DER KONSTRUKTEUR 3/2022
DER KONSTRUKTEUR 3/2022
DER KONSTRUKTEUR 3/2022
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03<br />
19073<br />
März <strong>2022</strong><br />
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AM PULS <strong>DER</strong> TECHNIK<br />
AUTOMATION<br />
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EDITORIAL<br />
ZEIT ZU HANDELN<br />
Hersteller von Holz-, Papier- und Kartonprodukten berichten<br />
von einer angespannten Rohstoffsituation und extremen<br />
Preiserhöhungen. Grund für den aktuellen Mangel an Papierprodukten<br />
liegt in der Verknappung von Altpapier sowie<br />
frischem Zellstoff. Während des Lockdowns wurden u. a.<br />
geringere Mengen an Flyern und Anzeigenseiten gedruckt,<br />
wodurch weniger Altpapier anfiel. Die momentane Angebotslücke<br />
an frischem Zellstoff ist vor allem logistischen Schwierigkeiten<br />
geschuldet. So haben massiv erhöhte Containerpreise<br />
und das Fehlen von Lkw und entsprechenden Fahrern die<br />
Transportprobleme verstärkt. Ferner lässt der Streik einer<br />
finnischen Papierfabrik, des größten Papierkonzerns in ganz<br />
Europa, Druckereien wohl bald mit leeren Papierlagern zurück.<br />
Steigende Energiepreise und Rohstoffknappheit betreffen<br />
mittlerweile nahezu branchenübergreifend die Industrie,<br />
weshalb Energieeffizienz und Nachhaltigkeit hier zunehmend<br />
an Bedeutung gewinnen.<br />
Wie Ressourcenschonung bei einem Parketthersteller erfolgreich<br />
umgesetzt wurde, lesen Sie in unserer Titelstory ab Seite 10.<br />
Über Schutzelemente aus recycliertem Kunststoff berichten<br />
wir ab Seite 26 und warum man mit Keramikdruck materialsparend<br />
zum Prototypen kommt, lesen Sie ab Seite 38.<br />
Ich hoffe auf eine rasche Entspannung auf dem Papiermarkt,<br />
damit wir Ihnen wie gewohnt druckfrisch über Trends und<br />
Wissenswertes aus der Konstruktion berichten können.<br />
Papierunabhängig aber ebenso informativ finden Sie uns<br />
übrigens auch unter digital.derkonstrukteur.de<br />
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INHALT<br />
06<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
03 Editorial: Zeit zu handeln<br />
06 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> persönlich:<br />
Tobias Linsenboll, Entwicklungsingenieur<br />
bei Mayr Antriebstechnik, Mauerstetten<br />
08 STANDPUNKT Nachhaltig wirtschaften<br />
und arbeiten – was bewegt uns dazu?<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
10 TITELSTORY<br />
Sicherheitslösung: Ein Parketthersteller hat<br />
nicht nur das Thema Energieeffizienz im Blick<br />
14 Roboter-Programmierung leicht gemacht<br />
18 Portalsysteme im Verpackungsprozess – bringen<br />
eine Million medizinische Masken aufs Band<br />
14<br />
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
22 Industrie-Gaszugfedern für schwere Lasten:<br />
Gezielt und sicher unterstützen<br />
26 Schutzelemente aus recycliertem Kunststoff:<br />
Engagement für Ressourcenschonung<br />
30 Lineartechnik: Cobots richtig einsetzen<br />
und konfigurieren – und schon geht‘s los<br />
WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK<br />
34 Fastening: Elektrisierende Verbindung<br />
36 Abrasivität bei der Verarbeitung<br />
hochgefüllter Compounds<br />
22<br />
4 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
