br />
VOLLE TRANSPORTKAPAZITÄT NUTZBAR<br />
Ein Vorteil der mechanischen Entwässerung ist die deutlich bessere<br />
energetische Bilanz. So benötigt die Anlage durchschnittlich etwa<br />
30 kW, um etwa 1 000 bis 1 500 l Holzsaft aus 25 Schüttraummetern<br />
Hackschnitzel oder Sägespänen auszupressen. Um die gleiche Wassermenge<br />
zu verdunsten, werden bei der Heißlufttrocknung ca.<br />
70 kW elektrische Energie für den Ventilator und ca. 1 500 bis 2 000 kW<br />
thermische Energie aufgewendet. Ferner wird durch die Entwässerung<br />
im Sägewerk der Abtransport der Holzschnitzel per LKW effizienter.<br />
Durch die geringere Masse der entwässerten Hackschnitzel<br />
können die Fahrzeuge voll beladen werden, ohne das die Gefahr einer<br />
Überladung besteht. So lassen sich etwa 20 bis 25 % der Transportkosten<br />
einsparen. Die Gewichtseinsparung pro LKW beträgt etwa<br />
5 bis 8 t – je nach Eingangswassergehalt.<br />
KOMPAKTE BAUWEISE, HOHES DREHMOMENT<br />
Die Pressen sind für den 24/7-Betrieb ausgelegt. Weil diese intensive<br />
Nutzung hohe Anforderungen an die Anlagentechnik stellt, setzt<br />
Bohnert auf Antriebe von SEW-Eurodrive. So werden neben Standard-<br />
Getriebemotoren auch Industrie-Planetengetriebe der Baureihe P<br />
verbaut. Diese treiben die beiden Presswalzen an und stellen zuverlässig<br />
die zur Entwässerung benötigte Leistung bereit.<br />
Bauartbedingt übertragen Planetengetriebe das Drehmoment in<br />
einer Stufe über mehrere Planetenräder. Das Sonnenrad, die Planeten-<br />
28 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
räder und das Hohlrad können so platzsparend innerhalb einer<br />
Planetenstufe angeordnet werden. Diese besondere Charakteristik<br />
von Planetengetrieben resultiert in einer deutlich höheren Leistungsdichte<br />
und entsprechend kleineren Baumaßen als bei anderen<br />
Getriebebauarten. Die Planetengetriebe der Baureihe P kommen<br />
daher bei allen Heavy-Duty-Anwendungen zum Einsatz, bei denen<br />
ein robustes Design sowie Kompaktheit gefragt sind.<br />
Mit einem Vorschalt-Kegelstirnradgetriebe und einer Gesamtübersetzung<br />
von 543 werden die rund 1 500 min -1 des Motors auf<br />
die zum Antrieb der Presse benötigen drei Umdrehungen in der<br />
Minute reduziert. Das Nenndrehmoment der beiden verbauten<br />
Getriebe ist mit ca. 124 000 Nm für die auftretenden Betriebsbedingungen<br />
und Lastspitzen ausreichend groß bemessen – Sicherheit,<br />
die für maximale Anlagenverfügbarkeit sorgt.<br />
Die Anbindung der Getriebe an die Presswalzen erfolgt über eine<br />
Hohlwelle mit Schrumpfscheibe. Die Maschinenwelle wird hierbei<br />
in die Hohlwelle des Getriebes eingeführt und kraftschlüssig über<br />
Spannschrauben fixiert. Zur Abstützung des Drehmoments wurde<br />
der Getriebeflansch mit der maschinenseitigen Drehmomentstütze<br />
PLANETENGETRIEBE KOMMEN BEI<br />
ANWENDUNGEN ZUM EINSATZ, IN<br />
DENEN ROBUSTES DESIGN SOWIE<br />
KOMPAKTHEIT GEFRAGT SIND<br />
verbunden. Interessant ist hierbei, dass sich die beiden Drehmomentstützen<br />
gegenseitig abstützen, um die hohen gegenläufigen Antriebskräfte<br />
außerhalb des Maschinenrahmens zu neutralisieren.<br />
ANTRIEBSLÖSUNG AUS EINER HAND<br />
Die Antriebseinheiten werden als Master-Slave-Antrieb gefahren.<br />
Die Stromwerte aus dem Frequenzumrichter des Masters werden<br />
dem Slave über einen PID-Regler vorgegeben. Diese Regelung<br />
reduziert den Verschleiß und verhindert die Friktion des Pressguts.<br />
Der Betrieb erfolgt mit SEW-Frequenzumrichtern des Typs Movitrac.<br />
Neben Getrieben und Umrichtern lieferte SEW-Eurodrive<br />
auch die beiden Asynchronmotoren. In der Baugröße 180 können<br />
Das Nenndrehmoment der beiden verbauten P-Getriebe ist mit etwa<br />
124 000 Nm für die auftretenden Betriebsbedingungen und Lastspitzen<br />
ausreichend groß bemessen<br />
sie bis zu 22 kW bereitstellen. Ausgeführt als energiesparender<br />
IE3-Motor, tragen sie zum effizienten Betrieb der Hackschnitzelpresse<br />
bei.<br />
Mit der Baureihe P hat sich die Firma Bohnert für eine zuverlässige<br />
und platzsparende Antriebslösung entschieden. Sie besteht aus elf<br />
fein gestuften Baugrößen und deckt den Drehmomentbereich zwischen<br />
24 830 und 631 300 Nm ab. Die Kombination aus Planetengetriebe<br />
und Vorschaltgetriebemotor bietet dem Anwender maximale<br />
Flexibilität im Hinblick auf Übersetzung und Varianz. Das engmaschige<br />
Netz aus Service-Centern und Technischen Büros von SEW-Eurodrive<br />
ermöglicht auch die Unterstützung des Kunden während der gesamten<br />
Betriebszeit der Anlage – unabhängig von ihrem Einsatzort.<br />
Bilder: Aufmacher: SEW-Eurodrive, Sonstiges: Bohnert<br />
www.sew-eurodrive.de<br />
Mehr Produktivität durch innovativen Leichtbau<br />
Dynamik ↑<br />
Produktivität ↑<br />
Eigenmasse ↓<br />
Bauraum ↓<br />
Dynamisch, leicht und ressourcenschonend – prädestiniert für Automation, Medizintechnik, Productronic.<br />
Die UPLplus-Linearmotoren sind gekennzeichnet durch ein besseres Kraft-Masse-Verhältnis von bis zu 42 %<br />
gegenüber vergleichbaren Antrieben. Der Kundennutzen liegt klar auf der Hand: höhere Produktivität oder<br />
reduzierte Kosten, Reduzierung der Taktzeiten, hochdynamische Positionierung, Downsizing und bauraumsparende<br />
Anwendungen. www.schaeffler-industrial-drives.com
ANTRIEBSTECHNIK<br />
DEN PRÜFENDEN BLICK<br />
BEWEGEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Wo Strom im Spiel ist, gibt es unweigerlich<br />
elektromagnetische Impulse, die sich negativ auf<br />
andere elektronische Komponenten auswirken<br />
können. Um bei EMV-Tests in den Prüfkammern<br />
alles im Blick zu behalten, werden Kamerasysteme<br />
eingesetzt. In ihren Schwenkköpfen sorgen<br />
DC-Kleinstmotoren für die exakte Ausrichtung<br />
der ferngesteuerten Systeme.<br />
Moderne Fahrzeuge stecken heute voller empfindlicher<br />
Elektronik. „Angefangen hat es, als im Pkw nicht mehr<br />
nur ein Autoradio eingebaut wurde“, erinnert sich<br />
Dr. Martin Kull, Gründer und Geschäftsführer von MK-<br />
Messtechnik, einem kleinen, innovativen Unternehmen, das elektronische<br />
Prüf- und Überwachungsgeräte für EMV-Labore konzipiert,<br />
entwickelt und produziert. „Mit der Zeit kam immer mehr<br />
Elektronik hinzu, von ABS und Airbag bis Mobilfunk und Navigation.“<br />
Die einzelnen Systeme dürfen sich weder gegenseitig stören noch<br />
andere Systeme außerhalb des Fahrzeugs beeinträchtigen. Auch<br />
gegen Impulse von außen sollen sie möglichst unempfindlich sein.<br />
Schon als Student an der Universität Stuttgart führte der Elektronik-<br />
Ingenieur Messungen im Prüflabor von Daimler durch. In solchen<br />
Labors werden zum Teil sehr starke elektromagnetische Wellen ‐<br />
Autoren: Dipl.-Ing. (BA) Andreas Seegen, Faulhaber GmbH & Co. KG,<br />
Schönaich; Ellen-Christine Reiff, M.A., Redaktionsbüro Stutensee<br />
auch weit jenseits geltender Grenzwerte ‐ erzeugt. Die Laborkammern<br />
werden deshalb während der Tests hermetisch abgeriegelt.<br />
Was in ihrem Innern vorgeht, kann nur mithilfe von Kameras beobachtet<br />
werden. „Damals bekamen wir die ersten Anfragen, Überwachungsgeräte<br />
für die Testkammern zu bauen. Der Bedarf lag<br />
zunächst bei weniger als <strong>10</strong>0 Kameras im Jahr, sodass sich die großen<br />
Firmen aus dem Nischenmarkt zurückzogen.“ Hier sah Dr. Kull<br />
seine Chance und begann mit der Entwicklung und Fertigung entsprechender<br />
Kamerasysteme. Der Erfolg ließ nicht lange auf sich<br />
warten und heute verwenden fast alle Automobilhersteller bei<br />
ihren EMV-Tests die Kameras aus Notzingen.<br />
PASSENDE SYSTEME FÜR VIELFÄLTIGE<br />
PRÜFAUFGABEN<br />
Je nach Prüfaufgabe kommen unterschiedliche Kamerasysteme<br />
zum Einsatz, die dann entweder fest an der Wand montiert oder auf<br />
verschiedenen Stativen befestigt werden. Außerdem gibt es eine<br />
sogenannte „Sitzkiste“, die auf dem Fahrersitz platziert wird und bis<br />
zu sechs Kameras aufnehmen kann. Damit lassen sich während der<br />
Tests das komplette Armaturenbrett, sämtliche Displays, Anzeigen<br />
und Steuerungselemente des Fahrzeugs beobachten. Der Trend zu<br />
Elektromobilität kommt MK-Messtechnik entgegen, da die elektromagnetische<br />
Verträglichkeit bei Elektrofahrzeugen eine noch wichtigere<br />
Rolle spielt als bei Autos mit Verbrennungsmotor. Zudem<br />
muss auch die Elektronik in Zügen, Flugzeugen und Schiffen solche<br />
EMV-Tests durchlaufen.<br />
Um die Abläufe beim EMV-Test zu vereinfachen, wurde das Portfolio<br />
um schwenkbare Kameras mit Fernsteuerung erweitert. Ursprünglich<br />
waren sie nur für die Wandmontage gedacht. Doch die<br />
Nachfrage nach der beweglichen Variante wuchs bald auch bei den<br />
mobilen Systemen. „So mussten wir uns mit dem Thema mechanische<br />
Stabilität unter ganz neuen Aspekten auseinandersetzen. Unsere<br />
30 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
Systeme sind zwar sehr robust, aber wenn ein Stativ mit einem 800 g<br />
schweren Kameraaufsatz umfällt oder dieser Aufsatz von einer groben<br />
Hand gedreht wird, ist das eine Herausforderung für das Material.<br />
Wir haben das Problem mit einer Art Rutschkupplung gelöst.“<br />
Kameras von MK-Messtechnik überwachen nicht nur die Fahrzeugelektronik,<br />
sondern auch den Wärmeverlauf. Dafür wurde die<br />
Infrarot-Kamera Opto-LWIR entwickelt. Die elektromagnetischen<br />
Felder, die bei den Tests aufgebaut werden, schaffen ein gewisses<br />
Brandrisiko. Durch sehr starke Felder kann es zu einer Überhitzung<br />
der Prüflinge oder von Teilen der Anlage kommen. Die Überwachung<br />
mithilfe von Infrarotkameras erlaubt es, eine Überhitzung zu<br />
vermeiden.<br />
KLEINSTMOTOREN ZUR PRÄZISEN<br />
AUSRICHTUNG<br />
Um die Kameras exakt auszurichten, verwendet MK-Messtechnik<br />
Antriebe von Faulhaber. „Wir haben zunächst mit Servomotoren<br />
und Motoren aus dem Modellbau experimentiert, aber die waren<br />
EDELMETALLKOMMUTIERTE<br />
DC-KLEINSTMOTOREN SIND<br />
DIE TREIBENDE KRAFT IM<br />
KAMERA-SCHWENKARM<br />
nicht präzise und robust genug. Bei Faulhaber haben wir die passenden<br />
Motoren gefunden.“ In dem Schwenk-/Neigekopf, der die<br />
Kamera ausrichtet, arbeiten zwei DC-Kleinstmotoren der Serie<br />
1516 … SR mit Edelmetallkommutierung. Der Begriff Edelmetallkommutierung<br />
bezieht sich auf die in den Bürsten und im Kommutator<br />
verwendeten Materialien, die aus Hochleistungs-Edelmetalllegierungen<br />
bestehen. Diese Art des Kommutierungssystems<br />
wird hauptsächlich aufgrund seiner geringen Größe, des sehr<br />
niedrigen Übergangswiderstandes und des präzisen Kommutierungssignals<br />
verwendet. Es eignet sich besonders für Anwendungen<br />
mit kleiner Strombelastung, wie z. B. batteriebetriebene Geräte.<br />
Dabei haben edelmetallkommutierte Motoren ihren optimalen<br />
Arbeitspunkt für Dauerbetrieb bei Last am Punkt oder nahe ihres<br />
höchsten Wirkungsgrades. Diese Argumente sprachen ebenfalls<br />
für den Antrieb, denn der Strom fürs Schwenken kommt aus den<br />
Akkus der Kameras.<br />
Die bei einem Durchmesser von 15 mm lediglich 16 mm langen<br />
Kleinstmotoren liefern ein Dauerdrehmoment von 0,59 mNm. In<br />
der beschriebenen Kameraanwendung wurden sie mit einem<br />
Stirnradgetriebe der Serie 15 / 8 und einer Übersetzung von 900 : 1<br />
kombiniert. „Anfangs hatten wir ein 500 : 1-Getriebe getestet, doch<br />
das war zu schnell. Mit der höheren Übersetzung dreht der<br />
Schwenkkopf zwar etwas langsamer, kann aber größere Gewichte<br />
bewegen.“ Bis auf das eigentliche Kameramodul und die Antriebe,<br />
die zugekauft werden, entwickelt und fertigt MK-Messtechnik das<br />
gesamte System selbst, zum Nutzen der Kunden, wie Dr. Kull<br />
betont: „Wenn die Aufgaben komplex werden oder individuelle<br />
Änderungen notwendig sind, können wir so sehr flexibel reagieren.<br />
‚Geht nicht‘ gibt es bei uns nicht, jedenfalls nicht innerhalb<br />
der Grenzen der Physik.“<br />
Bilder: Aufmacher: gorodenkoff/istockphoto.com, Motor: FAULHABER;<br />
01: mk-messtechnik<br />
www.faulhaber.com<br />
Robuste Kamerasysteme<br />
für den<br />
Einsatz in EMV-Prüfkammern<br />
sorgen für<br />
eine Überwachung der<br />
Fahrzeugelektronik<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 31
FLUIDTECHNIK<br />
SCHNELL ZUR<br />
PASSENDEN<br />
KOMBINATION<br />
Autor: Luca Pozzi und Alain Chaurand,<br />
Parker Hannifin GmbH, Kaarst<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Die Auswahl der richtigen Schlauch- und<br />
Armaturenkombination für ein Hydrauliksystem<br />
ist ein kritischer Prozess, der oft unterschätzt wird.<br />
Schließlich ist er entscheidend für die Gesamtfunktionalität<br />
und die Lebensdauer des Hydrauliksystems<br />
sowie die Sicherheit. Standardisierte<br />
Schlauchsysteme mit passenden Armaturen<br />
können diese Herausforderung erleichtern.<br />
In der Vergangenheit basierten die wichtigsten Spezifikatio nen<br />
für Hydraulikschläuche auf detaillierten Maßangaben und<br />
Kon struktionsmerkmalen, heute orientieren sich Hydraulikschlauchhersteller<br />
zunehmend an den neuen isobaren Spezifikationen<br />
wie ISO 18752. Sie legt die Anforderungen für zehn isobare<br />
Klassen im Bereich von 3,5 bis 56,0 MPa fest, ebenso vier Kategorien<br />
sowie sieben Typen von Hydraulikschläuchen und Schlauchleitungen<br />
mit Druckträgern aus Draht- oder Textilgeflecht. Nach dem<br />
Außendurchmesser des Schlauchs werden diese Kategorien unterteilt<br />
in Standardtypen und Compact-Schlauchtypen, die kleinere<br />
Außendurchmesser und Biegeradien aufweisen als die Standardklassen.<br />
ISO 18752-Schläuche sind für Hydraulikflüssigkeiten des<br />
Typs HH, HL, HM, HR und HV geeignet und gemäß ISO 6743-4 für<br />
einen Temperaturbereich von - 40 bis + 120 °C.<br />
GOOD, BETTER, BEST<br />
Als Teil seines Global-Core-Programms bietet Parker Hannifin<br />
robuste Hydraulikschläuche nach ISO 18752-Spezifikation. Die<br />
Schläuche halten den meist üblichen Betriebsdrücken in der<br />
Industrie (21 bis 42 MPa) stand. Mit den Qualitätsstufen „Good“,<br />
„Better“, „Best“ und kompakten Abmessungen decken sie einen<br />
breiten Anwendungsbereich ab.<br />
„Good“ bezeichnet eine Standardschlauchdecke für den Temperaturbereich<br />
bis zu + <strong>10</strong>0 °C. Der Schlauch besteht aus langlebigem<br />
synthetischem Gummi und ist beständig gegen leichten Abrieb sowie<br />
UV-Strahlung und Ozon. „Better“ steht für eine Tough-Cover-<br />
Schlauchdecke (TC) für den Temperaturbereich bis zu + 125 °C. Die<br />
TC-Decke ist 80-mal abriebfester als die Standarddecke und bietet<br />
eine erhöhte Abriebfestigkeit für starke Beanspruchung. Für extrem<br />
starke Beanspruchung ist die Variante „Best“ ausgelegt: Die Super-<br />
Tough-Schlauchdecke (ST) ist etwa 450-mal abriebfester als die<br />
Standardversion. Weitere Vorteile sind eine garantierte Zuverlässigkeit<br />
und längere Wartungsintervalle.<br />
PERFEKTES ZUSAMMENSPIEL<br />
Entscheidend für die Funktionalität und Lebensdauer einer Hy drau -<br />
likanlage ist die richtige Kombination von Schlauch und Armatur.<br />
Um die Schlauchauswahl und -auslegung so einfach wie möglich<br />
zu gestalten, bietet die Global-Core-Familie fünf Schlauchtypen in<br />
Verbindung mit zwei Armaturenserien als einheitliches System. Die<br />
Bestandteile sind nach den Leistungsfestlegungen der ISO 18752<br />
gefertigt und geprüft.<br />
Das hochfeste und kompakte Design der Global-Core-Schläuche<br />
vermindert die Biegekraft erheblich und erleichtert somit den<br />
Einbau der Schlauchleitung – und das bei reduziertem Gewicht.<br />
Global-Core-Schläuche sind mit zwei Millionen Zyklen auf Impulsfestigkeit/Lebensdauer<br />
sowie auf Flex-Impuls geprüft und bieten<br />
in allen Größen einen konstanten Betriebsdruck von 35 MPa.<br />
Die vierlagigen Spiralschlauchtypen sind auch für Anwendungen<br />
erhältlich, bei denen eine erhöhte Elastizität gefordert ist. Zudem<br />
stehen Varianten zur Verfügung, die höhere Anforderungen an<br />