38 3D-Druck: Schicht für Schicht zum<br />
Keramik-Bauteil<br />
SERVICE<br />
42 Impressum<br />
43 Vorschau<br />
38<br />
34<br />
TITELBILD<br />
Pilz GmbH & Co. KG,<br />
Ostfildern<br />
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TOBIAS LINSENBOLL<br />
ist Entwicklungsingenieur bei<br />
Mayr Antriebstechnik. In seiner<br />
Freizeit widmet er sich dem<br />
Modellbau und konstruiert<br />
Drohnen und Tragflügelboote.<br />
Mayr sichert die Bewegungen dieser Welt.<br />
Was hat Sie dazu bewegt, Konstrukteur<br />
zu werden?<br />
Technik hat mich schon immer fasziniert.<br />
Ich denke, es ist diese Begeisterung in<br />
Kombination mit der Möglichkeit, etwas<br />
von Grund auf neu zu erschaffen oder etwas<br />
Bestehendes zu verbessern, was einen<br />
bleibenden Wert hinterlässt. So hat man im<br />
Laufe einer Entwicklung/Konstruktion nicht<br />
nur ein Ergebnis, sondern oft ein konkretes<br />
Produkt in der Hand.<br />
Was macht die Arbeit als Entwicklungsingenieur<br />
bei Mayr Antriebstechnik für<br />
Sie besonders?<br />
Ich schätze die abwechslungsreiche, vielseitige<br />
Arbeit. Die Besonderheit hier ist die<br />
technisch-kreative Arbeit in Verbindung<br />
mit der einzigartigen Aufgabenvielfalt, die<br />
nicht zuletzt der großen Produkt- und<br />
Kompetenzvielfalt der Firma geschuldet ist.<br />
Was ist für Sie die größte Herausforderung<br />
bei der Bremsen-Neuentwicklung?<br />
Die größte Herausforderung für mich ist,<br />
die Balance zu finden zwischen der interessanten<br />
Entwicklungs-/Konstruktionstätigkeit,<br />
den Versuchsaufgaben, aber auch den<br />
notwendigen Dokumentationen.<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Was war das spannendste Produkt, an<br />
dessen Entwicklung Sie beteiligt waren?<br />
Sehr spannend war und ist für mich die<br />
Entwicklung und Konstruktion an neuartigen<br />
Geräuschdämpfungen für unsere Sicherheitsbremsen<br />
z. B. für die Aufzugs- und Bühnentechnik.<br />
Unsere Bremsen arbeiten damit flüsterleise<br />
und eignen sich daher bestens für den<br />
Einsatz in geräuschsensiblen Umgebungen.<br />
Konstruktion ist mehr als ein Beruf.<br />
Entwickeln Sie auch in Ihrer Freizeit etwas?<br />
Ja, mich begeistert alles rund um Fertigungs-,<br />
Steuerungs- und Regelungstechnik. So sind<br />
neben ein paar FPV-Drohnen schon ein<br />
3D-Drucker, ein Hydrofoil und diverse<br />
Alltagshelfer in meiner Hobbywerkstatt<br />
entstanden.<br />
6 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de<br />
MICH BEGEISTERN DIE<br />
SCHIER GRENZENLOSEN<br />
MÖGLICHKEITEN, PRODUKTE<br />
UND PROZESSE ZU<br />
VERBESSERN.<br />
TOBIAS LINSENBOLL, ENTWICKLUNGSINGENIEUR,<br />
MAYR ANTRIEBSTECHNIK, MAUERSTETTEN
SKF-ENTWICKLER AUSGEZEICHNET<br />
Das Ocean Energy Team der SKF freut sich über den „Best of Industry Award 2021“.<br />
SKF wurde für die in Schweinfurt entwickelten und gebauten, voll integrierten<br />
1-MW-Antriebsstränge des weltweit größten schwimmenden Gezeitenkraftwerks<br />
„Orbital O2“ ausgezeichnet mit deren Hilfe Gezeitenkraft vor der Küste Schottlands<br />
in Strom verwandelt wird. „Die länder- und fachbereichsübergreifende Zusammenarbeit<br />
bei diesem Projekt öffnet den Blick in die Zukunft der SKF“, stellte SKF-<br />
Deutschlandchef Martin Johannsmann bei einer kleinen Feierstunde mit den<br />
Preisträgern fest. „SKF ist bekannt vor allem für Wälzlager. Wir haben im Unternehmen<br />
aber umfassende Kompetenzen rund um rotierende Wellen – vom Wälzlager über<br />
Schmiersysteme, Dichtungen, Kupplungen sowie Zustandsüberwachung – und dazu<br />
das notwendige Systemwissen, um dies alles effizient zusammenzuführen.“<br />
So konnte SKF über Großlager aus Schweinfurt hinaus letztlich zwei integrierte<br />
Plug-and-play-Antriebsstränge an den schottischen Kunden Orbital Marine Power<br />
liefern und ist dort auch bei einem bereits akquirierten Nachfolgeprojekt als wichtiger<br />
Entwicklungspartner wieder mit an Bord.<br />
www.skf.com<br />
NEUES VORSTANDS-<br />
MITGLIED BEI LAPP<br />
Der Aufsichtsrat der Lapp<br />
Holding hat Christoph Hiller<br />
zum Vorstand für Vertrieb und<br />
Marketing bestellt. Er übernimmt<br />
den Verantwortungsbereich<br />
von Andreas Lapp,<br />
Vorstandsvorsitzender des<br />
Kabelherstellers, der diese<br />
Aufgabe<br />
übergangsweise<br />
übernommen<br />
hatte.<br />
„Wir haben<br />
uns für die<br />
kommenden<br />
Jahre sehr<br />
ehrgeizige<br />
Wachstumsziele<br />
gesetzt.<br />
Deshalb war es notwendig, den<br />
Bereich Vertrieb und Marketing<br />
deutlich zu stärken, um die<br />
Potentiale unserer internationalen<br />
Vertriebsgesellschaften<br />
heben zu können“, erklärte<br />
Siegbert E. Lapp, Aufsichtsratsvorsitzender<br />
der Holding.<br />
Christoph Hiller hat in den<br />
vergangenen 25 Jahren für<br />
den Automatisierungsspezialisten<br />
Festo gearbeitet. Unter<br />
anderem war der gebürtige<br />
Esslinger zehn Jahre Vertriebsleiter<br />
für Europa, später<br />
Co-Geschäftsführer in China.<br />
Zuletzt war er als Senior Vice<br />
President Global Market<br />
Management und damit<br />
auch für die globale Vertriebsstrategie<br />
zuständig. Der<br />
56-Jährige ist verheiratet<br />
und hat zwei Kinder.<br />
www.lappkabel.de<br />
®
STANDPUNKT<br />
NACHHALTIG WIRTSCHAFTEN UND<br />
ARBEITEN – WAS BEWEGT UNS DAZU?<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Die Folgen des Klimawandels werden weltweit zunehmend<br />
deutlicher spürbar. Deshalb muss man kein Prophet sein, um<br />
zu prognostizieren, dass in den kommenden Jahren der Klimawandel<br />
von einem wachsenden Teil der Bevölkerung als eine<br />
massive Bedrohung des menschlichen Lebens wahrgenommen<br />
wird. Und dies wird wiederum die Politik verstärkt zu einem<br />
regulierenden Eingreifen zwingen. Es ist daher absehbar: Wirtschaft<br />
und Industrie werden mit immer strengeren Vorgaben im<br />
WIR MÜSSEN UNSERE PROZESSE,<br />
TOOLS UND UNSERE ARBEIT<br />
KONTINUIERLICH NEU DENKEN<br />
Bereich Umwelt- und Klimaschutz konfrontiert sein. Auch<br />
das Kaufverhalten der Konsumenten wird sich verändern. Und<br />
immer mehr Leistungsträger werden ihren Arbeitgeber fragen,<br />
welchen Beitrag er zu einer nachhaltigen Entwicklung der<br />
Gesellschaft leistet. Das Problem hierbei ist: Im gesellschaftlichen<br />
Diskurs ist umstritten, was unter einer „nachhaltigen<br />
Entwicklung“ zu verstehen ist und wie dieses Ziel erreicht<br />
werden kann. Deshalb sollten sich Unternehmen bezogen auf<br />
das Thema Nachhaltigkeit zunächst fragen, was diese Begriffe<br />
für sie überhaupt bedeuten.<br />