Druckbeständigkeit oder Flexibilität erfüllen. Für den Einsatz in<br />
stark korrosiver Umgebung sind Armaturen aus Edelstahl die<br />
beste Wahl.<br />
Bild: Parker Hannifin GmbH<br />
www.parker.com<br />
32 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
FLUIDTECHNIK<br />
RÜCKSCHLAGVENTILE BIS 220 BAR<br />
Bucher Hydraulics hat sein Angebot an betriebssicheren<br />
Rückschlagventilen um Modelle für Anwendungen bis 220 bar<br />
erweitert. Sie dienen als wirtschaftlichere Alternative zu den<br />
bestehenden Modellen, die für Drücke bis 420 bar konzipiert<br />
sind. Besondere Merkmale aller Rückschlagventile sind ihre<br />
geringen<br />
Druckverluste<br />
auch bei<br />
hohem<br />
Durchfluss, die<br />
hohe Betriebssicherheit<br />
und<br />
sehr geringe<br />
Leckage. Auf<br />
Weichdichtungen<br />
wurde<br />
komplett<br />
verzichtet, was<br />
den Einsatz bei Temperaturen von -30 bis +120 °C erlaubt. Eine<br />
gekammerte, innenliegende Feder führt laut Anbieter zu einer<br />
hohen Betriebssicherheit und Gebrauchsdauer. Lieferbar sind<br />
diese Rückschlagventile in den Nenngrößen 04 (12 l/min), 06<br />
(25 l/min), 08 (50 l/min) und <strong>10</strong> (80 l/min) mit Öffnungsdrücken<br />
von 0,2 / 0,5 und 1 bar.<br />
www.bucherhydraulics.com<br />
ELEKTROPNEUMATISCHE<br />
DRUCKREGLER FÜR VIEL LUFT<br />
FLÜSSIGKEITSRING-VAKUUMPUMPE MIT<br />
INTEGRIERTER INTELLIGENZ<br />
Mit Elri hat<br />
Edwards Vacuum<br />
eine Serie neuer<br />
Flüssigkeitsringpumpen<br />
entwickelt.<br />
Die Heavy-<br />
Duty-Ausführung<br />
mit einer Förderleistung<br />
von<br />
750-<strong>10</strong>50 m 3 /h<br />
eignet sich für<br />
nasse, feuchte und<br />
korrosive Anwendungen. Dazu Megha Ajmal, Produktmanagerin<br />
für Grobvakuumprodukte: „Unsere Heavy-Duty-Reihe ist so<br />
konzipiert, dass alle prozessberührenden Teile aus Edelstahl<br />
gefertigt sind. Alle Pumpen sind zudem mit Spritzdüsen ausgestattet,<br />
die besonders bei hoher Dampfbelastung nützlich sind und es<br />
ermöglichen, eine erhöhte Gaskapazität zu fördern. Darüber<br />
hinaus sorgen die manuellen und automatischen Spülmodi dafür,<br />
den Betrieb selbst in schmutzigsten Anwendungen mit minimalen<br />
Ausfallzeiten zu sichern.“ Elri ist mit zwei drehzahlgeregelten<br />
VSD-Antrieben ausgestattet, die über einen patentierten Algorithmus<br />
kontinuierlich synchronisiert werden. Eine integrierte<br />
Air-Logic-Steuerung überwacht die Parameter der Pumpe und<br />
bietet die Option der Sollwertregelung zwecks Energieeinsparung.<br />
www.edwardsvacuum.com<br />
Die Hochleistungsventile der Serie VEX von SMC sind bereits<br />
seit vielen Jahren im Markt etabliert. Jetzt haben die SMC-Ingenieure<br />
die Druckregler der Serie ITV darauf aufgesattelt.<br />
Herausgekommen sind<br />
elektropneumatische<br />
Druckregler, die den<br />
Druck in Anwendungen<br />
mit hohem<br />
Durchfluss regeln<br />
können. Als Haupteinsatzgebiete<br />
der<br />
Serie VEX nennt der<br />
Hersteller die Druckluft-Hauptleitung<br />
sowie alle Anwendungen,<br />
die ein großes<br />
Luftvolumen erfordern.<br />
Je nach Baugröße<br />
sind die Druckregler<br />
der Serie VEX für<br />
Durchflüsse von 1 400 bis 36 000 l/min geeignet. Insgesamt<br />
stehen vier Baugrößen zur Verfügung. Die Ventile sind schmiermittelfrei<br />
ausgeführt und dadurch weitgehend wartungsfrei.<br />
Abhängig vom jeweiligen Einsatzgebiet können Anwender<br />
passende Dichtungsmaterialien auswählen: NBR, FPM und EPR<br />
stehen zur Wahl. „Gerade im Standby-Betrieb helfen die neuen<br />
Druckregler der VEX- Serie, Energie zu sparen“, stellt Olaf<br />
Hagelstein, Product Management bei SMC Deutschland, fest.<br />
„Wird keine Druckluft verbraucht, erkennt das die Reglereinheit<br />
und kann den Leitungsdruck herunterregeln. Der Kompressor<br />
springt erst dann wieder an, wenn tatsächlich Druckluft<br />
benötigt wird. Das senkt die Energiekosten erheblich.“<br />
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In unserem Online-Shop fin den Sie die gleiche Vielfalt<br />
und Quali tät an Produkten, die unsere Kunden aus unseren<br />
Nieder lassungen gewohnt sind: von Hydraulikschläuchen<br />
bis hin zu Kupplungen, Kugelhähnen und<br />
Zylindern – alles aus einer Hand.<br />
24/7 bequem online bestellen – 80.000 Artikel auf Lager –<br />
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PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Ob 3D-Drucker-Filamente, Halbzeuge, Lager- und Lineartechnik oder wirtschaftliche<br />
Automationslösungen – ein deutscher Mittelständler hat sein Portfolio über die Jahre<br />
konsequent auf das Thema Kunststoffe für bewegte Anwendungen ausgerichtet und immer<br />
weiter ausgebaut und abgerundet. Der Einsatz seiner Tribopolymer-Lösungen kann viele<br />
Vorteile erschließen, auch im Hinblick auf die Ökobilanz. Jetzt will das Unternehmen das<br />
Thema Nachhaltigkeit zu Ende denken. Ein spannender Weg, den wir näher beleuchten –<br />
natürlich auch aus der Perspektive des Konstrukteurs …<br />
Autorin: Martina Klein, stv. Chefredakteurin <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong><br />
34 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
Energieketten recyceln und Kunststoff wieder in Erdöl verwandeln<br />
– der Motion-Plastics-Experte Igus macht aktuell<br />
Schlagzeilen mit verschiedenen Projekten im Bereich Nachhaltigkeit.<br />
Aber was steckt dahinter?<br />
Fakt ist: Kunststoffe haben insgesamt einen schlechten Ruf, was<br />
die Umweltverträglichkeit angeht. Igus sieht sich als Spezialist für<br />
Tribokunststoffe hier in der Verantwortung und möchte dem entgegenwirken.<br />
„Unsere Aufgabe ist es, diesen, aus unserer Sicht sehr<br />
wertvollen, Rohstoff so zu begleiten, dass die negativen Effekte<br />
minimiert oder vielleicht sogar eliminiert werden“, sagt Igus-Chef<br />
Frank Blase. „Und zwar über den ganzen Lebenszyklus hinweg, von<br />
der Herstellung über den Betrieb bis nach Erreichen der Lebensdauer.“<br />
Einige Punkte hat Igus dabei schon lange im Blick. Andere<br />
Aspekte, wie speziell die Frage „was passiert mit unseren Produkten<br />
nach Ablauf der Nutzung?“ hat das Unternehmen neu in den Fokus<br />
genommen. „Ich hatte da bisher ehrlich gesagt nicht so viel Wert<br />
darauf gelegt“, gibt der dynamische Firmen-Chef offen zu. Wie in<br />
der öffentlichen Wahrnehmung, so hat auch bei Frank Blase in<br />
puncto Umweltschutz ein Wandel stattgefunden. Heute sagt er:<br />
„Das Thema Nachhaltigkeit muss man zu Ende denken“ und ergänzt:<br />
„Es muss sich lohnen, sonst wird es nicht funktionieren. Die<br />
Dinge, die wir tun, müssen messbar sein und wirklich etwas nützen!<br />
Das ist der Maßstab, den wir immer wieder anzulegen haben.“<br />
HERSTELLUNG<br />
„Im Bereich Herstellung stehen technische Kunststoffe gar nicht<br />
schlecht da“, sagt Frank Blase. „Sie haben eine um ca. 50 % bessere<br />
Energiebilanz als Stahl oder Aluminium.“<br />
Um die Ökobilanz weiter zu verbessern, hat Igus bereits vor zehn<br />
Jahren nach Alternativen gesucht. „Das Thema nachwachsende<br />
Rohstoffe war damals in aller Munde, in den Medien, überall. Und<br />
dann haben wir uns umgeschaut, ob man da etwas machen kann.“<br />
2011 hat der Kunststoffspezialist schließlich ein Gleitlager aus<br />
Iglidur N54 vorgestellt, einem Werkstoff, der zu 54 % auf nachwachsenden<br />
Rohstoffen basiert. Gute Reibwerte gepaart mit Standzeiten,<br />
die den Serieneinsatz in sporadisch bewegten Anwendungen erlauben,<br />
gaben diesem Werkstoff einen festen Platz im Programm des<br />
Anbieters. Allerdings lässt die Nachfrage nach dem grünen Lager<br />
über all die Jahre zu wünschen übrig. „Aber das kann und wird sich<br />
vielleicht noch ändern“, hofft Frank Blase. „Ich denke, es ist gerade<br />
für Branchen, die konsumentennah sind, wie zum Beispiel die<br />
Möbelindustrie, interessant.“<br />
Im Zuge des Umdenkens in 2019 wurde dann eine Arbeitsgruppe<br />
ins Leben gerufen, die sich in Projektarbeit mit dem Umweltschutz<br />
im Unternehmen beschäftigt. Einige Vorschläge wie Fahrgemeinschaften,<br />
umweltfreundliches Druckerpapier usw. wurden umgesetzt.<br />
In diesem Rahmen entstand auch die Idee einer Umweltzertifizierung<br />
des Unternehmens. „Hinzu kam, dass mehrere größere<br />
Kunden gesagt haben: ‚Wenn die Firma Igus nicht nach 14 001 zertifiziert<br />
ist, dürfen wir keine Projekte mehr platzieren‘“, berichtet<br />
Quality Manager Jörg Krüger, der bei Igus für die ISO-Zertifizierung<br />
verantwortlich ist. Mitte April <strong>2020</strong> wurde das Umweltzertifikat<br />
ISO 14 001 : 25 dann an Igus Deutschland vergeben. Jörg Kürger<br />
betont: „Ein wichtiger Bestandteil der ganzen Zertifizierung dieser<br />
Managementsysteme ist ja die ständige Verbesserung. Letztlich ist<br />
das für uns auch eine Kontrollfunktion, der Druck von außen, uns<br />
ständig weiterzuentwickeln.“ Im Rahmen der Zertifizierung werden<br />
Umweltaspekte ermittelt, um festzustellen, in welchen Bereichen das<br />
Unternehmen den größten Einfluss auf irgendwelche Umweltfaktoren<br />
hat. Bei Igus liegt der Fokus auf dem Spritzgieß-Prozess, der sehr<br />
energieintensiv ist.<br />
Mit der Umsetzung der Maßnahmen ist Angelina Donner betraut.<br />
Als Lean Ingenieurin Green Production ist es ihre Aufgabe,<br />
sich die komplette Produktion anzuschauen – von der Energieeffizienz<br />
der Maschinen über die Produktionsprozesse bis hin zur<br />
Beleuchtung – und den Grünstift anzusetzen. Angelina Donner:<br />
„Wichtig ist es, sich hier nicht zu verzetteln. Wir müssen identifizieren,<br />
wo die größten Potenziale liegen und diese Bereiche dann systematisch<br />
angehen.“ Oberstes Ziel ist es, den Energieverbrauch – und damit<br />
auch den CO 2<br />
-Ausstoß – zu senken, zunächst um <strong>10</strong> %.<br />
BETRIEB<br />
Das, was bei Igus geschieht, die Produktion der Komponenten, ist<br />
eine Sache. Ein entscheidender Bereich ist natürlich auch das, was<br />
danach kommt, der Betrieb. Hier eröffnen die Motion Plastics vielfach<br />
ökologische Vorteile. Durch ihr geringeres Gewicht ermöglichen sie<br />
leichtere Konstruktionen und können so die Maschineneffizienz<br />
verbessern. „Stahl ist achtmal schwerer als unsere Tribo polymere“,<br />
hebt Frank Blase hervor.<br />
Durch Ökodesign lassen sich noch weitere Potenziale erschließen.<br />
Und das will Igus nutzen, wie der Firmen-Chef berichtet:<br />
„2018 hatten wir Prof. Claus Mattheck zweimal hier im Haus – er hat<br />
all unserer Konstrukteure geschult.“ Der „Baumpapst“ arbeitet als<br />
Abteilungsleiter für Biomechanik am Institut für Angewandte Materialien<br />
des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und gilt als<br />
Koryphäe im Bereich Bionik. Die Schulung hat sich für den Kunststoffspezialisten<br />
zwischenzeitlich bereits bezahlt gemacht. „Dank<br />
einer speziellen bionischen Bauweise, Prof. Mattheck nennt das<br />
Bachkiesel-Design, konnten wir bei unserer neuen Energiekette<br />
E4Q im Vergleich zur E4.1 <strong>10</strong> % Gewicht einsparen, die Bruchfestig-<br />
01 Igus-Chef Frank Blase erklärt im Interview: „Das Thema Nachhaltigkeit muss<br />
man zu Ende denken und es muss sich lohnen, sonst wird es nicht funktionieren!“
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
TITELSTORY<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
BEIM ÖKODESIGN IST<br />
SOFTWAREUNTERSTÜTZUNG<br />
GEFRAGT<br />
Firmen, die umweltverträgliche Komponenten<br />
bieten, sind wertvolle Partner für den Konstrukteur.<br />
Aber nachhaltige Konstruktion ist eine komplexe<br />
Herausforderung mit unglaublich vielen Facetten:<br />
Recyclingfähigkeit, Regenerierbarkeit, biologische<br />
Abbaubarkeit der Rohstoffe, Material effizienz,<br />
Energieeffizienz im Betrieb, demontagegerechter<br />
Aufbau …. Das schreit doch förmlich nach Unterstützung<br />
durch Software. Und die gibt es bereits:<br />
Solidworks Sustainability von Dassault<br />
Systèmes. Das Tool misst die Umweltverträglichkeit<br />
von Konstruktionen über den ganzen<br />
Lebenszyklus des Produkts hinweg – einschließlich<br />
der Auswirkungen von<br />
Materialien, Herstellung,<br />
Montage, Transport, Verwendung<br />
und Entsorgung.<br />
MARTINA KLEIN,<br />
Stv. Chefredakteurin<br />
keit konnte dabei sogar noch leicht erhöht werden.“ Das spart nicht<br />
nur Material im Sinne der Ressourceneffizienz, sondern natürlich<br />
auch Energie im Betrieb.<br />
„Da steckt noch sehr viel drin, in dem Thema Ökodesign“, ist sich<br />
Frank Blase sicher, „auch in Verbindung mit 3D-Druck.“ Speziell in<br />
Bereichen wo Gewicht und Traglast eine entscheidende Rolle spielen,<br />
wie z. B. in der Low-Cost-Robotik, sieht der Firmen-Chef besonders<br />
große Potenziale. „Aber auch das ist – wie die Nachhaltigkeit insgesamt<br />
– ein Prozess. Man muss es sich immer wieder ins Gedächtnis<br />
rufen und immer wieder schulen.“<br />
Ein weiterer ökologischer Vorteil der Antriebskomponenten aus<br />
Tribopolymeren ist ihr schmiermittelfreier Betrieb. Die Lager benötigen<br />
kein Öl oder Fett, also können auch keine dieser Kontaminationsstoffe<br />
in die Umwelt gelangen. Und das ist ein wichtiger Punkt,<br />
denn Forscher nehmen an, dass weltweit ca. 50 % der verwendeten,<br />
größtenteils erdölbasierten Maschinengleitmittel in Boden und Gewässer<br />
einsickern bzw. in die Atmosphäre gelangen (Quelle: Plant-oilbased<br />
lubricants and hydraulic fluids, Manfred P. Schneider). Außerdem sind<br />
die Bauteile aus Hochleistungspolymeren besonders verschleißfest<br />
und widerstandsfähig und daher langlebig. Auch das ist natürlich<br />
ein Aspekt, der den ökologischen Fußabdruck eines Produkts maßgeblich<br />
beeinflusst.<br />
02 Die Energieeffizienz der Spritzguss-Maschinen steigern: Angelina<br />
Donner, Lean Ingenieurin Green Production bei Igus, zeigt, wo sie den<br />
Grünstift in der Produktion ansetzen will<br />
03 Bei der neuen Energiekette E4Q wurden durch das bionische<br />
Bachkiesel-Design <strong>10</strong> % Gewicht eingespart, die Bruchfestigkeit<br />
konnte sogar noch leicht erhöht werden<br />
04 Den Kreislauf schließen: Mit der Cat-HTR-<br />
Technologie wird aus Kunststoff wieder Erdöl<br />
LEBENSENDE<br />
Und wenn das Produkt dann das Ende seiner Lebensdauer erreicht<br />
hat, was passiert damit? Diese Frage hat Igus sich jetzt gestellt und<br />
daraufhin zwei Recycling-Programme gestartet. Das eine betrifft<br />
Kunststoff-Energieketten. Bislang ist es üblich, ausgediente Energieund<br />
Schleppketten von den Maschinen abzubauen und in Industriemüllcontainer<br />
zu werfen. Die Kunststoffe werden normalerweise<br />
anschließend verbrannt. Eine umweltfreundliche Alternative bietet<br />
das „igus green chainge recycling program“, das im Okotber 2019<br />
ins Leben gerufen wurde. Anwender können dabei ihre ausrangierten,<br />
gereinigten Kunststoffketten an Igus schicken – und das völlig<br />
unabhängig vom Hersteller der Kette. Anschließend werden die<br />
Kunststoffe nach Materialtypen sortiert, gereinigt, geschreddert und<br />
verpackt. Danach können sie von Igus oder anderen Unternehmen<br />
für die Produktion hochwertiger technischer Produkte wiederverwendet<br />
werden. Der Kunde erhält im Gegenzug einen Igus-Gutschein<br />
in Höhe von derzeit 0,78 €/kg – das ist ein Marktpreis. Ob sich das<br />
rechnet? Frank Blase sagt: „Wenn der Kreislauf funktioniert, ja. Es<br />
hängt natürlich auch vom Ölpreis ab. Wenn der so niedrig ist, wie<br />
im Moment, dann liegt der komplette Recycling-Kunststoffmarkt<br />
am Boden. Die recycelten Kunststoffe sind teurer als die Neuwaren.“<br />
Aber das darf und wird ja nicht dauerhaft so bleiben.<br />
Und für Igus zählt hierbei natürlich auch der Aspekt der Kundenbindung,<br />
schließlich wird das Geld in Form eines Gutscheins ausgezahlt.<br />
Bislang haben erst wenige Kunden an dem Programm teilgenommen<br />
und es wurden insgesamt ca. 5 t Energieketten recycelt. Die geringen<br />