Dabei muss Entscheidern und Management bewusst<br />
sein, dass ihre Organisation in ein Umfeld eingebettet<br />
ist, das konkrete Erwartungen an sie hat. Hinzu<br />
kommen die Forderungen von Kunden, Mitarbeitern,<br />
Lieferanten, Kapital- und Gesetzgeber. Ein<br />
Unternehmen sollte sich also darüber im Klaren<br />
sein, welchen Erwartungen es gerecht<br />
werden möchte, kann und/oder muss. Doch<br />
wie kommen wir hier weiter? Ganz einfach:<br />
in dem wir die eindimensionale Betrachtungsweise<br />
überwinden. Das heißt, wir<br />
müssen uns mit der Frage<br />
beschäftigen, was Nachhaltigkeit für uns<br />
bedeutet und welche Motivation dahinter<br />
steht. Beschäftigen wir uns mit Nachhaltigkeit<br />
aus einer intrinsischen Motivation<br />
heraus – beispielsweise weil wir<br />
selbst ein nachhaltiges Wirtschaften<br />
und Arbeiten als essentiell für eine<br />
sichere Zukunft erachten? Oder ist das<br />
Gegenteil der Fall? Beschäftigen wir uns<br />
damit, weil wir hierzu genötigt werden –<br />
durch steigende Energiepreise, gesetzliche<br />
Auflagen oder weil das Kriterium „Nachhaltigkeit“<br />
für die Kaufentscheidung unserer<br />
Kunden immer relevanter wird?<br />
An die Stelle einer so eindimensionalen Betrachtung<br />
muss künftig die Erkenntnis treten:<br />
Eine auf Dauer stabile Entwicklung von Gesellschaften<br />
ist nur möglich, wenn die ökologischen,<br />
ökonomischen und sozialen Ziele gleichrangig behandelt<br />
werden. Und dieses Bewusstsein wächst in den Unternehmen.<br />
Das ist daran zu erkennen, dass zunehmend Projekte stattfinden,<br />
in denen die 17 Ziele für eine nachhaltige Entwicklung,<br />
die die Vereinten Nationen 2015 formuliert haben, reflektiert<br />
werden. Dabei geht es unter anderem um die Fragen:<br />
■ Was bedeutet für uns nachhaltiges Wirtschaften und Arbeiten?<br />
■ Worin zeigt sich das in unserer Alltagsarbeit?<br />
■ Welche Entwicklungsziele sind unsererseits damit verbunden?<br />
■ Und: Welche Veränderungen sind hierfür in unserer Organisation<br />
nötig?<br />
Aus den Erkenntnissen werden dann Nachhaltigkeitskonzepte<br />
abgeleitet und hieraus wiederum Change-Projekte. Diese haben<br />
aktuell oft noch den Charakter eines Versuchsballons, denn<br />
bezogen auf das Thema nachhaltige Entwicklung sind wir<br />
zurzeit alle noch Lernende.<br />
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DR. GEORG KRAUS,<br />
GESCHÄFTSFÜHREN<strong>DER</strong><br />
GESELLSCHAFTER<br />
DR. KRAUS & PARTNER,<br />
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8 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
OPTIMIERUNG DES RESSOURCENEINSATZES AUF <strong>DER</strong> AGENDA<br />
Mit Blick auf mehr Nachhaltigkeit und einen reduzierten CO 2<br />
-Footprint<br />
fokussiert Baumüller schnellere Time-to-Market-Zyklen, kürzere<br />
Inbetriebnahmezeiten und energieeffiziente Fertigungsprozesse durch<br />
intelligente Antriebskonzepte. So lassen sich via Baumüller „Smart<br />
Value“ Daten über die Sensor-/Aktorebene direkt am Prozess erfassen,<br />
vorverarbeiten und für die Prozessoptimierung nutzen. Hierzu können<br />
bereits im Servoantrieb vorhandene Daten wie Leistung, Strom,<br />
Drehmoment, Drehzahl oder Position verwendet werden, um zum<br />
Beispiel die aktuelle Auslastung der Motor-Antriebskombination zu<br />
erfassen. Externe Sensorik ist nicht erforderlich und Kosten für weitere<br />
Hardware sowie deren Verdrahtung entfallen. Antriebe avancieren so<br />
zum Data-Hub, gleichzeitig fallen weniger mechanische Teile an. Für<br />
verkürzte Entwicklungszeiten bei energieeffizienter Auslegung sorgen<br />
neue Hydraulikkomponenten und das Software-Template Web & Foil<br />
vereinfacht und beschleunig die Programmierung.<br />
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LENZE ERNEUT ALS<br />
„TOP EMPLOYER“<br />
AUSGEZEICHNET<br />
Zum 17. Mal in Folge hat das<br />
Top Employers Institut in<br />
Amsterdam die Firma Lenze im<br />
Rahmen eines Zertifizierungsprozesses<br />
als besten Arbeitgeber<br />
Deutschlands ausgezeichnet.<br />
Das Zertifikat bestätigt, dass<br />
der Automatisierungsspezialist<br />
seinen Mitarbeitenden<br />
herausragende Arbeitsbedingungen<br />
bietet. Ralf Klemme,<br />
Bearings<br />
for speed<br />
Japanese origin & quality – trusted worldwide since 1921<br />
Leiter Human Resources bei<br />
Lenze Deutschland, hob in<br />
diesem Zusammenhang auch<br />
die Maßnahmen des Unternehmens<br />
in der Pandemie<br />
hervor: „Das beginnt mit<br />
einem ausgefeilten Hygienekonzept<br />
inklusive der Versorgung<br />
mit Masken, Schnelltests<br />
und Desinfektionsmitteln, über<br />
das zeitliche Entzerren von<br />
Schichten und der Möglichkeit,<br />
Homeoffice zu nutzen, bis hin<br />
zu einem Impfangebot an die<br />
Lenzianer und ihre Familien.“<br />
Unternehmen, die als Top<br />
Employer zertifiziert werden,<br />
setzen einen starken Fokus auf<br />
ihre Beschäftigten. Wesentliche<br />
Faktoren sind flexible<br />
Arbeitsmodelle, Weiterbildung<br />
und kontinuierliche Verbesserungen<br />
des Arbeitsumfeldes.<br />
www.lenze.com<br />
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TITELSTORY<br />
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
NACHHALTIGKEIT<br />
IM BLICK<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Autor: Jörg Peßl, Regional Sales Manager,<br />
bei der Pilz GmbH & Co. KG in Wien (Österreich)<br />
Im Sommer 2021 realisierte ein Fertigparketthersteller den Umbau einer<br />
seiner Bestands-Fräsmaschinen. Jetzt ist diese nicht nur für die nächsten<br />
zehn Jahre mechanisch und in puncto Sicherheit gerüstet, sondern darüber<br />
hinaus wesentlich energieeffizienter, sprich nachhaltiger.<br />
10 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
die Umwelt mit Blick auf sein Portfolio bewusst in den Fokus<br />
nimmt, sondern durchgängig im eigenen Haus Umwelt- und<br />
Ressourcen schonend handelt, unterstreicht seit 2018 auch die<br />
derzeit größte, betriebseigene Photovoltaik-Dachanlage Österreichs.<br />
Und wenn es um die Instandhaltung des Maschinenparks<br />
geht, plant Scheucher auch in der eigenen Fertigung<br />
nachhaltig.<br />
NEUANSCHAFFEN O<strong>DER</strong> NACHRÜSTEN?<br />
DIE ENTSCHEIDUNG FIEL SCHNELL –<br />
AUCH IM SINNE <strong>DER</strong> UMWELT –<br />
ZUGUNSTEN EINES KOMPLETTEN<br />
UMBAUS <strong>DER</strong> MASCHINE AUS<br />
Im Sommer 2021 schließlich hat Scheucher eine Maschine<br />
einem kompletten Retrofit unterzogen. Geplant war dies erst<br />
nicht, ursprünglich sollte nur ganz harmlos eine Förderkette<br />
getauscht werden. Diese zählt zu den essenziellen Verschleißteilen<br />