Zahlen führt Frank Blase u. a. auf die Corona-Krise zurück: „Die Unternehmen<br />
hatten <strong>2020</strong> ganz andere Probleme. Wir hoffen, dass das noch<br />
anzieht. Es gibt aber Kunden, die das nutzen und sagen: ‚Prima, darauf<br />
habe ich gewartet!‘“ Das Thema Wiederverwertung ist dabei für Igus<br />
selbst nicht neu. Von Anfang an wurde der Anguss wieder in den<br />
Kreislauf zurückgeführt und heute werden bereits 99 % des in der<br />
Produktion anfallenden Kunststoffabfalls als Re-Granulat wiederverwertet.<br />
„Das Chainge-Programm ist jetzt der nächste wichtige<br />
Schritt Richtung nachhaltigen Wirtschaftens“, sagt Frank Blase.<br />
Igus will den Kreislaufgedanken so weit treiben, wie möglich. Bei<br />
so kleinen Teilen wie Lagern wird es mit dem Thema Rückführung<br />
allerdings schwierig werden. Wer baut schon ein winziges Kunst-<br />
02<br />
03<br />
36 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
stofflager aus einer Maschine aus, wenn sie ihr Lebensende erreicht<br />
hat? Und auch bei nicht-technischen Kunststoffen will Frank Blase<br />
aktiv werden. Deshalb hat er sich außerdem an dem spannenden<br />
Projekt „Plastic2Oil“ beteiligt. Einfach gesagt geht es darum, klassisch<br />
nicht recycelbare Kunststoffe chemisch zu recyceln, aus ihnen<br />
wieder Erdöl herzustellen. „Mitte letzten Jahres bin ich in einem<br />
Artikel der FAZ auf die Catalytic-Hydrothermal-Reactor-Technologie<br />
– kurz: Cat-HTR – aufmerksam geworden und habe mit dem<br />
deutschen Erfinder Professor Thomas Maschmeyer in Sydney den<br />
Kontakt aufgenommen.“ Sieben Monate später, nach intensiven Recherchen,<br />
investierte Igus vier Millionen Britische Pfund (4,7 Millionen<br />
Euro) in die Mura Technology Limited und damit auch in den<br />
Bau der ersten Cat-HTR-Anlage in Wilton/Großbritannien. Im Vergleich<br />
zu dem Wettbewerbsverfahren, der Pyrolyse, weist die Cat-<br />
HTR-Technologie laut ihrem Erfinder zwei bedeutende Vorteile auf:<br />
Mit ihr lassen sich auch unsortierte Kunststoffabfälle umwandeln<br />
und zwar mit relativ geringem Energieaufwand. Die Herstellung<br />
des synthetischen Erdöls soll so ressourcenschonender sein als die<br />
Gewinnung fossiler Erdöle. Lediglich Wasser, hohe Temperaturen<br />
und Druck werde für das Trennen und Neuverbinden der Zellen<br />
eingesetzt – so Maschmeier.<br />
Frank Blase erklärt: „Nachdem die Technologie über zehn Jahre in<br />
einer Pilotanlage in Australien getestet wurde, geht es nun darum,<br />
eine Anlage im großen Stil zu bauen und Erfahrungen zu sammeln.<br />
Langfristig könnten wir uns z. B. vorstellen, uns mit daran zu beteiligen,<br />
dass irgendwann in Nordrhein-Westfalen so eine Anlage gebaut<br />
wird. Wichtig ist, dass Firmen da sind, die den Ausgangsstoff liefern<br />
und solche, die das synthetische Erdöl abnehmen.“ Eine langfristige<br />
Vision, bei der es auch auf Zusammenarbeit in der Industrie ankommt.<br />
„Im Moment ist das erstmal eine reine Finanzentscheidung,<br />
eine Investition“, schließt Frank Blase ab. Eine faszinierende Idee,<br />
denn so würde Erdöl quasi zum nachwachsenden Rohstoff …<br />
ROLLE <strong>DER</strong> KONSTRUKTION<br />
Bei dem Thema Recycling ist normalerweise der Betreiber gefragt,<br />
da er die Teile am Ende ihrer Lebensdauer in seiner Obhut hat. „Wir<br />
erhoffen uns, dass sich hier irgendwann Modelle ergeben werden,<br />
bei denen der Maschinenbauer seinen Kunden ein Recycling-Paket<br />
04<br />
anbietet, nach dem Motto: Wenn Du die Maschine stilllegst, sag uns<br />
Bescheid – wir sorgen dann für sortenreines Recycling“, spekuliert<br />
Frank Blase. Letztendlich sind alle Beteiligten gefragt. Der Kon s -<br />
trukteur ist dabei in einer besonderen Rolle. Denn schon bei der<br />
Entwicklung muss er ans Ende denken. Er muss berücksichtigen,<br />
ob Komponenten recycelbar sind. Und nicht nur im Hinblick auf<br />
Wiederverwendung, sondern insgesamt ist Nachhaltigkeit ein Thema,<br />
das – wie so vieles – in der Konstruktion beginnen und auch dort<br />
schon zu Ende gedacht werden muss.<br />
„Wir können Konstrukteure bei der Entwicklung nachhaltiger<br />
Lösungen unterstützen“, sagt Frank Blase. „Ja, wir haben ein grünes<br />
Lager, das zu 54 % aus nachwachsenden Rohstoffen besteht im Programm.<br />
Und wir bieten Energiekettenrecycling an. Aber womit wir<br />
dem Konstrukteur wahrscheinlich am meisten helfen, sind unsere<br />
Berechnungstools.“ Igus hat über 30 Berechnungsprogramme für<br />
seine unterschiedlichen Produktgruppen entwickelt, die Konstrukteuren<br />
verlässliche Aussagen zu Lebensdauer und Belastbarkeit der<br />
einzelnen Komponente an die Hand geben. „Seit 2001 haben wir<br />
die Gleitlager-Lebensdauerberechnung. Bis heute ist kein Fall an<br />
NACHHALTIGKEIT MUSS IN <strong>DER</strong><br />
KONSTRUKTION BEGINNEN<br />
uns herangetragen worden, in dem der Kunde gesagt hat: ‚Ich habe<br />
das berechnet, und jetzt klappt es nicht‘. Wir haben einen großen<br />
Aufwand betrieben, um unsere Kunststofflager zu einem wirklich<br />
berechenbaren Maschinenelement zu machen, auf das man bauen<br />
kann.“ Und das nicht ohne Grund. „Die Vorbehalte vieler Maschinenbauer<br />
gegenüber Antriebselementen aus Kunststoff sind immer<br />
noch da“, berichtet Frank Blase. „Aber wir haben viele Beweise dafür,<br />
dass der Einsatz unserer Kunststoffe gegenüber Metall, geschmiertem<br />
Metall, in ganz vielen Fällen wirklichen Nutzen bringt“, sagt<br />
Frank Blase. „Kostennutzen, technischen Nutzen und ökologischen<br />
Nutzen. Und wenn es das nicht tut“, ergänzt er, „dann muss man das<br />
natürlich auch sagen und anerkennen. Aber aus meiner Sicht liegt<br />
hier noch ein großes Potenzial, in der Substitution von Metallen<br />
durch Kunststoff, in der Gewichtsersparnis, dem Wegfallen von<br />
Schmierstoffen etc.“<br />
AUF DEM WEG<br />
Der visionäre Firmenchef hat übrigens nicht auf alles eine Antwort –<br />
noch nicht! „Ein Problem, das wir noch nicht gelöst haben, ist das<br />
Thema Mikroabrieb. Und das betrifft uns natürlich auch, unsere<br />
Komponenten haben ja Abrieb. Wir müssen schauen, wie man diesen<br />
minimiert oder auffängt, oder, oder, oder.“ Frank Blase bekräftigt:<br />
„Wir wollen das ganzheitlich angehen, aber wir fangen ja gerade erst<br />
an. Wir können nicht alle Probleme auf einmal lösen.“ Der Igus Geschäftsführer,<br />
der von sich selbst sagt, er sei „neu-gierig“ sieht das so:<br />
„Man muss sich auf den Weg begeben. Oft kommen dann unterschiedliche,<br />
teils unerwartete Lösungen heraus. Vielleicht gibt es<br />
irgendwann auch einen ganz neuen Werkstoff, wer weiß ...?“ Er hofft<br />
auch auf eine Kettenreaktion: „Wir wollen einfach versuchen, ob in dem<br />
Thema Nachhaltigkeit etwas drinsteckt. Und wenn da etwas drinsteckt,<br />
dann glaube ich, dass die Kunden das auch bei anderen Firmen<br />
nachfragen werden.“ Frank Blase hat sich mit Igus jedenfalls auf<br />
den Weg gemacht, das Thema Nachhaltigkeit zu Ende zu denken und<br />
etwas zu bewegen. Man darf gespannt sein, wo die Reise hingeht …<br />
Bilder: igus GmbH<br />
www.igus.de<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 37
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
IN <strong>DER</strong> FE<strong>DER</strong>FORM LIEGT DIE IN <strong>DER</strong> FE<strong>DER</strong>FORM LIEGT DIE KRAFT KRAFT<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Was bedeutet der Begriff „technische Federn“<br />
genau? Welche Metallfedernarten sind damit<br />
gemeint und für welche Kraftzustände und<br />
Anwendungen werden sie verwendet? Der<br />
folgende Beitrag gibt auf diese Fragen<br />
Antworten und geht auf weitere Eigenschaften<br />
von technischen Federn ein.<br />
Unter dem Begriff technische Federn sind alle Metallfedern<br />
zusammengefasst, die in technischen Anwendungen eingesetzt<br />
werden. Die besondere Eigenschaft von technischen<br />
Federn ist ihre reversible Formänderung bei Belastung.<br />
Ermöglicht wird dies durch die spezielle Formgebung und<br />
den verwendeten Federwerkstoff. Technische Federn werden in nahezu<br />
allen Branchen eingesetzt, beispielsweise im Maschinenbau,<br />
in der Elektro- und Medizintechnik, der Lebensmittelbranche, der<br />
Luft- und Raumfahrt, und erfüllen dort vielfältige Aufgaben. Technische<br />
Federn, wie Formfedern, Flachfedern, Flachformfedern,<br />
Kontaktfedern, Druckfedern, Zugfedern und Spiralfedern, werden<br />
dabei als Speicherelemente, Messelemente, Schwingungselemente,<br />
Ruheelemente und Lagerelemente verwendet.<br />
FE<strong>DER</strong>TECHNIK<br />
Die Grundtechnik aller technischer Federn beruht auf ihrem Vermögen,<br />
potentielle Energie zu speichern und diese kontrolliert in<br />
kinetische Energie umzuwandeln und umgekehrt. Für folgende<br />
Kraftzustände werden häufig technische Federn eingesetzt:<br />
■ Rückstellkraft: Die Federkraft wird hierbei als Gegenkraft eingesetzt,<br />
um die bewegte Masse in die vorherige Ruhelage zurückzuführen.<br />
Diese Rückstellkraft ist die häufigste Anwendung von technischen<br />
Federn und wird von Formfedern, Flachfedern, Druckfedern,<br />
Zugfedern und Schenkelfedern in gleichem Maße bereitgestellt.<br />
■ Haftkraft: In kraftschlüssigen Verbindungen stellen Sicherungsund<br />
Federscheiben Druck- und Haftkräfte bereit, die einer ungewollten<br />
Lockerung, zumeist von Schrauben und Muttern, entgegenwirken.<br />
■ Ausgleichskraft: Bei Form-, Maß- oder Positionsänderungen anderer<br />
Bauteile, werden technische Federn oft verwendet, um einen<br />
Ausgleich zu schaffen oder die elektrische Verbindung aufrecht zu<br />
erhalten. Hierfür eignen sich, je nach Aufgabe, Formfedern, Flachfedern,<br />
Kontaktfedern, Druck- oder Schenkelfedern.<br />
■ Gewichtskraft: Die Feder wird zur gleichmäßigen Lastverteilung<br />
zwischen Körpern genutzt. Bestes Beispiel hierfür ist die Federkernmatratze,<br />
die diese Gewichtskraft mit speziellen konischen Druckfedern<br />
bereitstellt.<br />
■ Antriebskraft: Durch die Vorspannung einer technischen Feder<br />
wird Energie gespeichert, die dann bei Entspannung freigesetzt<br />
wird und bewegliche Geräte antreibt. Mit Spiralfedern werden beispielsweise<br />
mechanische Uhren angetrieben oder flexible Hundeleinen<br />
eingerollt.<br />
■ Schwingungs- und Dämpfungskraft: Mit der Aufnahme von kinetischer<br />
Energie durch eintreffende Kräfte oder Stöße verformt sich<br />
die technische Feder. Beim Ausschwingen der Masse wird diese<br />
kinetische Energie wieder in potenzielle Energie umgewandelt. So<br />
sorgen beispielsweise Blattfedern für eine sichere Ladung vor einwirkenden<br />
Kräften und Stößen.<br />
FE<strong>DER</strong>ENTWICKLUNG<br />
Das Ziel bei der Neuentwicklung einer technischen Feder ist es, für<br />
die gegebene Anwendung eine Feder zu konstruieren, die unter<br />
Berücksichtigung aller Umstände perfekt passt. Funktion, Form<br />
und Abmessungen müssen dabei so gewählt werden, dass die technische<br />
Feder die geforderte Federarbeit optimal erfüllt. Dabei spielen<br />
verschiedene Faktoren in der Federentwicklung eine wichtige<br />
Rolle – etwa, welche Aufgabe die technische Feder erfüllen muss,<br />
welche Federbewegung gewünscht ist, wie groß der vorhandene<br />
Bauraum ist und welche Anschlussbauteile vorliegen. Dazu kommen<br />
Eigenschaften und Besonderheiten aus der Gesamtkonstruktion<br />
und aus den Einsatzbedingungen. So sind oft Korrosionsbeständigkeit,<br />
elektrische Leitfähigkeit oder eine möglichst wirtschaftliche<br />
Fertigung zu berücksichtigen beziehungsweise Grundlage der<br />
Federnkonstruktion.<br />
Bild: Gutekunst + Co. KG Federnfabriken<br />
www.federnshop.com<br />
38 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
2-BACKENMODUL: KLEINE ALTERNATIVE ZUM<br />
GROSSEN ZENTRISCHSPANNER<br />
Maximale Flexibilität<br />
bei großem Teilespektrum<br />
und geringen<br />
Stückzahlen – das<br />
verspricht das Hainbuch-Baukasten-System.<br />
Ganz gleich, ob<br />
runde, kubische, kleine<br />
oder große Bauteile,<br />
mit dem Baukasten-<br />
System ist laut<br />
Anbieter jede Werkstückspannung möglich. Die verschiedenen<br />
Adaptionsspannmittel sind schnell umgerüstet. Der Spannmittelhersteller<br />
erweitert seinen Baukasten permanent, damit der<br />
Anwender für die jeweilige Spannsituation immer die am<br />
besten geeignetste Lösung hat. Eines hat jedoch noch gefehlt,<br />
eine Adaption, um kubische Teile zu spannen, und deshalb hat<br />
Hainbuch das 2-Backenmodul auf den Markt gebracht. Mit den<br />
bewährten Spannköpfen werden runde Werkstücke von außen<br />
gespannt. Stoßen diese aber an ihre Grenzen, weil ein größerer<br />
Werkstückbereich gespannt werden muss, greift man auf eine<br />
Backenspannung mit dem 3-Backenmodul zurück. Für kubische<br />
Teile, die zentrisch auf Bearbeitungszentren und Fräsmaschinen<br />
gefertigt werden, auf das 2-Backenmodul. In zwei Minuten kann<br />
so von Außen- auf Zentrischspannung umgerüstet werden. Das<br />
2-Backenmodul ist sogar bis zu 1 500 min -1 <br />
rotierend einsetzbar.<br />
<br />
Aufgrund seiner kleinen und leichten Bauweise ist es laut<br />
Hersteller die perfekte Alternative zu einem großen und<br />
<br />
schweren Zentrischspanner. Die Grundeinheit, in die das<br />
<br />
Backenmodul eingesetzt wird, ist ein Hainbuch-Spannfutter<br />
<br />
oder Spannstock. Der Umbau ist ohne Spannmittelwechsel und<br />
dank der integrierten Schnellwechsel-Schnittstelle Centrex<br />
<br />
ohne Ausrichtaufwand möglich.<br />
www.hainbuch.com<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
DEHNHÜLSEN-SPANNDORN:<br />
MEHR SPIELRAUM BEIM VERZAHNEN<br />
Der Dehnhülsen-Spanndorn<br />
HDDS von Ringspann ist eine<br />
präzise, flexible Alternative zu<br />
hydraulischen Dehnspannzeugen.<br />
Bei einigen Herstellern ist<br />
er schon als Standardkomponente<br />
für Verzahnungsmaschinen<br />
in Erprobung. Der<br />
mechanische Spanndorn hat<br />
eine Rundlaufgenauigkeit von<br />
≤ 5 µm und erreicht eine<br />
absolute Aufweitung, die vier Mal größer ist als die der meisten<br />
hydraulischen Spannzeuge. Er kann Werkstücke mit Bohrungen<br />
bis Toleranzklasse IT<strong>10</strong> aufnehmen. Seine einzige Verschleißquelle<br />
sind seine Spannscheiben. Um diese auszutauschen,<br />
muss er nicht von der Spindel abgezogen werden. Der Spanndorn<br />
vereinfacht laut Anbieter die Umsetzung vollautomatisierter<br />
Fertigungskonzepte. Im Gegensatz zu anderen hydraulischen<br />
Dehnspanndornen, die Handlingsystemen eine hohe kinematische<br />
Präzision abverlangen, weist er eine hohe Dehnrate<br />
auf, die ihn deutlich toleranter macht.<br />
www.ringspann.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
WENN DIE<br />
INNEREN WERTE<br />
ZÄHLEN<br />
Eine wirkungsvolle Art, bei automatisierten<br />
Abläufen zerstörerische Energien schnell und<br />
zuverlässig abzubauen, ist der Einsatz von<br />
Klein- und Industriestoßdämpfern. Sie wandeln<br />
kinetische Energie in Wärme um, schützen<br />
Maschinen und Anlagen vor Schäden,<br />
begünstigen schnellere, kostengünstigere<br />
Arbeit und kommen mit wenig Platz aus.<br />
Das Geheimnis dieser Fähigkeiten<br />
verbirgt sich in der innen liegenden<br />
Technik der Helfer.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Die ACE Stoßdämpfer GmbH führt das Thema bereits im<br />
Namen. Sie ist bei Konstrukteuren in der Automation und<br />
dem Handling, in Bereichen wie Automotive, Food, Medical<br />
sowie bei Entwicklern von Sondermaschinen seit<br />
Jahrzehnten als Spezialist für industrielle Dämpfungslösungen bekannt.<br />
Kein Wunder, hat doch dieser ursprünglich aus den USA<br />
stammende Hersteller vor fast 60 Jahren als Erster einstellbare Industriestoßdämpfer<br />
auf den Markt gebracht. Inzwischen gehört das<br />
Unternehmen mit Sitz in Langenfeld zur Stabilus-Gruppe und<br />
bietet auch Komponenten wie Industriegasfedern, Rotationsbremsen,<br />
Klemmelemente sowie zahlreiche weitere Lösungen unter anderem<br />
zur Entkopplung von Schwingungen an. Klein- und Industriestoßdämpfer<br />
sind ein zentraler Geschäftsbereich geblieben. Das Knowhow<br />
ist durch die Entwicklungsingenieure in den USA und Europa<br />
immer weiter ausgebaut worden.<br />
DÄMPFUNGSELEMENTE IM VERGLEICH<br />
Die große Stärke von Industriestoßdämpfern ist das konstante Abbremsen<br />
über den gesamten Hub. Sie nehmen dabei die Masse<br />
weich auf und verzögern gleichmäßig. Es entsteht dadurch eine<br />
Autor: Robert Timmerberg, M. A., Fachjournalist im DFJV, plus2 GmbH<br />
lineare Kennlinie und damit die geringste Belastung für die Konstruktion.<br />
Zusätzlich wird eine erhebliche Lärmreduzierung erzielt.<br />
Bei allen Stoßdämpfern von ACE spielt dabei die Druckhülse<br />
und deren Aufbau eine wesentliche Rolle. Trifft die Masse von einem<br />
bewegten Objekt auf den Klein- oder den Industriestoßdämpfer,<br />
setzt der in der zylindrischen Druckhülse befindliche Kolben das<br />
ebenfalls im Zylinder vorhandene Öl einer bestimmten Viskosität<br />
in Bewegung. Dieses Öl drückt der Kolben nach und nach durch<br />
eine Reihe von Drosselbohrungen, wodurch die eingeleitete Energie<br />
in Wärme umgewandelt wird. Je nach Dämpfungsaufgabe sind<br />
die Drosselbohrungen über den Hub auf eine ausgeklügelte Weise<br />
in der Form angeordnet, dass die vordefinierte Masse immer mit<br />
konstanter Dämpfkraft abgebremst wird. Dabei bleibt der hydraulische<br />
Druck während des gesamten Bremsvorgangs nahezu<br />
konstant.<br />
Diese Eigenschaften zeichnen schon die wegen des kompakteren<br />
Formats auch als Kleinstoßdämpfer bekannten Lösungen aus. Die<br />
bei Kennern weltweit als Referenzklasse in den mittleren Baugrößen<br />
geltenden Dämpfer von ACE aus den Magnum-Baureihen<br />
verfügen darüber hinaus, wie auch einige der modernsten Kleinstoßdämpfer<br />
von ACE, über weitere Besonderheiten. Dazu zählen<br />
ein Membranspeicher, besondere Dichtungen und Druckhülsen<br />
in Topfform. Während die kleinen Modelle Kraftbereiche von<br />
0,68 Nm/Hub bis 2<strong>10</strong> Nm/Hub abdecken, steigert sich dies bei<br />
den Magnum-Dämpfern bereits auf bis zu 5 650 Nm /Hub. Nach<br />
40 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
DAS KNOW-HOW BEZÜGLICH ANPASSBARER<br />
DRUCKHÜLSEN ERMÖGLICHT ANWENDUNGS-<br />
SPEZIFISCHE BOHRUNGEN, DIE ZU<br />
LEISTUNGSSTEIGERUNGEN FÜHREN<br />
oben hin runden schwere Industriestoßdämpfer<br />
die Produktpalette ab. Sie<br />
sind in der Lage, sogar bis zu 126 500 Nm<br />
abzubauen.<br />
So beachtlich diese Werte auch sind,<br />
ein Hauptanwendervorteil liegt darin,<br />
dass die linearen Kennlinien der Industriestoßdämpfer<br />
anderen Lösungen in<br />
vielerlei Hinsicht überlegen sind. Im<br />
Vergleich verzögern beispielsweise hydraulische<br />
Bremszylinder die Massenkräfte<br />
am Anfang zu stark. Stahlfedern<br />
und Gummipuffer bieten größte Bremskraft<br />
erst am Hubende und nehmen die<br />
kinetische Energie dann auch nicht sofort<br />
vollständig auf, was zu Rückfedereffekten<br />
führt. Gerade in der Automation,<br />
in der schnelle Taktungen gewünscht<br />
sind, ist dies ein großer Nachteil. Mit<br />
01 In Simulationen am innen liegenden<br />
Dichtungspaket und der Druckhülse<br />
von Industriestoßdämpfern werden bei<br />
ACE individuelle Modifikationen sowie<br />
kundenspezifische Lösungen mit<br />
gesteigerter Leistung erzielt<br />
einer nicht ganz so starken, aber ebenfalls<br />
steigenden Bremskraft am Hubende<br />
gehen die Leistungen von pneumatischen<br />
Luftpuffern einher. Zwar federn<br />
sie nicht zurück, sie schonen aber weder<br />
Material noch Ressourcen, da sie aufgrund<br />
des Luftverbrauchs die Betriebskosten<br />
erhöhen. Fazit: Im Vergleich zu<br />
Stoßdämpfern von ACE führen die ebenfalls<br />
in der Industrie vorkommenden<br />
anderen Lösungen teilweise zu überdimensionierten<br />
Konstruktionen, zu mehr<br />
Lärm, erhöhten Wartungskosten, Maschinenschäden<br />
und im schlimmsten Fall<br />
zu Produktionsausfall.<br />
STOSSDÄMPFER IST NICHT<br />
GLEICH STOSSDÄMPFER<br />
Ingenieure wissen, dass es noch andere<br />
und auch anders arbeitende Industriestoßdämpfer<br />
auf dem Markt gibt. Wenn<br />
es nur um die Robustheit geht, setzen<br />
manche auf Lösungen, die mit einem<br />
anderen Innenleben als die Dämpfer von<br />
ACE arbeiten und kommen auf ver<br />
NEU<br />
GN 817.6<br />
Rastbolzen<br />
mit Sensor<br />
aus Edelstahl<br />
Edelstahl-Rastbolzen GN 817.6 mit Sensor<br />
zur Positionsabfrage ermöglichen es, den<br />
Raststiftzustand elektronisch abzufragen.<br />
CAD-Daten, elektrische<br />
Eigenschaften und Bestellung.<br />
Einfach QR-Code scannen.<br />
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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
02<br />
Aufprallkopf<br />
Kolbenstange<br />
Rückstellfeder<br />
Festanschlag<br />
TUNING<br />
FÜR DEN<br />
STOSSDÄMPFER<br />
Dichtungspaket<br />
Führungslager<br />
Membranspeicher<br />
Nutmutter aus Edelstahl<br />
Kolbenring<br />
Kolben<br />
Druckhülse mit Drosselbohrungen<br />
Außenkörper aus Edelstahl<br />
Wenn es Kundenanwendungen erfordern, können wir<br />
unseren Stoßdämpfern dank ihres einzigartigen Aufbaus<br />
und unseres langjährigen Know-hows ein regelrechtes<br />
Tuning zukommen lassen und die sehr große Bandbreite<br />
der Standardlösungen kundenspezifisch erweitern. Das<br />
Innenleben vieler anderer Industriestoßdämpfer ermöglicht<br />
dies rein technisch nicht.<br />
DIPL.-ING. (FH) JÖRG KÜCHMANN, Forschungs- und<br />
Entwicklungsabteilung, ACE Stoßdämpfer GmbH<br />
massiver Körper ohne Sicherungsring<br />
02 Aufbau und Innenleben von<br />
ACE-Magnum-Industriestoßdämpfern<br />
03 Selbsteinstellende Magnum-Dämpfer der Produktfamilie<br />
MC33V4A-MC64V4A aus Edelstahl von ACE finden vor allem Gebrauch<br />
in der Lebensmittel-, Medizin-, Elektro- und Offshore-Industrie<br />
03<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
gleichbare Ergebnisse. Wenn es aber auf hochwertige und kundenspezifische<br />
Lösungen mit dem gewissen Extra bei der Leistung ankommt,<br />
bietet ACE entscheidende Vorteile. Das dort vorhandene<br />
Know-how bezüglich anpassbarer Druckhülsen ist es, was anwendungsspezifische<br />
Bohrungen für Leistungssteigerungen ermöglicht.<br />
So erhöhen die Spezialisten von ACE bei Bedarf in enger<br />
Abstimmung mit Vertriebspartnern und Kunden die sonst standardmäßig<br />
zu erzielende Aufprallgeschwindigkeit um das 2,5 - fache<br />
und die für Dämpfer von der Stange sonst zulässige Taktung sogar<br />
um den Faktor <strong>10</strong>. „Dafür haben wir die Hübe verkürzt, den Magnum-Dämpfer<br />
mit einer stärkeren Rückstellfeder ausgestattet, die<br />
Anzahl der Drosselbohrungen angepasst und den Ölrückfluss<br />
optimiert“, verrät Jörg Küchmann aus der Forschungs- und Entwicklungsabteilung.<br />
Sonderlösungen für Bestands- und Neukunden oder in Abstimmung<br />
mit Forschungsabteilungen werden bei ACE regelmäßig verwirklicht.<br />
Um möglichst vielen Konstrukteuren die Möglichkeit zu<br />
geben, von der vorteilhaften Technik zu profitieren, bietet ACE<br />
neben Dämpfern aus Tenifer gehärtetem Stahl unter anderem auch<br />
Modelle aus Edelstahl an. Diese sind prädestiniert für Anwendungen<br />
mit hohen Anforderungen durch Hygienerichtlinien wie etwa<br />
in der Medizintechnik oder der Lebensmittelindustrie. Außerdem<br />
haben die Stoßdämpferexperten spezielle Ausführungen für besonders<br />
hohe und niedrige Temperaturen sowie ein reichhaltiges<br />
Angebot an Zubehör und Anbauteilen im Portfolio. Dies erleichtert<br />
unter anderem die Integration in bestehende Konstruktionen. Zum<br />
Gesamtpaket gehört laut Ingenieur Küchmann ein außergewöhnlicher<br />
Service. Auf diese Weise profitieren Kunden von Weiterentwicklungen.<br />
Abgerundet wird das Angebot durch die interaktiven<br />
Webseiten, auf denen zahlreiche Berechnungsprogramme, auch für<br />
die schnelle Eigenauswahl optimaler Klein- und Industriestoßdämpfer<br />
sowie ein angeschlossener Online-Shop zur Verfügung<br />
stehen.<br />
Bilder: ACE Stoßdämpfer GmbH<br />
www.ace-ace.de<br />
42 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
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Nr. 8 | September <strong>2020</strong><br />
OPTIMAL GESICHERT<br />
Maßgefertigte Klemmringe von KBK<br />
Mehr dazu auf Seite 5<br />
IMPRESSUM<br />
HERAUSGEBER<br />
Köhler + Partner GmbH<br />
Brauerstraße 42<br />
21244 Buchholz i.d.N.<br />
Tel.: +49 4181 92892-0<br />
Fax: +49 4181 92892-55<br />
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GESCHÄFTSFÜHRUNG<br />
Jan Phillip Köhler, Julia Köhler-Cordes<br />
BILDNACHWEIS<br />
Archiv, Köhler + Partner GmbH<br />
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SIEB & MEYER BIETET ERWEITERTE<br />
ENTWICKLUNGSPLATTFORM<br />
Servoverstärker SD3 erlaubt schnelle<br />
Umsetzung von Schraubanwendungen<br />
Mit dem SD3 bietet SIEB & MEYER eine Lösung für komplexe<br />
Antriebsaufgaben wie zum Beispiel das servomotorische<br />
Schrauben. Für diesen Einsatzbereich sind nun zusätzliche<br />
Funktionen in der Engineering-Software verfügbar, sodass sich<br />
EC-Schraubsteuerungen noch schneller realisieren lassen.<br />
SIEB & MEYER hat die bestehende Funktionsbibliothek des<br />
SD3-Software Development Kits (SDK) um Basisfunktionen<br />
für komplexe Schraubabläufe erweitert. Zusätzlich können<br />
Kunden Templates nutzen, mit denen sich schraubspezifische<br />
Anzeige- bzw. Bedienoberflächen einfach erstellen lassen<br />
– und zwar plattformübergreifend für Windows, Raspberry-PI<br />
und DisplayLink-USB2-Anzeigemodule. Das bedeutet,<br />
dass für Hersteller von Schraubsystemen jetzt eine<br />
komplette Entwicklungsplattform bereitsteht: Sie umfasst<br />
die Antriebs-und Steuerungselektronik, die relevanten Toolschnittstellen<br />
und die passende Systemsoftware.<br />
Der SD3 von SIEB & MEYER ist ein intelligenter Servoverstärker<br />
in verschiedenen Leistungsklassen bis 55 kVA,<br />
der sich kundenspezifisch flexibel anpassen lässt.<br />
Neben einer offenen Systemarchitektur überzeugt die<br />
Lösung auch mit einem integrierten Web-Server und frei<br />
programmierbaren Steuerungsfunktionen. Mit Hilfe von<br />
Funktionsbibliotheken können Anwender Funktionen, die<br />
ihre Kernkompetenzen abdecken, komplett eigenständig<br />
realisieren und ihr Know-how wirkungsvoll schützen. Für<br />
den Servoverstärker SD3 sind Optionsmodule für eine<br />
ProfiNet- und eine EtherCAT-Master-Schnittstelle sowie<br />
für die Feldbus-Schnittstellen CANopen, EtherCAT (CoE),<br />
Modbus und EtherNet/IP erhältlich, die vielfältige Anwendungsmöglichkeiten<br />
erschließen.<br />
SIEB & MEYER AG<br />
Auf dem Schmaarkamp 21 | 21339 Lüneburg | Tel.: +49 4131 203-0<br />
info@sieb-meyer.de | www.sieb-meyer.de<br />
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ZUVERLÄSSIGE FIXIERUNG<br />
VON STANGEN UND<br />
PNEUMATIKZYLIN<strong>DER</strong>N<br />
Die PClamp von HEMA klemmt Kolbenstangen<br />
mit großer Kraft<br />
Das pneumatische Klemmsystem PClamp von HEMA<br />
wurde speziell für die kraftschlüssige Fixierung von<br />
Kolbenstangen in Pneumatikzylindern entwickelt<br />
und zeichnet sich durch seine hohe Klemm- und<br />
Haltekraft aus. Aufgrund seines modularen Aufbaus,<br />
der den Einsatz von bis zu vier Klemmeinheiten in<br />
einer PClamp ermöglicht, lassen sich die Klemmkräfte<br />
variieren.<br />
Das Wirkprinzip der PClamp ist einfach, aber sehr<br />
effektiv: Bei einem Ausfall der Pneumatik klemmt<br />
das System sofort und sichert die Anwendung mit<br />
großer Kraft. Erst durch Druckbeaufschlagung wird<br />
die Klemmung wieder aufgehoben. Dadurch ist das<br />
Klemmsystem Fail Safe.<br />
Die PClamp ist in drei Ausführungen erhältlich:<br />
Die PClamp N wurde für lineare und rotatorische<br />
Belastungen konzipiert, die Version PClamp ISO für<br />
den Einsatz an Normzylindern und die PClamp E<br />
für Anwendungen mit begrenztem Bauraum oder<br />
Einsatzbereiche, in denen geringere Haltekräfte<br />
benötigt werden.<br />
Die Vorteile der HEMA PClamp:<br />
- Pneumatische Klemmung<br />
- Hohe Klemmkräfte<br />
- Automatische Klemmung bei Pneumatikausfall<br />
- Geringere Systemkosten als Hydraulik<br />
- Montagefreundlich<br />
- Kompakte Bauweise<br />
Technische Daten PClamp:<br />
- für Stangen von 12 bis 40 mm Durchmesser<br />
- für Betriebsdrücke von 4 und 6 bar<br />
- Haltekräfte von bis zu 36.000 N<br />
- Haltemomente von bis zu 720 Nm (bei 6 bar)<br />
HEMA MASCHINEN- UND APPARATESCHUTZ GMBH<br />
Am Klinggraben 2 | 63500 Seligenstadt | Tel.: +49 6182 773-0<br />
info@hema-group.com | www.hema-group.com<br />
MN 3
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AUF DEM PRÜFSTAND<br />
lifgo ® 5.3 Zahnstangengetriebe im Flugzeugbau<br />
In Flugzeugen können starke Schwingungen den Komfort<br />
und die Sicherheit der Passagiere beeinträchtigen.<br />
Feder-Dämpferelemente sollen die Vibrationen deutlich<br />
verringern und eine leichtere Bauweise der Kabine<br />
ermöglichen. Bei der Erforschung der Bauteile spielt das<br />
Zahnstangengetriebe lifgo ® 5.3 von LEANTECHNIK eine<br />
wichtige Rolle.<br />
Das Zahnstangengetriebe wird bis zu 30 Mal pro Sekunde nach<br />
links und rechts geschwenkt. Es erzeugt eine rotatorische,<br />
sinusförmig gesteuerte oszillierende Bewegung des Prüflings.<br />
Momente von bis zu <strong>10</strong>0 Nm wirken dabei auf die Impedanz-Elemente<br />
ein – in Frequenzen von bis zu 30 Hz und in<br />
einem Winkel von ±30°. Die hohen Kräfte sorgen so für eine<br />
Belastung der Dämpfungselemente, die der Realität ziemlich<br />
nahekommt.<br />
Um auf dem Prüfstand reale mechanische Eigenschaften<br />
abzubilden, werden Impedanz-Elemente entwickelt, deren<br />
Steifigkeits- und Dämpfungsverhalten sich an den jeweiligen<br />
Testfall anpassen lässt. Bei der Konstruktion eines Teststandes<br />
verwendeten Wissenschaftler das lifgo ® 5.3 Zahnstangengetriebe<br />
von LEANTECHNIK. Sie wählten die Excenter-Ausführung<br />
mit individuell einstellbarem Zahnflankenspiel zur Übersetzung<br />
einer translatorischen Bewegung der Hydraulikzylinder<br />
in eine rotatorische Bewegung.<br />
Die Vorteile des Getriebes:<br />
- es ist flexibel für jedes Testszenario einstellbar<br />
- es kann selbst bestimmt werden, wie das<br />
Zahnflankenspiel eingestellt und welche<br />
Präzision benötigt wird<br />
- es nimmt Hubkräfte von bis zu 15.900 N auf<br />
- es überträgt Drehmomente von bis zu 477 Nm<br />
LEANTECHNIK AG<br />
Im Lipperfeld 7c | 46047 Oberhausen | Tel.: +49 208 495 25-0<br />
info@leantechnik.com | www.leantechnik.com<br />
MN 4
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BAUTEILE SICHER AUF<br />
<strong>DER</strong> WELLE FIXIEREN<br />
KBK Antriebstechnik hat sein Produktprogramm um Klemmringe erweitert. Das<br />
Unternehmen bietet als einziger Hersteller nicht nur Standardgrößen an, sondern<br />
auch individuell angepasste Ausführungen mit der kompletten Auslegung.<br />
Klemmringe hat KBK schon immer<br />
gefertigt – bisher allerdings nur als Bestandteil<br />
der eigenen Kupplungen. Jetzt<br />
gibt es das Maschinenelement bei den<br />
Klingenberger Antriebstechnik-Spezialisten<br />
auch als eigenständiges Produkt.<br />
Die Idee dazu kam von den Kunden:<br />
„Viele von ihnen finden am Markt keine<br />
Klemmringe, die ihren Anforderungen<br />
entsprechen“, so KBK-Geschäftsführer<br />
Dipl.-Ing FH Sven Karpstein. „Da wir<br />
Spezialisten für Sonderlösungen sind,<br />
lag die Entscheidung nahe.“<br />
KBK liefert ab sofort ein- und zweiteilige<br />
Klemmringe aus brüniertem<br />
Stahl und Edelstahl. Die Klemmringe<br />
werden auf Wunsch mit Passfedernuten<br />
ausgestattet, mit individuellen<br />
Bohrungen versehen und sind darüber<br />
hinaus in verschiedenen Verhältnissen<br />
von Außen- zu Innendurchmesser lieferbar.<br />
„Das gibt es bei den großen Anbietern<br />
nicht“, so Karpstein. „Wir sind in<br />
der Bauteilgestaltung deutlich flexibler<br />