der 1996 in Betrieb genommenen Fräsmaschine. Lediglich<br />
Abweichungen von nur ± fünf Hundertsteln sind Vorgabe.<br />
„Dann haben wir gemerkt, dass auch die Steuerung nicht mehr<br />
den Standards entspricht. Und schnell waren wir bei der Überlegung<br />
angelangt: neuanschaffen oder nachrüsten“, erzählt Karl<br />
Kaufmann, Betriebsleiter bei Scheucher. Die Entscheidung fiel<br />
schnell – auch im Sinne der Nachhaltigkeit – zugunsten eines<br />
kompletten Retrofits aus. „Dann kam der nächste Schritt: einen<br />
Partner zu finden, der alles für uns aus einer Hand umsetzt“,<br />
betont Kaufmann einen der wichtigsten Punkte. Eine durchgängige<br />
nachhaltige Sicherheitslösung war Ziel.<br />
Parkettböden aus Eichen-, Kirsch- oder Nussholz, darunter<br />
ganz besondere Produktkreationen, sind Markenzeichen<br />
des österreichischen Fertigparkettherstellers Scheucher<br />
Parkett. Das Familienunternehmen mit 100-jähriger Tradition<br />
aus der Südsteiermark produziert seit mehreren Jahrzehnten<br />
exklusive Parkettböden u. a. für Hotelsuiten, Lofts, Restaurants,<br />
Bars oder auch die Business- und Kongress-Architektur. Dass<br />
Scheucher mit natürlichen und langlebigen Produkten nicht nur<br />
RISIKOBEURTEILUNG VON MASCHINEN<br />
Für die Risikobeurteilung von Maschinen und Anlagen<br />
benötigen Betreiber und Hersteller ein Konzept, das die<br />
Vorgaben nationaler Gesetzgebung sowie internationaler<br />
Richtlinien und Normen einhält. Um dies zu erreichen,<br />
ist eine praxisorientierte, strukturierte und zielführende<br />
Bewertung der Maschinen und Anlagen notwendig. Mit<br />
einer individuell zugeschnittenen und systematisch<br />
durchgeführten Risikobeurteilung, gemäß der Maschinenrichtlinie<br />
2006/42/EG, liefert Pilz die wichtigste<br />
Grundlage zur Festlegung von Sicherheitsmaßnahmen<br />
und Gewährleistung von Maschinensicherheit.<br />
Die Spezialisten erarbeiten die Basis für eine auf die<br />
jeweiligen Anforderungen der Maschinen zugeschnittene<br />
Risikobeurteilung in Übereinstimmung mit internen<br />
Abläufen und operativen Anforderungen.<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 11
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
01 02<br />
TITELSTORY<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
ALLES AUS EINER HAND<br />
Man hätte auch vier, fünf verschiedene<br />
Gewerke für die jeweiligen Teilaufgaben<br />
beauftragen können. Aber wir wollten einen<br />
einzigen Ansprechpartner und alles aus<br />
einer Hand. Die Vertrauensbasis ist wichtig.<br />
Oft bekommt man null Support und wenn<br />
man die Bedienungsanleitung liest, ist man<br />
meist besser dran. Daher werden wir ganz<br />
sicher beim nächsten Projekt wieder mit Pilz<br />
zusammenarbeiten.<br />
KARL KAUFMANN, Betriebsleiter<br />
bei Scheucher, Mettersdorf (Österreich)<br />
Hier kam das Automatisierungsunternehmen Pilz ins Spiel. Das<br />
Unternehmen mit der Kernkompetenz Sicherheit hat sich in den<br />
letzten Jahren vom reinen Produkt- zum Lösungsanbieter weiterentwickelt,<br />
inklusive eines umfassenden Dienstleistungsangebots,<br />
das auf jahrzehntelangem Know-how basiert: Mit Sicherheitsberatung<br />
und Engineering bietet Pilz einen durchgängigen<br />
Service von der sicherheitstechnischen Überprüfung des Maschinenparks<br />