als unsere Wettbewerber.“<br />
Die Klemmringe lassen sich zur<br />
Sicherung von Bauteilen auf Vollwellen<br />
ebenso einsetzen wie zur Drehmomentübertragung<br />
auf Hohlwellen.<br />
Ein weiteres Anwendungsgebiet sind<br />
spielfreie Servogetriebe: Durch die<br />
Erweiterung des Produktprogramms<br />
von KBK können Getriebehersteller<br />
jetzt alle Anbindungsmöglichkeiten mit<br />
Komponenten der Antriebsspezialisten<br />
aus Klingenberg realisieren.<br />
KBK bietet als erster Hersteller auch<br />
eine komplette Klemmring-Kalkulation<br />
an. Die Maschinenelemente lassen sich<br />
somit optimal an die Anforderungen<br />
der jeweiligen Anwendung anpassen.<br />
NEU<br />
Klemmringe<br />
jetzt auch als<br />
eigenständiges<br />
Produkt!<br />
KBK ANTRIEBSTECHNIK GMBH<br />
Unterlandstrasse 46 | 63911 Klingenberg am Main | Tel.: +49 9372 94061-0<br />
info@kbk-antriebstechnik.de | www.kbk-antriebstechnik.de<br />
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KNOW-HOW RUND UM<br />
DEN MASCHINENBAU<br />
Als Hersteller und Lieferant von mehr als 60.000 Norm- und<br />
Bedienteilen ist norelem Experte auf diesem Gebiet. Um<br />
sein fundiertes Wissen weiterzugeben, bietet das Unternehmen<br />
Konstrukteuren und Ingenieuren ein individuelles und<br />
kostenfreies Schulungsprogramm im Rahmen der norelem<br />
ACADEMY an.<br />
Neben praxisorientierten Produktschulungen stehen mit dem<br />
norelem ACADEMY Trainingscenter auch Online-Schulungen<br />
zu Neuheiten, speziellen Produktgruppen oder Anwendungen<br />
zur Verfügung. Die digitale Wissensdatenbank enthält zudem<br />
detaillierte Erklärungen zu Funktionen und Eigenschaften der<br />
Normteile sowie Anwendungsbeispiele und Best-Practice-<br />
Videos.<br />
Online und interaktiv<br />
Im norelem ACADEMY Trainingscenter erhalten Kunden<br />
und Konstrukteure tiefergehendes Produktwissen – vom<br />
5-Achs-Spanner bis hin zum Kugelgewindetrieb:<br />
- produktspezifische Mikro-Lerneinheiten<br />
- technische Zeichnungen, Beschreibungen und Videos<br />
- von überall aus und zu jeder Zeit abrufbar<br />
- über die norelem ACADEMY App kostenfrei erhältlich<br />
Produktschulungen<br />
Für Schulungen vor Ort mit bis zu 15 Teilnehmern kommt der<br />
norelem SHOWTRUCK als mobiler Schulungsraum sogar direkt<br />
vor die Tür und vermittelt:<br />
- Wissen zum Konstruieren mit Normteilen<br />
Darüber hinaus finden technische Schulungen von norelem<br />
auch direkt im Unternehmen statt. Konstruktionsthemen wie<br />
Betriebsfestigkeit, Getriebeauslegungen oder FEM-Grundlagen<br />
stehen darin im Mittelpunkt.<br />
- Know-how direkt aus dem Maschinenbau<br />
- Anwendungsbeispiele aus der Praxis<br />
norelem NORMELEMENTE GMBH & CO. KG<br />
Volmarstrasse 1 | 71706 Markgröningen | Tel.: +49 7145 206-0<br />
info@norelem.de | www.norelem.de<br />
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ANWENDUNGS-<br />
SPEZIFISCHES<br />
SORTIMENT<br />
Wälzlager für die Antriebstechnik:<br />
Über <strong>10</strong>0 Jahre Kompetenz<br />
In der Antriebstechnik werden<br />
vielfältige Anforderungen an Wälzlager<br />
gestellt: Sie müssen hohe<br />
Drehzahlen und Lasten unterstützen,<br />
möglichst geräuscharm sein<br />
und hohen Temperaturen widerstehen<br />
können. Um für die jeweilige<br />
Anwendung das technisch wie<br />
wirtschaftlich optimale Produkt<br />
zu finden, unterstützt die Findling<br />
Wälzlager GmbH ihre Kunden mit<br />
fundierter Beratung.<br />
© Adobe Stock – Sergey Ryzhov<br />
Xspeed-Lager für hohe Drehzahlen<br />
Rillenkugellager, Kegelrollenlager, Schrägkugellager, Pendelund<br />
Zylinderrollenlager, Axiallager und Nadellager: Die Liste<br />
der Wälzlagertypen, die in der Antriebstechnik zum Einsatz<br />
kommen, ist lang. Im Sortiment der Findling Wälzlager<br />
GmbH finden sich all diese Produkte und noch mehr – das<br />
Portfolio umfasst über 35.000 unterschiedliche Lagertypen<br />
in unzähligen Ausführungen. Zudem fertigt Findling Wälzlager<br />
auch Sonderlösungen nach Kundenwunsch an. Für die<br />
Antriebstechnik eignen sich zum Beispiel die Xspeed-Lager,<br />
die zur Produktfamilie ABEG ® -eXtreme Serie für Leistungsanforderungen<br />
jenseits des Standards gehören. Einsatzbereiche<br />
für die Xspeed-Lager sind insbesondere Elektromotoren,<br />
Pumpen, Verdichter, Ventilatoren, Drehgeber<br />
oder Klimaanlagen. Auch in der Medizintechnik oder bei<br />
besonders leisen Antrieben für Treppenlifte und Schnelllauftore<br />
kommen sie zum Einsatz. Da in diesem Segment<br />
die Laufeigenschaften eine besondere Rolle spielen, erfüllen<br />
Xspeed-Lager höchste Ansprüche an die Oberflächengüte<br />
und die Lagerluft, die Dichtungstechnik und die Befettung.<br />
Schadensanalyse von Wälzlagern<br />
Die Schadensanalyse gehört zum Dienstleistungsportfolio<br />
von Findling Wälzlager. Als unabhängiger Partner erforschen<br />
die Experten die Ursachen der Schäden und helfen bei der<br />
Behebung der Probleme. Ein Praxisbeispiel: Ein auf Antriebstechnik<br />
spezialisiertes Unternehmen hatte Rillenkugellager<br />
eines Markenherstellers bezogen. Beim Dauertest ereignete<br />
sich dann in zwei Fällen bereits nach ca. 5.000 Betriebsstunden<br />
ein Wälzlagerschaden. Das Unternehmen beauftragte<br />
Findling Wälzlager mit einem Schadensgutachten<br />
inklusive Verbesserungsvorschlägen. Das Ergebnis der Untersuchung<br />
und detaillierter Fettanalyse: Im vorliegenden Fall<br />
wurde die Passung falsch gewählt; zudem lag eine konstruktionsbedingte<br />
Kontamination des Schmierfetts vor. Mit der<br />
Beseitigung dieser Mängel konnten die Tests erfolgreich abgeschlossen<br />
werden.<br />
Weitere Informationen finden Sie unter:<br />
www.findling.com/antriebstechnik<br />
FINDLING WÄLZLAGER GMBH<br />
Schoemperlenstr. 12 | 76185 Karlsruhe | Tel.: +49 721 55999-0<br />
info@findling.com | www.findling.com<br />
MN 7 MN 7
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RK ROSE+KRIEGER BRINGT<br />
DIE MESSE ZUM KUNDEN<br />
Entdecken Sie die virtuellen Messeräume zu den Themen<br />
Linear-, Profil- und Verbindungstechnik<br />
„Wenn Interessenten und Kunden nicht<br />
auf Messen gehen können, müssen wir eben<br />
die Messe zu ihnen bringen“, dachten sich<br />
die Mindener Spezialisten für Linear-, Verbindungs-<br />
und Profilmontage-Technik angesichts<br />
der Corona-Pandemie und entwickelten einen<br />
virtuellen Messerundgang. In zwei thematisch<br />
getrennten Messeräumen können Besucher<br />
sich eingehend über das umfassende Portfolio<br />
der Linear-, Profil- und Verbindungstechnik von<br />
RK Rose+Krieger informieren. Anklickbare Textund<br />
Videoinformationen liefern nähere Erläuterungen<br />
zu jedem Produkt.<br />
Bislang sind virtuelle Rundgänge durch real<br />
existierende Räume vorwiegend aus Möbelhäusern,<br />
Museen und der Immobilienbranche<br />
bekannt. Für ähnliche Präsentationen im<br />
industriellen Umfeld werden dagegen in der<br />
Regel lediglich gerenderte Produkt- oder Anwendungsdarstellungen<br />
genutzt. Anders bei<br />
RK Rose+Krieger. Die Mindener verwandelten<br />
ihren werkseigenen Ausstellungsraum in zwei<br />
Messeräume, durch die sich der Besucher per<br />
Mausklick intuitiv bewegen kann. Ein Raum<br />
wurde mit den Messeexponaten aus dem<br />
Bereich Lineartechnik bestückt, der andere ist<br />
der Profil- und Verbindungstechnik gewidmet.<br />
Besucher können sich mit einem 360°-Schwenk<br />
einen Überblick über die Räume verschaffen<br />
und nah an die einzelnen Exponate herantreten.<br />
Durch einen weiteren Klick auf markierte<br />
Infopunkte öffnen sich Textfenster mit ersten<br />
Informationen und weiterführenden Links zu<br />
Katalogseiten und Videoeinspielern.<br />
Übrigens: Für die Nutzung via PC oder<br />
mobilem Endgerät ist lediglich ein Internetzugang<br />
erforderlich – eine gesonderte<br />
App wird nicht benötigt.<br />
360°<br />
Virtueller<br />
Messerundgang<br />
bei RK Rose+Krieger:<br />
www.rk-rose-krieger.com/<br />
deutsch/aktuelles/<br />
virtuelle-messe/<br />
RK ROSE+KRIEGER GMBH<br />
Potsdamer Str. 9 | 32423 Minden | Tel.: +49 571 9335-0<br />
info@rk-online.de | www.rk-rose-krieger.com<br />
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VARIANTENREDUZIERUNG<br />
UND ENERGIEEFFIZIENZ IN<br />
<strong>DER</strong> INTRALOGISTIK<br />
NORD DRIVESYSTEMS erstellt individuell zugeschnittene<br />
Antriebslösungen für Intralogistikanwendungen auf Basis<br />
des LogiDrive-Konzeptes<br />
Individuell zugeschnittene Antriebskonzepte auf Basis der Systemlösung<br />
LogiDrive von NORD DRIVESYSTEMS ermöglichen<br />
einen optimalen Kompromiss zwischen Energieeffizienz und<br />
Variantenreduzierung und bewähren sich insbesondere in großen<br />
Intralogistikprojekten für Flughäfen oder Paketzentren, wo<br />
Antriebseinheiten in hohen Stückzahlen installiert werden.<br />
NORD DRIVESYSTEMS erstellt individuell zugeschnittene<br />
Antriebslösungen für Intralogistikanwendungen auf Basis<br />
des LogiDrive-Konzeptes. Das LogiDrive-Konzept ist ein<br />
energieeffizientes, servicefreundliches und standardisiertes<br />
Baukastensystem. LogiDrive-Antriebe bestehen aus einem<br />
energieeffizienten Permanentmagnet-Synchronmotor mit Nennleistungen<br />
von bis zu 5,5 kW, einem zweistufigen Kegelstirnradgetriebe<br />
sowie einem motornah installierten NORDAC<br />
LINK-Frequenzumrichter. Das gesamte System ist modular<br />
aufgebaut, sodass alle Komponenten der Antriebstechnik<br />
individuell gewartet werden können. Und mit dem aktuell<br />
neuen IE5+ Synchronmotor von NORD DRIVESYSTEMS<br />
Vorteile des LogiDrive-Konzeptes:<br />
- Variantenreduzierung dank Standardisierung<br />
- Plug & Play-Technik<br />
- einfache Wartung / servicefreundlich<br />
- kompaktes, platzsparendes Design<br />
- 25 % Gewichtsersparnis dank leichtem Aluminiumgehäuse<br />
- hohe Überlastfähigkeit möglich<br />
können Energieeffizienz und Variantenreduzierung des<br />
LogiDrive-Konzeptes nochmals optimiert werden. Die<br />
standardisierten Getriebemotorvarianten sind hocheffizient,<br />
dank Plug-and-Play-Technik extrem wartungsfreundlich und<br />
bewirken eine deutliche Reduzierung des Ersatzteilvorrats.<br />
GETRIEBE + MOTOR + UMRICHTER = <strong>DER</strong> ANTRIEB.<br />
GETRIEBEBAU NORD GMBH & CO. KG<br />
Getriebebau-Nord-Straße 1 | 22941 Bargteheide | Tel.: +49 4532 289-0<br />
info@nord.com | www.nord.com<br />
MN 9
ANZEIGE<br />
FLÜSSIGKEITSKÜHLKÖRPER<br />
VOM SPEZIALISTEN CTX<br />
Aktive Kühlung von Hochleistungselektronik<br />
Moderne Hochleistungselektronik erzeugt bei hoher Leistung<br />
auf kleinstem Raum hohe Verlustleistung, die schnell und sicher<br />
abgeführt werden muss, um eine zuverlässige Funktionsfähigkeit<br />
und lange Lebensdauer der Elektronik zu gewährleisten. Für Anwendungen,<br />
bei denen passive oder lüftergestützte Kühllösungen<br />
an ihre Grenzen stoßen, bietet CTX anwendungsspezifische,<br />
effiziente Flüssigkeitskühlkörper an, insbesondere für Applikationen<br />
in den Bereichen Elektromobilität, Bahntechnik, Medizintechnik,<br />
Telekommunikation und Erneuerbare Energien. Direkt<br />
am Hotspot montiert, transportieren die kompakten, leistungsstarken<br />
Kühlkörper die Wärme zügig ab.<br />
Das Prinzip der Flüssigkeitskühlung ist immer gleich: Wasser,<br />
Glykol oder Öl fließen durch Rohre aus Kupfer, Aluminium oder<br />
Edelstahl im Inneren einer Aluminium- oder Kupferplatte und<br />
transportiert die Wärme schnell ab. Aufgrund der schnellen Abführung<br />
der Verlustleistung kommen Flüssigkeitskühlkörper mit<br />
sehr geringen Übertragungsflächen aus. Das ermöglicht eine<br />
sehr kompakte Bauweise, wobei das Kühlkörper-Design an die<br />
jeweilige Anwendung angepasst wird.<br />
CTX bietet für jede Applikation den passenden Flüssigkeitskühlkörper:<br />
Lieferbar sind anwendungsspezifische Systeme mit Kühlplatten<br />
aus Kupfer oder Aluminium und eingelegten Rohren aus<br />
Kupfer oder Edelstahl sowie mit extrudierten oder kernlochgebohrten<br />
Kühlkanälen. Auch Flüssigkeitskühlkörper, deren Oberund<br />
Unterplatte mittels Reibrührschweißen verbundenen sind,<br />
sowie Varianten aus hochtemperaturverlötetem Aluminium –<br />
wahlweise mit integrierten Turbulatoren – sind erhältlich. Speziell<br />
für den Volumenbereich bieten sich Druckgusskühlkörper mit<br />
eingepressten oder integrierten Kühlrohren an.<br />
Vorteile auf einen Blick<br />
- Extrem hohe Leistungsdichte<br />
- Bis zu 25 % effektiver als lüftergestützte Kühllösungen<br />
- Geringe Übertragungsfläche<br />
- Wirkung direkt am Hotspot<br />
- Applikationsspezifische Fertigungsverfahren<br />
CTX THERMAL SOLUTIONS GMBH<br />
Lötscher Weg <strong>10</strong>4 | 41334 Nettetal | Tel.: +49 21 53 7 37 4-0<br />
info@ctx.eu | www.ctx.eu<br />
MN <strong>10</strong>
FLEXIBLER 5-ACHS-SPANNER MIT ZWEI FUNKTIONEN<br />
Das Heinrich Kipp Werk hat den bewährten 5-Achs-<br />
Spanner kompakt weiterentwickelt: Kippflexx ist<br />
eine vielseitige Lösung für 5-Achs-Fräsmaschinen, die<br />
sich sowohl für die Rohteil- als auch für die Niederzugspannung<br />
einsetzen lassen. Die patentierte<br />
Niederzugfunktion eignet sich vor allem für vorbearbeitete<br />
Werkstücke. Dank des symmetrischen<br />
Aufbaus des Spanners zentriert sich das Werkstück<br />
immer mittig – eine hohe Wiederholgenauigkeit ist<br />
gewährleistet. Zudem lässt sich das System wie ein<br />
Standard-Schraubstock einsetzen: Bei der Rohteilspannung kommen Spannbacken mit<br />
Pins zum Einsatz, die sich formschlüssig in das Material drücken, sodass ein zeitintensives<br />
Vorprägen entfällt. Eine Auflagehöhe von 180 mm gewährleistet die optimale<br />
Zugänglichkeit für das Werkzeug auf 5-Achs-Fräsmaschinen. Eine Flachführung sorgt für<br />
mehr Stabilität und Steifigkeit des Spannsystems, das die hohe Spannkraft von 52 kN<br />
erreicht. Für den Spannbereich auf einer Grundplatte benötigt der Anwender drei<br />
Adapterwellen und eine Verlängerungswelle. Mit einer weiteren Grundplatte und<br />
weiteren Verlängerungswellen kann der Spannbereich wesentlich erweitert werden.<br />
Kippflexx eignet sich zur Montage auf Maschinentischen mit T-Nuten oder Gewindebohrungen.<br />
Die Mittenbohrung sorgt für eine zentrische Ausrichtung. Die Grundplatte<br />
ist mit Ausrichtnuten in Längs- und Querrichtung ausgestattet. Der 5-Achs-Spanner<br />
lässt sich aber auch auf beliebige Rasterelemente sowie direkt auf Nullpunkt-Spannsysteme<br />
aufbringen. Dabei sorgt die Spannphysik mit intelligenter Kraftverteilung dafür,<br />
dass sich nur geringe Drehmomente auf den Maschinentisch übertragen.<br />
www.kippwerk.de<br />
KLEINSTE KOMPONENTEN AUS TECHNISCHER KERAMIK<br />
Sembach Technical Ceramics fertigt seit kurzem<br />
auch kleinste Komponenten aus technischer Keramik<br />
im Mikrospritzgussverfahren. Von Mikrospritzguss<br />
spricht man bei Komponenten, deren<br />
Gewicht ca. zwischen 0,01 und 0,5 g liegt.<br />
Manche Teile sind so klein, dass sie nur mithilfe<br />
einer Lupe zu erkennen sind. Gefragt sind Teile,<br />
die im Mikrospritzgussverfahren hergestellt<br />
werden, beispielsweise in der Medizingerätetechnik.<br />
Gerade die Fertigung medizinischer Komponenten unterliegt sensiblen Anforderungen,<br />
insbesondere, wenn es um Komponenten an medizinischen Geräten geht, die im<br />
direkten Kontakt zum Körpergewebe stehen. Hier lässt sich die spezielle Eignung des<br />
Werkstoffs Keramik herausstellen, der besonders biokompatibel, korrosionsbeständig<br />
und verschleißfest ist. Mit der strengen Zertifizierung nach IATF 16949, über die<br />
Sembach verfügt, ist das Unternehmen bestens aufgestellt.<br />
www.sembach.de<br />
FLINK AUSGEWECHSELT: FÜHRUNGSSÄULE<br />
MIT KONISCHEM SCHAFT<br />
Meusburger bringt Führungssäulen mit konischem Schaft auf den Markt, die sich direkt<br />
auf dem Stanzautomat bzw. in der Fertigung austauschen lassen. Bei der Demontage<br />
muss nur eine seitliche Kraft aufgebracht werden. Wenn eine Führungssäule mit Bund<br />
direkt auf der Maschine ausgewechselt werden soll, sind mitunter große Kraftanstrengungen<br />
erforderlich, um die Säule aus der Bohrung heraus zu ziehen. Führungssäulen<br />
mit konischem Schaft hingegen vereinfachen das Lösen aus der Haltebuchse. Sie können<br />
zudem für Dauerläufer genutzt werden, bei denen die Führungssäule häufig zu wechseln<br />
ist. Laufruhe beim Stanzen wird über die Oberflächengüte Ra 0,1 und eine h3-Passung<br />
des Führungsdurchmessers erreicht. In Verbindung mit der Säulenhaltebuchse<br />
konisch E 5061 lässt sich die Führungssäule E 5060 mit den SV-Standardgestellen und<br />
SH-Zweisäulengestellen von Meusburger kombinieren. Sie sind ab Lager erhältlich.<br />
www.meusburger.com<br />
MEORGA<br />
MSR-Spezialmessen<br />
Prozess- u. Fabrikautomation<br />
Fachmesse für<br />
Prozess- und Fabrikautomation<br />
+<br />
Messtechnik<br />
Steuerungstechnik<br />
Regeltechnik<br />
Automatisierungstechnik<br />
Prozessleitsysteme<br />
Fachvorträge<br />
Der Eintritt zur Messe und die Teilnahme<br />
an den Fachvorträgen ist für die Besucher<br />
kostenlos.<br />
Für die Wirtschaftsregionen<br />
Rhein-Ruhr + Rheinland<br />
Bochum<br />
04.11.<strong>2020</strong><br />
8.00 bis 16.00 Uhr<br />
RuhrCongress Bochum<br />
Stadionring 20<br />
44791 Bochum<br />
Hygieneschutzkonzept<br />
Aktuelle Informationen zu unserem<br />
im Internet unter: www.meorga.de<br />
MEORGA-Messen in 2021:<br />
Halle (Saale) - 14.04.2021<br />
Hamburg - 09.06.2021<br />
Ludwigshafen - 15.09.2021<br />
Landshut - 27.<strong>10</strong>.2021<br />
www.meorga.de<br />
MEORGA GmbH - Sportplatzstr. 27 - 66809 Nalbach<br />
Telefon 06838 8960035 - info@meorga.de
SPECIAL<br />
3D-DRUCK<br />
SPECIAL
3D-DRUCK<br />
MÖGLICHKEITEN<br />
AUSSCHÖPFEN<br />
Flexibilität in der Fertigung, Materialeinsparungen,<br />
Leichtbau, schnelle Verfügbarkeit<br />
von Prototypen, … – die additive Fertigung<br />
eröffnet vielfältige neue Möglichkeiten.<br />
Um diese Potenziale optimal ausschöpfen zu<br />
können, sind Vernetzung und abgestimmte<br />
Softwaretools gefragt.<br />
In der additiven Fertigung werden Produkte und Bauteile auf<br />
Basis digitaler Konstruktionsdaten in einem 3D-Drucker durch<br />
einen schichtweisen Materialaufbau erzeugt. Voraussetzung dafür,<br />
dass dies bestmöglich gelingt, sind ein optimales Zusammenwirken<br />
von modernen Maschinen, intelligenter Vernetzung über<br />
eine cloudbasierte Plattform, wie der 3DExperience Plattform von<br />
Dassault Systèmes sowie ausgereifte Verfahren für 3D-Druck.<br />
FLEXIBEL KUNDENWÜNSCHE ERFÜLLEN<br />
Ein Vorteil additiver Fertigung, der speziell die Arbeit des Konstrukteurs<br />
maßgeblich verändert hat, ist die flexible und im Vergleich zu<br />
konventioneller Fertigung kostengünstige Erstellung von Prototypen<br />
oder Einzelteilen. Die Time-to-Market verkürzt sich enorm.<br />
Unternehmen können die Wünsche ihrer Kunden optimal berücksichtigen.<br />
Vor allem die Konsumgüterbranche kann von dieser<br />
Technologie profitieren. Die Schuhmarke Ecco startete mit Quant-<br />
U Ecco ein Personalisierungsprojekt, das 3D-Scan und 3D-Druck<br />
kombiniert. Kunden können in ausgewählten Läden ihre Füße<br />
vermessen lassen und dadurch die Passform des Schuhs ideal<br />
konfigurieren. Im Anschluss wird das personalisierte Schuhmodell<br />
schnell angefertigt – und das direkt vor Ort.<br />
Diese Flexibilität kommt Unternehmen auch bei der Herstellung<br />
von aufwändigen Prototypen oder Ersatzteilen zu Gute. Denn sie<br />
können dank additiver Fertigung in kurzer Zeit und flexibel in<br />
Kundennähe produzieren. Fertigt ein Unternehmen üblicherweise<br />
in Europa, benötigt aber ein Ersatzteil in Indien, so lässt sich dieses<br />
problemlos per 3D-Druck vor Ort produzieren. Das bedeutet nicht<br />
nur mehr Kundennähe, sondern trägt zudem zu einer Senkung der<br />
Transportkosten bei.<br />
Autoren: Michel Krause und Andreas Spieler,<br />
Industry Consultants und 3D-Druck-Experten,<br />
Dassault Systèmes, München<br />
MATERIAL EINSPAREN UND<br />
GEWICHT REDUZIEREN<br />
Ein Vorteil, der mittels 3D-Druck erschlossen werden kann, ist die<br />
Einsparung von wertvollen Materialien. Im Rahmen einer Topologie-<br />
Optimierung mithilfe von Softwaretools können Unternehmen<br />
gezielt die Verwendung der Baustoffe anpassen und verbessern. Das<br />
reduziert die Menge an Restmaterial erheblich, die bei der konventionellen<br />
Fertigung anfällt – etwa bei der Verwendung von Metallen.<br />
Denn dabei wird das Bauteil üblicherweise aus einem großen Block<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 55
SPECIAL<br />
3D-DRUCK<br />
herausgefräst. Entsprechend viel Restmaterial bleibt nach der Fertigung<br />
übrig, das nicht direkt wiederverwendet werden kann. Bei der<br />
additiven Fertigung werden die Bauteile hingegen in Schichten aufgebaut,<br />
was unmittelbar zu Materialeinsparungen führt.<br />
Durch Additive Manufacturing ist es darüber hinaus möglich,<br />
ganze Baugruppen in einem Stück zu produzieren. Dazu ist es nicht<br />
nötig, zunächst Maschinen zeitaufwändig umzurüsten. Vielmehr<br />
wird die ganze Baugruppe schichtweise im 3D-Druckverfahren hergestellt.<br />
Dies minimiert nicht nur den Zeitaufwand für die Herstellung,<br />
sondern auch für das Zusammensetzen der Einzelteile einer<br />
Baugruppe. Unternehmen können so Zeit für die Produktion sparen<br />
und ihre Materialkosten nachhaltig senken.<br />
Neben der Materialeinsparung ist die Gewichtsreduktion von Bauteilen<br />
ein wichtiger Aspekt, der gerade in Branchen, wie der Automobil-<br />
und der Luftfahrtindustrie aber auch der Metall- und Medizinbranche<br />
eine besondere Rolle spielt. In bewegten Applikationen<br />
wirkt sich ein reduziertes Gesamtgewicht direkt auf die verbrauchte<br />
Energie aus. Die additive Fertigung ermöglicht hochfeste Leichtbaustrukturen:<br />
Hohlgeometrien, bionische Bauweisen, vieles wird möglich.<br />
Auch das Thema Funktionsintegration spielt hier eine Rolle.<br />
MATERIALZUSAMMENSETZUNGEN UND<br />
THERMISCHEN VERZUG SIMULIEREN<br />
Ein OEM aus der Lustfahrtindustrie setzt seit einigen Jahren auf die<br />
3DExperience Plattform und Anwendungen von Dassault Systèmes<br />
und kann dadurch heute Bauteile im Generative-Design-Verfahren<br />
erstellen. Das bedeutet, neue Bauteile werden nicht mehr basierend<br />
auf der Form als Ursprung entwickelt, sondern funktionsbasiert. Den<br />
Konstrukteuren geht es darum, herauszufinden, welche Form eines<br />
Bauteils die gegebenen Anforderungen im Flugzeug am besten erfüllt.<br />
Daraus generiert die Software von Dassault Systèmes dann das<br />
optimale Design des entsprechenden Bauteils für das Flugzeug. Im<br />
Anschluss wird der Einsatz der neuen Bauteile simuliert. So können<br />
bei Bedarf unterschiedliche Materialzusammensetzungen durchgespielt<br />
werden. Als Werkstoffe im 3D-Drucker kommen derzeit vor<br />
allem Metalle, spezielle Kunststoffe und Kunstharze sowie Keramik<br />
zum Einsatz. Durch die Simulation können natürlich auch andere<br />
Optimierungen an der Konstruktion vorgenommen werden. Dieses<br />
Vorgehen beschleunigt die Entwicklung neuer Teile erheblich. Ein<br />
weiterer Vorteil von Simulation besteht darin, den thermischen Verzug<br />
von Bauteilen direkt in der Planung berücksichtigen zu können.<br />
Dieser tritt während und nach der Erstellung im 3D-Drucker je nach<br />
Beschaffenheit des Materials auf und kann die Funktionalität des<br />
TRENDS IM 3D-DRUCK<br />
Momentan wird additive Fertigung besonders in Branchen<br />
eingesetzt, für die die Produktion von Prototypen, personalisierten<br />
Einzelteilen oder Kleinserien im Vordergrund steht.<br />
Aktuell gibt es jedoch bereits Bestrebungen, 3D-Druckverfahren<br />
auch für die Serienproduktion zu etablieren. Gerade<br />
in der Medizinbranche wird vor allem im Bereich der<br />
einsetzbaren Materialien ausgiebig geforscht und entwickelt.<br />
Interessante Möglichkeiten ergeben sich auch für die<br />
High-Tech- und Elektronik-Branche, für die ein kleinstmöglicher<br />
Formfaktor wichtig ist. Hier ist es denkbar, die<br />
Sensorik oder Elektronikbauteile direkt in eine additiv<br />
gefertigte Struktur zu integrieren – Stichwort Funktionsintegration.<br />
So könnte beispielsweise die Sensorik von<br />
Messgeräten unmittelbar in die Elektronik mit eingedruckt<br />
werden. Aktuell gibt es bereits erste Anbieter, die komplexe<br />
Multilayer-Leiterplatten im 3D-Druckverfahren innerhalb<br />
von 15 Stunden statt 50 Tagen fertigen können.<br />
Endprodukts verändern. Um dies zu umgehen, bietet die Software<br />
von Dassault Systèmes die Möglichkeit, den thermischen Verzug zu<br />
simulieren und das Ergebnis in die geometrische Verzugskompensation<br />
direkt einfließen zu lassen. Dadurch ist sichergestellt, dass das<br />
Bauteil am Ende exakt in der benötigten Form vorliegt.<br />
SOFTWARE-TOOLS<br />
ADDITIVE FERTIGUNG FÜR SOLIDWORKS-ANWEN<strong>DER</strong><br />
EINFACH NUTZBAR<br />
3DXpert, eine kostenfreie Zusatzsoftware für Dassault Systèmes Solidworks<br />
macht die additive Fertigung für Solidworks-Anwender<br />
einfach nutzbar. Die Software ist in Zusammenarbeit von Dassault<br />
Systèmes mit 3D Systems, einem Anbieter von 3D-Druckern und<br />
Lösungen im Gesundheitswesen, entstanden. Mit der Software<br />
können Konstrukteure in der gewohnten Umgebung ihre Entwürfe<br />
für additive Fertigung vorbereiten und optimieren. Sie deckt den<br />
kompletten Prozess vom Design bis hin zur Fertigung ab. Das<br />
01 02
03<br />
bedeutet: Alle Vorüberlegungen und Vorbereitungen<br />
für den 3D-Druck werden in<br />
die gewohnte Konstruktionsumgebung<br />
integriert. Native CAD-Daten können mit<br />
einem Klick ins Programm importiert werden.<br />
Danach kann das 3D-Modell möglichst<br />
effizient platziert und an kritischen Stellen<br />
optimiert werden. In der Software können<br />
auch die Stützstrukturen für den 3D-Druck<br />
konstruiert werden. Anschließend wird die<br />
gesamte Konstruktion inkl. Nachbearbeitung<br />
simuliert und die passende Druckstrategie<br />
ausgewählt. Hier kann der Anwender aus<br />
vordefinierten Parametern auswählen oder<br />
alle Einstellungen selbst festlegen. Dabei<br />
werden Konstruktionsabsicht und Bauteilgeometrie<br />
so berücksichtigt, dass effiziente<br />
Scan-Bahnen eingestellt werden. Nach Ausrichten<br />
der Druckerplatte, entsteht das Bauteil<br />
und kann dann bei Bedarf nachgearbeitet<br />
werden. So werden Geometrieänderungen<br />
in jeder Phase des Prozesses möglich.<br />
MODELLIERUNGSLÖSUNG FÜR<br />
KOMPLEXE GEOMETRIEN<br />
3D Sculptor ist eine browserbasierte Sub-D-<br />
Modellierungslösung auf der 3DExperience<br />
Plattform und Teil des 3DExperience-Solidworks-Portfolios.<br />
Mit dem Tool lassen<br />
01 Bei dem Projekt Quant-U Ecco, das<br />
3D-Scan und 3D-Druck kombiniert, können<br />
Kunden im Laden ihre Füße vermessen<br />
lassen; im Anschluss wird das personalisierte<br />
Schuhmodell direkt vor Ort angefertigt<br />
02 3D Sculptor ist eine browserbasierte Sub-D-<br />
Modellierungslösung auf der 3DExperience<br />
Plattform mit der sich komplexe Geometrien<br />
u. a. für die additive Fertigung erstellen lassen<br />
03 Die bionische Konstruktionsmethodik<br />
kombiniert mit 3D-Druck reduziert Materialgewicht<br />
und Gesamtmaterialverbrauch einzelner<br />
Teile laut einer Bitkom-Studie um bis zu 90 %<br />
sich schnell und einfach komplexe Geometrien<br />
und organische, ergonomische 3D-<br />
Modelle erstellen – eine der Grundlagen,<br />
um Modelle für die additive Fertigung und<br />
damit verbunden mittels Topologie-Optimierung<br />
und generativer Konstruktion<br />
aufzubauen. Mit der xShape App von 3D<br />
Sculptor werden in wenigen Schritten<br />
komplexe Oberflächen mit intuitiver Push-<br />
Pull-Interaktion erstellt und Sub-D-Flächen<br />
abschließend automatisch in NURBS-Geometrie<br />
konvertiert. Werden mittels 3D Sculptor<br />
Änderungen vorgenommen, so werden<br />
diese automatisch an die Solidworks-<br />
Anwendung weitergegeben und das 3D-<br />
Modell wird aktualisiert.<br />
SOLIDWORKS IN <strong>DER</strong> CLOUD<br />
3DExperience Solidworks integriert die<br />
Desktop-Software Solidworks nahtlos in die<br />
cloudbasierte 3DExperience Plattform. Die<br />
zentrale, cloudbasierte Produktentwicklungsumgebung<br />
stellt Unternehmen umfassende<br />
skalierbare Dienste bereit, um komplexe<br />
Projekte mit geringem Administrationsund<br />
Investitionsaufwand sowie ohne teure<br />
Infrastruktur zu realisieren. Durch die Datenintegration<br />
in die 3DExperience Plattform<br />
steht Anwendern eine Vielzahl neuer<br />
Möglichkeiten offen – dazu zählen nahtlose<br />
Zusammenarbeit, vollständige Product-Lifecycle-Management<br />
(PLM)-Funktionali täten,<br />
eine sichere Infrastruktur und skalierbare<br />
Rechenleistung für komplexe Simulationsaufgaben.<br />
Projektteams können orts- und<br />
geräteunabhängig gesichert auf alle Informationen<br />
zugreifen und über Abteilungsgrenzen<br />
hinweg zusammenarbeiten. So lässt<br />
sich eine durchgängige Prozesskette für die<br />
additive Fertigung vorteilhaft umsetzen.<br />
Bilder: 01: ECCO, Sonstige: Dassault Systèmes<br />
www.3ds.com
KLARTEXT<br />
SINNVOLLE<br />
SYMBIOSE<br />
ANDREAS VELTEN<br />
CEO IFA3D Medical Solutions GmbH, Verband 3DDruck e. V. – Themenpate Medizin<br />
Symbiosen verschiedener Technologien mit der additiven Fertigung erschließen<br />
auch im Bereich der Medizin völlig neue Perspektiven. Menschen sind individuell<br />
und mit den technologischen Möglichkeiten, welche die additive Fertigung<br />
eröffnet, sind Patienten-Versorgungen machbar, die vor ein paar Jahren undenkbar<br />
waren. Im Bereich Beatmung ermöglicht die Kombination von Scanning und<br />
generativer Fertigung individuelle Atemmasken, die bei besserem Tragekomfort<br />
und höherer Abdichtung, bessere Therapieerfolge bei sinkenden Kosten generiert.<br />
Geometrien, bei Schädel-Implantaten, die mit konventionellen Fertigungsmethoden<br />
nicht herstellbar sind, können nun realisiert werden, da mit der generativen<br />
Fertigung Strukturen geschaffen werden können, die uns die Natur vorgibt. Diese<br />
können dann mit Standardkomponenten in höchster Präzision kombiniert werden.<br />
Ob Werkzeugmaschine,<br />
Roboter, Kunststoffspritzguss<br />
oder künstliche<br />
Intelligenz – verschiedenste<br />
Technologien werden heute<br />
mit dem 3D-Druck<br />
kombiniert. Wir haben<br />
Forscher aus den<br />
verschiedenen Bereichen<br />
und übergreifende Experten<br />
gefragt: Wo können solche<br />
Symbiosen Vorteile<br />
erschließen?<br />
DIE KOMBINATION<br />
VON SCANNING<br />
UND 3D-DRUCK<br />
ERMÖGLICHT IN <strong>DER</strong><br />
MEDIZINTECHNIK<br />
INDIVIDUALITÄT<br />
IN VERBINDUNG<br />
MIT EINEM GIESSV<br />
VERFAHREN<br />
KÖNNEN KOMPLEXE<br />
BAUTEILE SCHNELLER<br />
HERGESTELLT<br />
WERDEN<br />
OLIVER REFLE<br />
Leiter Zentrum für Additive Produktion, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik<br />
und Automatisierung IPA, Stuttgart<br />
SPECIAL<br />
Additive Fertigungsverfahren besitzen zahlreiche Vorteile gegenüber anderen<br />
Fertigungstechnologien. So können beispielsweise komplexe, funktionsintegrierte<br />
Bauteile aus unterschiedlichen Materialien in Kleinserien oder als Einzelteile<br />
wirtschaftlich hergestellt werden. Gleichzeitig besitzen die additiven Verfahren<br />
aufgrund des schichtweisen Aufbauprinzips Nachteile wie lange Herstellzeiten oder<br />
anisotrope Bauteilfestigkeiten. Um dies zu umgehen, können unterschiedliche<br />
Prozesse intelligent kombiniert und somit hybride Prozessketten aufgebaut werden.<br />
Bei dem vom Fraunhofer IPA entwickelten additiven Freiformgießen wird die<br />
additive Fertigung mit einem Gießverfahren in einer Anlage direkt kombiniert.<br />
Somit können komplexe Bauteile in verkürzter Bauzeit und ohne Bindenähte mit<br />
reaktiven Kunststoffen wie Silikon, Epoxidharz oder Polyurethan hergestellt werden.