über die Risikoanalyse bis zur Systemintegration<br />
und Verifikation beim Kunden. Und das alles mit Blick auf die<br />
Sicherheit für Mensch, Maschine – aber auch die Umwelt. Letzteres<br />
ist fest in den Pilz-Konzernzielen verankert: von der Entwicklung<br />
energiesparender Produkte über die ökologische Gestaltung von<br />
Gebäuden bis hin zum umweltbewussten Arbeiten. Jörg Peßl,<br />
Regional Sales Manager bei Pilz Österreich, spricht hier Klartext:<br />
„Man muss nicht alles gleich wegwerfen. Dazu zählen auch<br />
Maschinen, die mechanisch noch weitere zehn bis 15 Jahre<br />
einwandfrei laufen“. Die müsse man nicht entsorgen, sondern<br />
nur an die aktuellen Standards und Sicherheitsvorschriften<br />
anpassen, so wie bei Scheucher Parkett.<br />
GANZHEITLICH UND RESSOURCENSCHONEND<br />
Pilz hat über das Thema Umwelt den von Scheucher gewünschten<br />
ganzheitlichen Ansatz im Fokus: „Wir denken in Lösungen“, bekräftigt<br />
Peßl. Pilz war daher für die Gefahrenanalyse und das sich<br />
daraus ergebende Sicherheitskonzept verantwortlich und hat im<br />
Zuge des anschließenden Umbaus das komplette Engineering<br />
sowie auch die Programmierung bis hin zur Validierung übernommen.<br />
„Man hätte auch vier, fünf verschiedene Gewerke für<br />
die jeweiligen Teilaufgaben beauftragen können. Aber wir wollten<br />
einen einzigen Ansprechpartner und alles aus einer Hand“,<br />
erklärt Kaufmann. Ausschlaggebend dabei war u. a. auch, dass<br />
Pilz herstellerunabhängig berät. In die Planung bzw. das Konzept<br />
einbezogen wurden auch bereits verbaute Komponenten<br />
anderer Hersteller. „Wenn wir in umfassenden Lösungen denken,<br />
dann müssen wir auch danach vorgehen. Hat der Kunde<br />
Produkte im Einsatz, die für ihn funktionieren und sinnvoll sind,<br />
dann bleiben sie Bestandteil der Lösung. Kaum ein Kunde hat,<br />
12 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
03 04<br />
realistisch betrachtet, nur Pilz-Produkte im Einsatz“, so Peßl.<br />
„Sollten doch neue Produkte verbaut werden müssen, dann greifen<br />
Kunden jedoch sehr gerne auf Pilz-Komponenten zurück“,<br />
ergänzt er.<br />
So auch bei Scheucher: Hier sind etwa ein zusätzliches Sicherheits-Lichtgitterpaar<br />
PSENopt II für Finger-, Hand- und Körperschutz<br />
sowie Komponenten für das Schutztürmanagement aus<br />
dem modularen Schutztürsystem von Pilz verbaut worden: die<br />
Taster-Unit PITgatebox sowie das Schutztürsystem PSENmlock<br />
für sichere Verriegelung und sichere Zuhaltung. Der Lösungsansatz<br />
des Automatisierers bleibt darüber hinaus durchgängig:<br />
Normalerweise wird die Gefahrenzone abgeriegelt. Anders hingegen<br />
in der holzverarbeitenden Industrie. Denn dort sind der<br />
Funkenflug und die sich daraus ergebenden Brände eine große<br />
BESSERE LÖSUNGEN ENTSTEHEN,<br />
WENN DAS BEDIEN-PERSONAL BEI<br />
<strong>DER</strong> KONZEPTION INVOLVIERT WIRD<br />
Herausforderung. Konkret bedeutet das, die Maschine muss<br />
jederzeit zugänglich sein. Vor dem Hintergrund dieser Anforderung<br />
wurde die Verriegelung über das Schutztürsystem<br />
PSENmlock ihrer aktuellen Funktion entsprechend nur einfach<br />
anders angewendet, d. h. hier in umgekehrter Richtung verbaut.<br />
Dadurch wurde eine branchenspezifische Lösung geschaffen.<br />