KLARTEXT<br />
PROF. DR.-ING. ALEXAN<strong>DER</strong> VERL<br />
Institutsleitung, Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen<br />
und Fertigungseinrichtungen, Universität Stuttgart<br />
Die Additive Fertigung hat sich in zahlreichen Branchen zu einer etablierten<br />
Produktionsmethode erhoben und wird diese Stellung in den nächsten Jahren weiter ausbauen.<br />
Konventionelle Fertigungsverfahren wird sie zwar nie vollständig ersetzen können, durch ihre<br />
große Flexibilität aber die Produktvielfalt und Produktgestalt signifikant positiv beeinflussen.<br />
Die weitere Etablierung der additiven Fertigung wird jedoch nur durch eine Steigerung von<br />
Produktivität und Bauteilqualität erreicht werden können. Dies bedeutet zum einen, dass<br />
qualitätssichernde Prozessregelungssysteme dazu führen müssen, dass der Ausschuss<br />
minimiert wird und zum anderen, dass die Prozessgeschwindigkeit erhöht werden muss.<br />
Für beides steht ein großes Portfolio von CNC-Funktionalitäten schon heute zur Verfügung,<br />
deren Potenzial in der additiven Fertigung noch zur Anwendung kommen muss.<br />
CNC-FUNKTIONALITÄTEN<br />
WERDEN DIE PRODUKTIVITÄT<br />
UND BAUTEILQUALITÄT<br />
STEIGERN KÖNNEN<br />
GENERATIVES DESIGN<br />
KANN IM ZUSAMMENSPIEL<br />
MIT 3D-DRUCK ENORME<br />
VORTEILE ERSCHLIESSEN<br />
DETLEV REICHENE<strong>DER</strong><br />
Senior Director Business Strategy Design & Manufacturing, Autodesk GmbH, München<br />
3D-Druck ist für die gesamte Industrie eine Schlüsseltechnologie. Er fördert<br />
nicht nur Innovation in der Fertigung, sondern eröffnet auch völlig neue<br />
Konstruktionslösungen und Möglichkeiten der Formgebung. Und hier werden<br />
Synergien wichtig: So erlaubt z. B. generatives Design, mithilfe von KI-Algorithmen<br />
eine Vielzahl von Lösungsvarianten zeitgleich zu untersuchen. Der Konstrukteur<br />
gibt Randbedingungen vor und bekommt Lösungsvorschläge. General Motors<br />
entwickelte so die erste 3D-gedruckte Sitzhalterung. Normalerweise aus acht<br />
miteinander verschweißten Teilen bestehend, konnte mithilfe der Autodesk-<br />
Software die Konstruktion auf ein Teil reduziert werden. Die GM-Ingenieure<br />
erzeugten mehr als 150 alternative Designs und entschieden sich dann für die<br />
beste Lösung. Das Endprodukt, nun aus einem Teil, ist 40 % leichter und 20 %<br />
stärker als die bisherige Sitzhalterung von GM.<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 59
3D-DRUCK<br />
PROTOTYPEN<br />
ZUM ABHEBEN<br />
SPECIAL<br />
Konstruktionen in der Luft- und Raumfahrttechnik<br />
müssen außergewöhnlichen Belastungen und<br />
Herausforderungen standhalten. Die<br />
Neuentwicklung eines speziell geschmierten<br />
Propellergetriebes gelang durch die enge<br />
Zusammenarbeit zweier deutscher Fertigungs-<br />
Spezialisten in Rekordzeit.<br />
Ein Flugobjekt mit E-Antrieb und einem Propellergetriebe, das<br />
sowohl horizontal als auch vertikal funktioniert ist die neueste<br />
Entwicklung, mit der sich Isar Getriebetechnik Geschäftsführer<br />
Dr. Albert Wimmer und sein Team beschäftigen. „Eine sehr<br />
spannende Sache, denn die Versorgung mit Getriebeöl muss in allen<br />
Positionen gewährleistet sein.“ Warum der Auftraggeber für diese<br />
Entwicklung gerade das kleine Team aus Ismaning auserkoren hat,<br />
erkennt man, wenn man einen Blick auf die bisherigen Projekte wirft.<br />
UMSETZUNG NEUER IDEEN<br />
Getriebe mit Drehzahlen bis weit über <strong>10</strong>0 000 U/min und Turbogetriebe<br />
im Megawatt-Bereich sowie jegliche Hochleistungsgetriebe<br />
gehören zu den Spezialgebieten der Isar Getriebetechnik KG. Die<br />
Spezialisten entwickeln vorwiegend Prototypengetriebe und Kleinserien.<br />
Die Kunden schätzen die sehr kurzen Entwicklungszeiten<br />
und nutzen die Getriebe in der Luftfahrttechnik, der Automobilbranche<br />
oder der Forschung. Die Bandbreite reicht von Klein- und<br />
Mikroantrieben bis zu wuchtigen Prüfständen, die auf extreme Belastungen<br />
ausgelegt sind. Ein weiteres Geschäftsfeld befasst sich<br />
mit Pionierleistungen in Form von Vorentwicklungen für zukünftige<br />
Autor: Tobias Fischer, Proto Labs Germany GmbH, Feldkirchen<br />
Serienprodukte. Hier findet man die eher filigranen Konstruktionen<br />
in Leichtbauweise, die ebenfalls beachtliche Leistungsdaten vorweisen.<br />
Kein Wunder also, dass Geschäftsführer Albert Wimmer mit dem<br />
neuartigen Propellergetriebe betraut wurde. „Unser Kunde aus der<br />
Luftfahrttechnik hatte die Idee für einen völlig neuen E-Motor mit<br />
relativ hoher Drehzahl, die wir über unser Getriebe reduzieren sollen,<br />
um einen Propeller anzutreiben. Die Schwierigkeit daran ist die<br />
Schwenkbarkeit der gesamten Einheit, da in jeder Position eine<br />
Schmierung des Getriebes gewährleistet sein muss.“<br />
UNTERSTÜTZUNG DURCH ADDITIVE FERTIGUNG<br />
Um dies zu erreichen, konstruierte das Isar-Team ein feinadriges<br />
Kanalsystem mit Austrittsdüsen für Öl, das per Pumpendruck<br />
transportiert wird. Das Anlegen und die Darstellung des Systems im<br />
3D-CAD-System Creo zeigte zunächst die theoretische Lösung auf.<br />
Anschließend war ein belastbarer Prototyp gefragt. Herkömmliche<br />
CNC-Fertigungsverfahren schieden letztendlich aus, da viele Stellen<br />
der komplexen Geometrie durch Fräsen nicht umsetzbar waren.<br />
Albert Wimmer suchte daher nach einem leistungsstarken 3D-<br />
Fertigungsdienstleister und wurde bei Protolabs fündig: „Wir entschieden<br />
uns für das Metallsinterverfahren, das im nahegelegenen<br />
Eschenlohe von Protolabs durchgeführt wird. Beeindruckend war<br />
die unglaub liche Geschwindigkeit sowohl für die Angebotserstellung<br />
als auch für die Durchführung des Auftrags in insgesamt<br />
nur 15 Arbeitstagen.“<br />
Die ersten Prototypen brachten sofort wichtige Erkenntnisse für<br />
die weitere Entwicklung. In den verschlungenen Ölkanälen verblieben<br />
Reste des Sinterpulvers, die nicht zu entfernen waren. Weshalb in<br />
der nächsten Entwicklungsschleife breite Ausgänge geschaffen<br />
wurden, um die Kanäle sauber entleeren zu können. Mit Inserts<br />
lassen sie sich später wieder verschließen. Außerdem wurde die<br />
Wandstärke an einzelnen Bereichen verdickt, um die Stabilität zu<br />
erhöhen.<br />
„Die erforderlichen Revisionsschritte sind mit Protolabs deutlich<br />
schneller durchgeführt worden, als das mit klassischen Anbietern<br />
60 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
3D-DRUCK<br />
01 Um eine ausreichende Schmierung<br />
des Getriebes zu erreichen, konstruierten die<br />
Entwickler ein feinadriges Kanalsystem<br />
mit Austrittsdüsen für Öl, das per<br />
Pumpendruck transportiert wird<br />
02<br />
02 Das Anlegen und die<br />
Darstellung des Systems im<br />
3D-CAD-System zeigte zunächst<br />
die theoretische Lösung auf<br />
03 Der innenschrägverzahnte<br />
Hohlradträger mit seiner<br />
anspruchsvollern Zahnradgeometrie,<br />
wurde in kurzer Zeit<br />
per Metallsintern produziert<br />
01<br />
03<br />
möglich gewesen wäre“, führt Wimmer aus. „Wir verfügen schon<br />
heute über eine funktionierende Einheit bestehend aus Motor,<br />
Getriebe, integrierter Pumpe und Ausgangsflansch. Es gibt bereits<br />
eine nächste Entwicklungsstufe, in der die Pumpe nicht nur das<br />
Getriebeöl umwälzt, sondern gleich noch den Motor kühlt“,<br />
beschreibt Wimmer das weitere Vorgehen.<br />
ZUSAMMENARBEIT AUF HOHEM NIVEAU<br />
Zeitersparnis und Präzision sind wichtige Faktoren bei der Vergabe<br />
von Fertigungsdienstleistungen, dies zeigte sich auch bei einem<br />
weiteren kritischen Teil: „Ein innenschrägverzahnter Hohlradträger<br />
besitzt eine sehr anspruchsvolle Zahnradgeometrie, für die man bei<br />
Standardfertigungsverfahren extrem lange Werkzeugbeschaffungszeiten<br />
in Kauf nehmen muss. Nicht so bei Protolabs. Hier wurde das<br />
voll funktionsfähige Teil in gewohnt kurzer Zeit per Metallsintern<br />
produziert“, führt Geschäftsführer Wimmer aus.<br />
Das Konstruktionsmodell wird hierzu einfach auf die Angebotsplattform<br />
von Protolabs hochgeladen, durch eine automatisierte<br />
Machbarkeitsanalyse geprüft und anschließend gemeinsam mit<br />
dem Anwender optimiert. Sind alle Beteiligten mit der fertigen<br />
Kons-truktion zufrieden, kann die Produktion beginnen.<br />
Albert Wimmer ist froh, für das komplexe Thema additive Fertigung<br />
einen Partner mit breitem Spektrum gefunden zu haben:<br />
„Für uns ist Protolabs einfach der 3D-Fertiger auf Knopfdruck.<br />
Wir haben einen Anbieter mit der ganzen Bandbreite an Verfahren<br />
und Materialien, der immer auf dem aktuellsten Stand der<br />
Technik ist. Hinzu kommen noch die fundierte Beratung und die<br />
einfache Bestellabwicklung. Auf diese Weise finden wir stets das<br />
optimale Verfahren zur jeweiligen Anforderung. Dieses ganzheitliche<br />
Angebot und die überaus schnelle und termingerechte<br />
Produktion entlastet uns. Damit können wir uns voll auf unsere<br />
MIT TEAMARBEIT IN WINDESEILE<br />
ZUM HOCHFUNKTIONALEN<br />
PRODUKT<br />
Die Isar Getriebetechnik wird immer wieder für<br />
absolute Neuentwicklungen hinzugezogen. Es<br />
ist dann jedes Mal ein tolles Gefühl, wenn man<br />
die eigenen Ideen in Prototypen umgesetzt sieht.<br />
Für uns gehört Protolabs fest zum Team, wenn es<br />
darum geht, aus Ideen und Computermodellen in<br />
Windeseile hochfunktionale Produkte zu schaffen.<br />
DR. ALBERT WIMMER, Geschäftsführer,<br />
Isar Getriebetechnik KG<br />
Projekte konzentrieren und gleichzeitig von modernster Technologie<br />
profitieren.“<br />
Wo genau das neuartige Getriebe verbaut wird und wo das futuristische<br />
Flugobjekt zum Einsatz kommt, darf Albert Wimmer noch<br />
nicht verraten. Er ist sich aber sicher, dass es aufsehenerregend<br />
sein wird.<br />
Bilder: Aufmacher: bluedesign – stock.adobe.com,<br />
Sonstige: Proto Labs Germany GmbH<br />
www.protolabs.de<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 61
3D-DRUCK<br />
„MAGISCHE“<br />
3D-DRUCKBETTKLEBSTOFFE<br />
Essentium, Inc., ein führender Entwickler und<br />
Anbieter von 3D-Drucktechnologie für die additive<br />
Fertigung, hat Komplettklebstoffe für den<br />
3D-Druck auf den Markt gebracht. Diese sind<br />
speziell auf das Materialportfolio von Essentium<br />
und die 3D-Druckplattform Essentium High Speed<br />
Extrusion (HSE) zugeschnitten und sollen Herstellern<br />
eine zuverlässige Klebelösung für den<br />
3D-Druck im industriellen Maßstab bieten.<br />
Essentium arbeitete mit Magigoo, einem führenden<br />
Anbieter von Klebstofflösungen für 3D-Druckbetten,<br />
zusammen, um die Betthaftung<br />
verschiedener Polymere in technischer Qualität zu<br />
verbessern. Die Essentium-3D-Druckbettklebstoffe<br />
werden von Magigoo hergestellt und sind für die<br />
Arbeit mit beheizten Druckbetten ausgelegt. Die<br />
Klebstoffe kleben das auszudruckende Werkstück<br />
während des Druckens fest an seinem Platz und<br />
geben es dann „magisch“ frei, sobald das Bett<br />
abgekühlt ist. Dies ermöglicht ein konsistentes<br />
und zuverlässiges Drucken, ohne dass Rafts,<br />
Klebebänder, scharfe Chemikalien oder andere<br />
Lösungen verwendet werden müssen. Essentium<br />
führt mit der Gebindegröße 120 ml einen<br />
großvolumigen Klebstoff ein, um der wachsenden<br />
Nachfrage nach industriellen 3D-Druckteilen<br />
gerecht zu werden, die die heutigen Fabrikhallen<br />
grundlegend verändern. Die Klebstoffe sind<br />
lösungsmittelfrei und umweltfreundlich.<br />
www.Essentium3d.com<br />
HARZ ALS ERSATZ FÜR ABS<br />
Weerg, ein italienisches E-Commerce-Unternehmen,<br />
das CNC-Bearbeitung und<br />
3D-Drucke online anbietet, hat eine neue<br />
Produktionslinie für die Herstellung von<br />
3D-Harzdrucken in Betrieb genommen.<br />
Bisher war Nylon PA12 das Hauptmaterial<br />
der Abteilung für additive Fertigung des<br />
venezianischen Unternehmens. Die neuen<br />
Harzdrucke werden in zwei Versionen<br />
angeboten: ABS like grau und Tmax<br />
transparent. Dieses Material wird mit MSLA LED mit der exklusiven proprietären<br />
4KSPER-Technologie gedruckt. Die Technologie wurde von der internen Forschungs-<br />
und Entwicklungsabteilung entwickelt, indem bereits auf dem Markt<br />
vorhandene Systeme implementiert und neu ausgelegt wurden. Laut Anbieter<br />
gewährleitet das Harz mechanische Leistungen, die hinsichtlich Härte und<br />
Festigkeit mit dem bekannten ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) vergleichbar sind,<br />
und kann dafür in vielen Anwendungen effektiv als Ersatz eingesetzt werden. Die<br />
Teile, die in einer maximalen Größe von bis zu 58 × 120 × 159 mm hergestellt<br />
werden können, sind massiv und weisen ein gleichmäßiges Eigenschaftsprofil auf.<br />
Zu den mechanischen Eigenschaften komme noch die hohe Druckqualität, die<br />
auch bei einzelnen Details sehr präzise Resultate gewährleiste, so der Anbieter.<br />
Darüber hinaus eigne sich das Material aufgrund der extrem glatten Oberfläche<br />
für die Herstellung von Prototypen, Teilen und Funktionskomponenten im<br />
Automobil- und Mechanikbereich sowie für die Erstellung von ästhetischen<br />
Modellen und Mock-ups. Vor allem die hellgraue Farbe sei auf dem Markt sehr<br />
gefragt, da sie im Gegensatz zu Schwarz oder Weiß, die zur Vergilbung neigen,<br />
eine hervorragende Basis für nachfolgende Veredelungen wie z. B. Lackierungen<br />
darstelle. Das transparente Harz in den Versionen glänzend (bereits online) und<br />
satiniert (demnächst erhältlich) bietet sich vor allem für Prototypen mit hohem<br />
ästhetischen Wert und für Komponenten an, die die Sichtbarkeit durch das Stück<br />
hindurch garantieren müssen.<br />
www.weerg.com<br />
IMPRESSUM<br />
erscheint <strong>2020</strong> im 51. Jahrgang, ISSN 0344-4570<br />
Redaktion<br />
Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke (ni),<br />
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(verantwortlich für den redaktionellen Inhalt)<br />
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Redaktionsassistenz: Melanie Lerch,<br />
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Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371,<br />
E-Mail: p.weidt@vfmz.de,<br />
Ulla Winter, Tel.: 06131/992-347,<br />
E-Mail: u.winter@vfmz.de,<br />
(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />
Gestaltung<br />
Mario Wüst, Sonja Daniel, Anette Fröder,<br />
Anna Schätzlein<br />
Chef vom Dienst<br />
Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer<br />
Sales<br />
Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,<br />
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Anzeigenpreisliste Nr. 50: gültig ab 1. Oktober 2019<br />
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62 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
GEDRUCKT MIT ZWEI FILAMENTEN<br />
Igus hat den 3D-Druckservice um Zwei-Komponenten-<br />
Drucker (2K) erweitert, über die sich verschiedene<br />
Materialeigenschaften kombinieren lassen. So können<br />
bei Einsatz zweier Filamente schmierfreie und<br />
hochstabile Bauteile in nur einem Schritt erzeugt<br />
werden. Erhöhte Flexibilität und eine beschleunigte<br />
Entwicklung von Prototypen, Ersatzteilen, Werkzeugen<br />
und Kleinserien sind die Folge. Die 2K-Drucker arbeiten nach dem Prinzip der Schmelzschichtung<br />
(FDM). Dabei fließen die geschmolzenen Kunststoffe jeweils durch eine<br />
eigene Druckdüse. Ein Wechsel ist während des Vorgangs jederzeit möglich, die<br />
Verschmelzung erfolgt an den Übergängen. „Es gibt aus geometrischer Sicht kaum<br />
Beschränkungen“, so Tom Krause, Leiter Additive Fertigung bei Igus. „Die Materialien<br />
können sich umschließen, ineinander verschränken und schichtweise abwechseln.“ Zum<br />
Filament-Portfolio von Igus zählen Schmier- und Hochleistungskunststoffe, unter<br />
anderem mit brandhemmenden, hygienesicheren, antistatischen Eigenschaften.<br />
www.igus.net<br />
NACHBEARBEITUNG:<br />
JE<strong>DER</strong> FORM GEWACHSEN<br />
Ob Funktionsprototyp, Klein- oder Mittelserie –<br />
nur in den seltensten Fällen kommen Werkstücke<br />
und hergestellte Teile einsatzbereit aus dem<br />
3D-Drucker. Verschiedenste Faktoren erfordern<br />
eine Nachbearbeitung der Teile, wie Dr. Gerd Fischer, Leiter der Entwicklungsabteilung bei<br />
dem Werkzeughersteller Lukas, näher erläutert: „Mithilfe der additiven Fertigung hergestellte<br />
Teile sind sehr häufig auf Stützstrukturen angewiesen. Nur so ist es möglich Teile<br />
Schicht für Schicht im Pulver aufzubauen. Diese Stützstrukturen müssen im Nachgang<br />
aber entfernt werden, um die Funktionalität des Werkstücks nicht zu beeinträchtigen.“<br />
Das Entfernen der Stützstrukturen erfordert meist den aufwendigen manuellen Einsatz<br />
von Werkzeugen. Doch dabei bleibt es häufig nicht: „Auch das Glätten von Oberflächen,<br />
z. B. zum Entfernen von Treppeneffekten an Schrägen und Radien, das Herstellen von<br />
Planflächen oder das Reinigen von Bohrungen und ein abschließendes Polieren erfordern<br />
viel Handeinsatz und möglichst flexible und dennoch präzise Werkzeuge“, so der Entwicklungsleiter<br />
weiter. „Bei der notwendigen Nachbearbeitung von additiv gefertigten Teilen<br />
können wir von Lukas effektiv helfen und 3D-Druck-Anwendern die Arbeit erleichtern.“<br />
Das umfangreiche Standard-Produktsortiment des Werkzeugherstellers umfasst knapp<br />
3 500 Produkte und beinhaltet Werkzeuge, die für die Nachbearbeitung von Werkstücken<br />
bestens geeignet sind. Darüber hinaus bietet der Werkzeugspezialist, der über 80 Jahre<br />
Erfahrung verfügt, auch kundenindividuelle Anpassungen und Lösungen an.<br />
<strong>DER</strong><br />
<strong>KONSTRUKTEUR</strong><br />
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<strong>DER</strong> E-MAIL-SERVICE<br />
für Konstruktions leiter<br />
und Konstrukteure, Entscheider<br />
in disziplinübergreifenden<br />
Konstruktions- und<br />
Entwicklungs prozessen<br />
im Maschinenbau<br />
und in der Elektrotechnik.<br />
AKTUELLE INFORMATIONEN<br />
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Antriebstechnik, Fluidtechnik,<br />
Automatisierungs technik,<br />
CAD/CAM/PLM, Verbindungsund<br />
Werkstofftechnik<br />
sowie Konstruktionselemente.<br />
www.lukas-erzett.com<br />
NANOSILBER ERMÖGLICHT 3D-LASERDRUCK IN FARBE<br />
Preiswerter und kleiner sollen Laserdrucker für den<br />
Küchentisch werden – und farbig. Das hatte sich ein<br />
Team vom Center for Nanointegration (Cenide) der<br />
Uni Duisburg-Essen (UDE) zum Ziel gesetzt. „Statt<br />
den in der Industrie üblichen CO 2<br />
-Lasern setzen wir<br />
auf deutlich günstigere Diodenlaser“, erklärt<br />
Dr. Bilal Gökce aus der Technischen Chemie I der<br />
UDE. Pulver-Polymer, der Rohstoff für den Druck, ist<br />
weiß. Das bedeutet, dass es alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts reflektiert. Da hatten<br />
die Forscher eine Idee: Sie beschichteten die Pulverkörnchen mit Nanopartikeln aus Silber.<br />
Das weiße Polymer erschien nun gelb, und in Kombination mit einem Diodenlaser, dessen<br />
Strahlung besonders gut von gelben Objekten absorbiert wird, entstand der erste<br />
laserbasierte 3D-Druck in Farbe. Und was mit Silber funktioniert, geht auch mit Nanopartikeln<br />
aus anderen Elementen. Als Bonus gibt es andere Charakteristika der Partikel<br />
wie die antibakterielle Wirkung von Silber oder magnetische Eigenschaften von Eisenoxid.<br />
www.uni-due.de<br />
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PULS<br />
<strong>DER</strong><br />
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SMART FACTORY<br />
GERÜSTET FÜR<br />
INDUSTRIE 4.0<br />
Vernetzte Maschinen und Anlagen, Informationen<br />
in Echtzeit und ein hoher Automatisierungsgrad –<br />
seit Jahren wird das Potenzial einer „smarten“<br />
Fabrik diskutiert. Ein Land, das in diesem<br />
Bereich eine Vorreiterrolle einnimmt, ist Taiwan.<br />
Wir haben vier Unternehmen interviewt,<br />
die Lösungen für die Fabrik der Zukunft bieten,<br />
die besonders smart und interessant sind.<br />
Bild: Yeong Chin Machinery Industries Co. Ltd<br />
EXKLUSIV<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
„WIR SIND NICHT NUR WERKZEUGMASCHINEN-<br />
HERSTELLER, SON<strong>DER</strong>N AUCH ANBIETER VON<br />
FERTIGUNGSLÖSUNGEN FÜR DIE SMARTE FABRIK“<br />
YCM (Yeong Chin Machinery Industries Co. Ltd.) wurde 1954 gegründet<br />
und hat sich auf die Herstellung von CNC-Bearbeitungszentren<br />
spezialisiert, die weltweit für ihre Präzision, Steifigkeit und<br />
Zuverlässigkeit bekannt sind. Heute umfasst das Sortiment an<br />
Werkzeugmaschinen mehr als 70 Marken und Modelle, die vielfältigste<br />
Anforderungen der Branche erfüllen. Das Produktportfolio<br />
reicht von 3- und 5-Achsen-Bearbeitungszentren über Doppelständer-<br />
und Horizontal-Bearbeitungszentren bis hin zu Mehrachs-<br />
Drehzentren. Sämtliche Maschinen werden inhouse entwickelt und<br />
gefertigt, d. h. Konstruktion und Design, das Gießen von Eisen für<br />
die Herstellung der Gussteile, die Bearbeitung, die Best-Practice-<br />
Montage, Qualitätsprüfung, Verpackung und Versand. Aber auch<br />
den neuen Anforderungen durch Industrie 4.0 begegnet das Unternehmen<br />
mit umfassenden Lösungen, die nicht nur digitale Transformation<br />
beschleunigen, sondern auch die Gesamtrentabilität<br />
verbessern.<br />
YCM verfügt über mehr als 60 Jahre Erfahrung im Werkzeugmaschinenbereich.<br />
Was zeichnet ihr Unternehmen aus?<br />
Autor: Dipl.-Ing. Nicole Steinicke, Chefredakteurin <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong><br />
Wir haben das Prinzip der schlanken Fertigung in all unsere Montagewerke<br />
integriert. Ein wesentliches Element hierbei ist unser<br />
eigenes „Pull-Produktionssystem“, d. h. die Maschinen werden<br />
aufgrund der Auftragssituation und Nachfrage hergestellt und nicht<br />
aufgrund von Prognosen. Nachgeschaltete Arbeitsgänge stellen<br />
dementsprechend die Anforderungen an vorgeschaltete Prozesse,<br />
z. B. hinsichtlich der erforderlichen Teile oder Materialien sowie<br />
wann und wo sie benötigt werden. Jede Montagestufe erfordert von<br />
unserem Fachpersonal Best-Practice-Erfahrung. Durch dieses<br />
Prinzip sind wir in der Lage, unsere Montageprozesse mit gleichbleibender<br />
Qualität sicherzustellen sowie die Fertigstellung und<br />
Auslieferung der Anlagen just-in-time zu gewährleisten.<br />
Sie unterstützen Unternehmen auf dem Weg zu einer Smart<br />
Factory. Welche Lösungen bieten Sie dazu an?<br />
Um Unternehmen den Sprung in die Industrie 4.0 zu ermöglichen,<br />
bieten wir intelligente Fertigungslösungen und konzentrieren uns<br />
dabei auf drei Schlüsselbereiche: Smart Automation, Smart Machines<br />
und Smart Management.<br />
Als erstes sehen wir die intelligente Automatisierung als einen<br />
wichtigen Schritt zur Erhöhung von Produktivität und Effizienz.<br />
Hier bieten wir Automatisierungslösungen für verschiedene Branchen<br />
wie unser leistungsstarkes NFX 5-Achsen-Bearbeitungszentrum<br />
sowie unser 6-achsiges Autopalettier-System. Letzteres eignet<br />
sich ideal für die Produktion von Misch- und Kleinserien. Unsere<br />
Lösungen lassen sich komfortabel einrichten und ermöglichen<br />
Bild: Yeong Chin Machinery Industries Co. Ltd<br />
64 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SMART FACTORY<br />
eine sogenannte Lights-Out-Produktion, d. h. eine vollautomatische<br />
Produktion, die keine menschliche Anwesenheit vor Ort erfordert.<br />
Stattdessen lassen sich Anlagen und Maschinen über mobile<br />
Endgeräte von jedem Ort aus via Internet fernüberwachen und<br />
steuern.<br />
Ein weiteres Schlüsselelement der smarten Fertigung sind intelligente<br />
Maschinen. Durch unser Fachwissen in der Metallbearbeitung sind<br />
in unsere Software umfassende Funktionen eingebettet, die beispielsweise<br />
dafür sorgen, dass Maschinen in der Endbearbeitung<br />
eine höhere Profilgenauigkeit erreichen. Zudem bieten wir eine<br />
Wertschöpfungsanalyse des Bearbeitungsprozesses an, um Parameter<br />
zu optimieren und die Werkzeuglebensdauer zu erhöhen.<br />
Der dritte Faktor nach der Optimierung der Produktivität ist ein<br />
intelligentes Fabrikmanagement. Dadurch lassen sich Auslastung<br />
und Leistung aller Maschinen überwachen. Möglich ist dies mit<br />
unserem Smart-Manufacturing-System i-Direct, das Produktionsverantwortlichen<br />
den Echtzeit-Status der Produktion sowie ein<br />
tägliches Reporting bereitstellt.<br />
Werfen wir einen Blick auf die Automatisierungsplanung. Was<br />
ist Ihre Kernkompetenz in diesem Bereich? Wie unterstützen Sie<br />
Anlagenhersteller bei Design und Entwicklung?<br />
Wir sind in der Lage Industrieroboter, intelligente Werkzeugmaschinen,<br />
automatisierte Messtechnik, statistische Analysen und<br />
zentrale Steuerungssysteme als integriertes und ganzheitliches<br />
Anlagenkonzept zu gestalten. Somit lässt sich ein hoher Automatisierungsgrad<br />
erreichen, die Produktionsleistung verbessern<br />
und gleichzeitig die Zusammenarbeit zwischen Mensch und<br />
Maschine optimieren. Zum Einsatz kommt hierbei unser intelligentes<br />
Produktionsbetriebssystem HMI iProsMX mit benutzerfreundlicher<br />
grafischer Oberfläche. Sie beinhaltet die Standardfunktionen<br />
der Steuerungen von Fanuc, Siemens und Heidenhain<br />
und wurde um intelligente Funktionen erweitert, sodass<br />
Anwender ein verbessertes Betriebsergebnis errreichen können.<br />
www.ycmcnc.com<br />
„UNSER FOKUS SIND INTEGRIERTE LÖSUNGEN<br />
FÜR DIE MASCHINENAUSRÜSTUNG“<br />
Tongtai Machine & Tool Co., Ltd. wurde 1969 in Kaohsiung, Taiwan,<br />
gegründet und 2003 an der Börse notiert. Das Unternehmen<br />
konzentriert sich auf Schneidemaschinen und anspruchsvolle<br />
Verarbeitungstechnologien wie Ultraschall-unterstützte Zerspanung,<br />
Laserbearbeitung und 3D-Metall-Druck. Das Unternehmen<br />
verfügt über verschiedene Produktionslinien, darunter vertikale/<br />
horizontale Bearbeitungszentren, Drehmaschinen, Multitasking-<br />
Bearbeitungszentren sowie Geräte zur Herstellung von Metalladditiven.<br />
Tongtai verfügt über umfassendes Know-how im Bereich<br />
kompletter Produktionslinien, Automatisierung und in der<br />
Abwicklung von schlüsselfertigen Projekten. Was macht Ihre<br />
Lösungen so besonders?<br />
Tongtai verfügt über eine umfassende Produktpalette mit einer<br />
Vielzahl von vertikalen und horizontalen Bearbeitungszentren,<br />
CNC-Drehmaschinen, fünfachsigen Bearbeitungszentren usw.<br />
Mit 50 Jahren Erfahrung in der Produktindividualisierung und<br />
Konstruktion sowie in der Herstellung von Sondermaschinen sind<br />
wir in der Lage uns an den Bedürfnissen unserer Kunden zu orientieren.<br />
In der Automobilindustrie beispielsweise genießen wir das<br />
Vertrauen von Tier-1- und Tier-2-Herstellern und freuen uns<br />
TAIWAN IST STARK IN <strong>DER</strong><br />
PRODUKTION VON WERKZEUG-<br />
MASCHINEN, UND DEUTSCHLAND<br />
ZÄHLT HIER ZU DEN WICHTIGSTEN<br />
EXPORTMÄRKTEN<br />
daher über eine bereits langjährige Zusammenarbeit. Im Bereich<br />
der schlüsselfertigen Projekte sind wir in der Lage, lediglich aufgrund<br />
von Informationen zur Produktspezifikation und Kapazitätsanforderung<br />
alles Weitere in Eigenregie auszuführen. Dies reicht<br />
von der technischen Analyse, Anordnung der Fertigungslinie,<br />
Bild: Tongtai Machine & Tool Co.<br />
Konstruktion von Werkzeugen und Vorrichtungen über die<br />
Festlegung der Automatisierungstechnik bis hin zur Anwendungstechnik.<br />
Nach einer abschließenden Zertifizierung der CPK-Inspektionsanforderungen<br />
wird dann die fertige Produktionslinie zur<br />
Installation an den Kunden exportiert. Es ist also ein All-inclusive-Paket.<br />
Ein Unternehmen möchte eine neue Anlagen in ein bereits<br />
bestehendes Anlagenkonzept integrieren. Wie unterstützen<br />
Sie Entwickler und Designer in diesem Prozess?<br />
Tongtai hat sich auf den beratenden Verkauf fokussiert. Nach<br />
Auftragseingang werden zunächst die Anforderungen analysiert,<br />
anschließend werden Prozess und Verfahren mit dem Kunden<br />
besprochen und erste Lösungen aus unserem Portfolio vorgeschlagen.<br />
Danach kommen Entwickler und Designer hinzu. Während<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 65
SMART FACTORY<br />
des gesamten Entwicklungsprozesses arbeiten wir als Team mit<br />
unseren Kunden an der Gestaltung der Produktionslinie und an<br />
der Entscheidungsfindung.<br />
Wir verfügen über eine professionelle Design-Abteilung sowie<br />
über eine Anwendungsabteilung. Die Konstruktionsabteilung<br />
entwickelt Maschinenproduktionslinien, die exakt auf die Kundenanforderung<br />
abgestimmt sind. Der Konstrukteur führt eine Prozessanalyse<br />
für das Produkt durch, wählt die geeigneten Maschinen<br />
entsprechend aus und stellt Konfigurationsdiagramme zur Verfügung.<br />
Nachdem die Informationen vervollständigt sind, wird<br />
eine technische Überprüfung mit dem Kunden durchgeführt, um<br />
die Spezifikationen Punkt für Punkt zu überprüfen und den endgültigen<br />
Vorschlag festzulegen. Nach Abschluss der Maschinenmontage<br />
befasst sich die Anwendungsabteilung noch mit der<br />
Werkzeugeinstellung und dem Zusammenbau der Vorrichtungen.<br />
Das Projekt kann somit perfekt umgesetzt werden.<br />
Sie setzen auch auf additive Produktionsverfahren wie 3D-Druck,<br />
mit denen ein Modell direkt als physisches Bauteil hergestellt<br />
werden kann. Was sind die Vorteile dieser Technologie?<br />
3D-Druck eignet sich für hochkomplexe kundenspezifische<br />
Anpassungen und für verschiedene industrielle Anwendungen in<br />
der Medizintechnik, im Formenbau, in der Luft- und Raumfahrt,<br />
im Automobilbau sowie für kreative Produkte wie Schmuck.<br />
3D-Druck ist prädestiniert für die Fertigung kleiner Serien und<br />
erlaubt es, komplexe Geometrien während der Entwicklung neuer<br />
Produkte zu verifizieren.<br />
Tongtai hat eine vielseitige Forschungs- und Entwicklungsabteilung<br />
für 3D-Druck von Metall eingerichtet. Dafür haben wir eine<br />
Metallpulverbett-Schmelzmaschine der Serie AMP entwickelt.<br />
Sie verwendet einen Laserstrahl, um Pulver Schicht für Schicht zu<br />
Metallteilen mit hoher Dichte zu sintern. Diese einzigartige additive<br />
Verarbeitung wird durch traditionelle Methoden nicht eingeschränkt<br />
und so können Design-Ideen schnell umgesetzt werden,<br />
um die Produktionszeit zu verkürzen. Hierfür wurden wir bereits<br />
mit mehreren Auszeichnungen geehrt: der „AMP-250“ wurde mit<br />
dem Taiwan Excellence Silver Award 2016 ausgezeichnet, der<br />
„AMP-160“ mit dem Taiwan Excellence Gold Award 2018.<br />
www.tongtai.com.tw<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE EXKLUSIV<br />
„TRADITIONELLER MASCHINENBAU TRIFFT<br />
AUF MO<strong>DER</strong>NE PRODUKTION“<br />
Traditioneller Maschinenbau trifft auf moderne Produktion – so<br />
lässt sich das Unternehmen Kao Ming in wenigen Worten beschreiben.<br />
Die Geschichte von Kao Ming begann 1968 mit der Produktion<br />
von Dreharm-Bohrbetten. Heute gehört das Unternehmen zu den<br />
führenden im Bereich der Bearbeitungszentren für Portalmaschinen.<br />
Kao Ming war auch der erste Anbieter aus Taiwan, der in den chinesischen<br />
Markt eintrat. Produkte sind z. B. Doppelständer-Bearbeitungszentren,<br />
hydraulische Radialbohrmaschinen und Bearbeitungszentren<br />
ohne Werkzeugwechselsystem. Das Unternehmen verfügt<br />
derzeit über Vertriebsstandorte in Europa, einschließlich Deutschland,<br />
Amerika und Asien.<br />
Was zeichnet Ihre Werkzeugmaschinen aus und was macht sie<br />
so besonders?<br />
Aufgrund des Steifigkeitsproblems ist es schwierig, mit unterschiedlich<br />
großen Bearbeitungszentren eine stabile und dauerhafte<br />
Bild: Kao Ming Machinery<br />
Industrial Co.<br />
Bearbeitung auf großen Maschinen zu erreichen. Kao Ming<br />
konzentriert sich seit über einem halben Jahrhundert auf die<br />
Herstellung sehr großer Doppelsäulen-Bearbeitungszentren.<br />
Durch präzise Schabetechniken kann unsere Maschine über<br />
30 Jahre lang eingesetzt werden. Im Zuge des Marktwandels und<br />
dank unseres Erfahrungsschatzes bieten wir heute über 250 verschiedene<br />
Größen und Typen kundenspezifischer Maschinen an.<br />
In welchen Anwendungen werden Ihre Werkzeugmaschinen<br />
eingesetzt? Können Sie uns ein Beispiel nennen und was sind<br />
die Vorteile?<br />
Es gibt zwei verschiedene Typen von Kao-Ming-Doppelständer-<br />
Maschinen: Box-Way- und Linear-Way-Bearbeitungszentren. Sie<br />
sind mit einem großen Lastwagen und einem Sportwagen zu vergleichen.<br />
Das heißt, die eine Maschine ist langsam, kann aber<br />
schwere und sehr groß dimensionierte Güter transportieren. Die<br />
andere Anlage ist schnell, kann jedoch keine schweren Gussteile<br />
laden. Das Box-Way-Bearbeitungszentrum wird für die Schwerund<br />
Schruppbearbeitung eingesetzt, ist nicht schnell im Vorschub,<br />
erzielt aber eine hohe Abtragsleistung. Um eine möglichst<br />
flexible Fertigung zu erzielen, ist unsere größte Maschine 14 m<br />
lang. Eingesetzt werden derartige Bearbeitungszentren u. a. für<br />
die Herstellung von Flugzeugfahrwerken und Eisenbahnen in<br />
Taiwan, Indien und in den USA sowie für den Formenbau in der<br />
Automobilindustrie bei Land Rover, Maserati und Porsche.<br />
Was ist charakteristisch für Ihre Linearführungsmaschinen?<br />
Unsere Linearführungsmaschinen sind für das Feinfräsen vorgesehen.<br />
Sie müssen daher schnell, genau und wärmereduzierend<br />
arbeiten. Um die geforderte Schnelligkeit und Genauigkeit zu<br />
erreichen, sind die drei Achsen nicht nur mit einer übergroße,<br />
maximal vorgespannte Rollenführung in V3-Qualität und mit<br />
maximaler Vorspannung ausgestattet, sondern auch mit einer<br />
Hochgeschwindigkeitsspindel mit <strong>10</strong> 000 bis 15 000 min -1 .<br />
Einsatzgebiete sind der Formenbau in der Automobilindustrie,<br />
der Kunststoffspritzguss sowie allgemeine Hochgeschwindigkeitsfertigungen.<br />
www.kaoming.com<br />
66 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SMART FACTORY<br />
„UNSERE ZUKUNFT LIEGT IN <strong>DER</strong> INTELLIGENTEN<br />
AUTOMATISIERUNG UND IM EINSATZ KÜNSTLICHER<br />
INTELLIGENZ IN MASCHINEN UND ANLAGEN“<br />
Ltd. Chin Fong Machine Industrial Co., Ltd. wurde 1948 gegründet<br />
und ist heute der viertgrößte Hersteller von mechanischen Pressen<br />
weltweit sowie der größte in Taiwan. Die Vision des Unternehmens<br />
ist, der weltweit führende Anbieter von Umformtechnologien zu<br />
werden. Chin Fong setzt Maßstäbe in der intelligenten Fertigung<br />
und hat mehrere neue Entwicklungen auf den Markt gebracht.<br />
Automatisiert und intelligent ist Ihre Antwort auf die neuen<br />
Anforderungen der Maschinenhersteller. Welchen Weg<br />
bestreiten Sie hin zur intelligenten Fertigung?<br />
Aufgrund der von Deutschland initiierten Industrie 4.0 und der<br />
rasanten Entwicklung der IoT- und KI-Techniken sind die Themen<br />
Smart Factory, Smart Manufacturing und Digital Transformation<br />
kontinuierlich populärer geworden. Und viele Unternehmen<br />
denken mittlerweile darüber nach, wie sie ihre Fertigungslinie<br />
Bild: Chin Fong Machine<br />
Industrial Co.<br />
DIE TAIWANESISCHE INDUSTRIE<br />
BEGEGNET DEN AUFGABEN <strong>DER</strong><br />
ZUKUNFT SEHR AGIL, VOR<br />
ALLEM IM BEREICH<br />
INTELLIGENTER<br />
SYSTEME UND<br />
VERNETZTER<br />
STRUKTUREN IN<br />
PRODUKTION<br />
UND FERTIGUNG.<br />
NICOLE STEINICKE,<br />
Chefredakteurin<br />
verbessern können, die Effizienz steigern und ihr Leistungsmanagement<br />
durch komfortable und schnellere Tools fördern. Um weiterhin<br />
wettbewerbsfähig zu bleiben, ist es unabdingbar in intelligente<br />
Technologien und Automatisierungstechnik zu investieren.<br />
Wir haben jahrzehntelange Erfahrung im Druckmaschinenbau<br />
und wissen um die Vorteile moderner Technologien. Daher haben<br />
wir schon damit begonnen, großen Produktionslinien mit Automatisierungstechnik<br />
auszustatten. Dazu haben wir ein Kompetenzzentrum<br />
Automatisierung gegründet, und können somit Kunden<br />
bei der Entwicklung ihrer Anwendung hinsichtlich Automatisierung<br />
von z. B. Robotern, FTF, ARV und AOI unterstützen.<br />
Welche Elemente gehören für Sie zu einer Smart Factory?<br />
Im Jahr 2016 haben wir fünf Elemente formuliert: Produkte, Gerätetypen,<br />
Fabrik-, Management und Service. 2019 haben wir unsere<br />
eigenen Erfahrungen in eine Entwicklung umgesetzt: das Umformsystem<br />
iForming. Gleichzeitig haben wir das sogenannte<br />
iForming PMS (Productivity Management System) entwickelt,<br />
e in Softwareprodukt, das Kunden dabei unterstützt, intelligente<br />
Anwendungen komfortabel zu implemtieren.<br />
Welche Ziele verfolgen Sie mit ihrer virtuellen Fabrik „Chin Fong<br />
AR Virtual Factory“, in der Augmented-Reality-Techniken zum<br />
Einsatz kommen?<br />
Gegenwärtig verfolgen wir drei Ziele für die virtuelle AR-Fabrik.<br />
Erstens hat der Anteil an Design und Fertigung von Großgeräten<br />
zugenommen, jedoch ist es für solche Großgeräte schwierig, eine<br />
vollständige Präsentation auf einer 3D-Zeichnung zu erstellen.<br />
Daher nutzen wir die virtuelle AR-Fabrik, um die Gesamtkonfiguration<br />
einer Produktionslinie mit unseren Kunden zu besprechen<br />
und zu planen. Zweitens: Nachdem Siemens und GE den Digital<br />
Twin im Jahr 2016 bei den jährlichen Trend-Highlights präsentierten,<br />
haben auch wir die Gelegenheit genutzt, iForming zu entwickeln<br />
und mit AR zu kombinieren. Wir können somit alle Geräte<br />
und Anlagen kontinuierlich überwachen, dadurch die Entscheidungsfindung<br />
optimieren, den Durchsatz in der Fabrik steigern<br />
und so den Digital Twin ermöglichen. Drittens: Wir erwarten,<br />
dass sich die Arbeits- und Lebensweise der Menschen in Zukunft<br />
stark verändern wird und möchten weiteren Anwendungen<br />
gegenüber offen sein.<br />
Eine smarte Fabrik ist aber sicher nicht nur in Zeiten der Covid-19-<br />
Pandemie hilfreich. Wird Sie auch zukünftigen Anforderungen<br />
einer modernen Fertigung gerecht?<br />
Die größte Herausforderung angesichts von Covid-19 besteht<br />
darin, dass Menschen aufgrund von Social Distancing und Quarantäne<br />
nicht in der Fertigung und Produktion arbeiten können.<br />
Somit sind die Bedienbarkeit aus der Ferne, möglichst durchgängig<br />
vernetzte Strukturen und autark arbeitende Systeme derzeit<br />
die beste Lösung. Für die Zukunft wird sich die Entwicklung der<br />
Industrie 4.0 oder Smart Factory fortsetzen. Die Covid-19-Pandemie<br />
ist nur ein Katalysator dieses Trends. Viele High-Tech-Branchen wie<br />
die Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) und<br />
viele große Automobil- und Elektronikfabriken haben bereits mit<br />
der Implementierung der Smart Factory begonnen. Die meisten<br />
kleinen und mittleren Unternehmen sind noch verunsichert und<br />
haben nicht unbedingt das finanzielle Polster. Dennoch wird es<br />
Zeit, sich den Herausforderungen der Zukunft zu stellen. Wir<br />
sind bereit.<br />
www.chinfong.com<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/<strong>10</strong> 67
XXX<br />
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68 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2020</strong>/7-8 www.derkonstrukteur.de