MIT TEAMWORK ZUR BESSEREN LÖSUNG<br />
Das Retrofit verfolgte darüber hinaus einen weiteren Ansatz:<br />
Was passiert, wenn man das Maschinenbedienpersonal bei der<br />
Konzeption des Maschinen-Upgrades mitplanen lässt? Bessere<br />
Lösungen, davon ist sowohl Scheucher Parkett als auch Pilz überzeugt.<br />
Schließlich seien es ja gerade die Bedienerinnen und Bediener,<br />
die tagtäglich an und mit der Maschine arbeiten und sich<br />
dabei wohl und sicher fühlen müssen. „Wir haben die Kolleginnen<br />
und Kollegen und ihre Ideen von Anfang an eingebunden.<br />
01 Der österreichische Parketthersteller Scheucher Parkett<br />
stellt exklusive Parkettböden für Hotelsuiten, Lofts, Restaurants,<br />
Bars oder die Business- und Kongress-Architektur her<br />
02 Ursprünglich sollte nur die Förderkette der Fräsmaschine<br />
getauscht werden, dann wurde die Maschine einem Retrofit<br />
unterzogen und arbeitet jetzt sehr viel energieeffizienter<br />
03 Mit der Taster-Unit PITgatebox und dem<br />
Schütztürssystem PSENmlock von Pilz wird die<br />
Gefahrenzone der Parkett-Fräsmaschine abgeriegelt<br />
04 Mit der Planung und Umsetzung der Maschinenüberholung<br />
seiner Fräsmaschine hat sich Scheucher für eine nachhaltige<br />
Lösung entschieden und den Automatisierer Pilz beauftragt<br />
Nur sie kennen ihre Bedürfnisse“, legt Kaufmann dar und fährt<br />
fort: „Anfangs mag es etwas komplizierter gewesen sein, aber das<br />
Ergebnis ist auf jeden Fall besser. Außerdem konnten wir so auf<br />
der einen Seite unsere Wertschätzung zeigen, was wiederum die<br />
Motivation steigerte. Auf der anderen Seite hatten wir letztendlich<br />
eine enorme Energieeinsparung.“ Denn sämtliche Fräsmaschinen<br />
haben pro Seite jeweils fünf Motoren, die alle im<br />
Leerlauf mitliefen, auch wenn nicht aktiv benötigt. Durch die<br />
Umrüstung konnte dieser unnötige Energie-Verbrauch behoben<br />
werden. Jetzt laufen immer nur die Motoren, die aktiv benötigt<br />
werden. „Wir sparen dadurch rund 80 % an Energie nur bei dieser<br />
einen Maschine ein“, ergänzt der Betriebsleiter.<br />
Scheucher betont abschließend, dass die Vertrauensbasis der<br />
wichtigste Aspekt dafür ist, alles aus einer Hand umsetzen zu<br />
lassen: „Oft bekommt man null Support und, wenn man die<br />
Bedienungsanleitung liest, ist man meist besser dran. Daher<br />
werden wir ganz sicher beim nächsten Projekt wieder mit Pilz<br />
zusammenarbeiten.“<br />
Bilder: Pilz GmbH & Co. KG<br />
www.pilz.com<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 13
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
ROBOTER-PROGRAMMIERUNG<br />
LEICHT GEMACHT<br />
Die Robotik-Branche boomt. Dennoch scheuen viele Unternehmen eine<br />
Anschaffung aufgrund der zeit- und kostenintensiven Programmerstellung,<br />
die für jedes Robotermodell individuell erfolgen muss. Wie komplexe<br />
Roboterapplikationen einfach umgesetzt werden können, erfahren Sie hier.<br />
Doris Schulz, Journalistin (DJV),<br />
SCHULZ. PRESSE. TEXT. in Korntal-Münchingen
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
01 Die Softwarelösung<br />
ermöglicht die einfache<br />
Programmierung von Robotern<br />
inklusive damit kompatibler<br />
Peripherie-Hardware wie<br />
Greifer, Kamera und<br />
Kraft-Momenten-Sensor<br />
Roboter erledigen komplexe Aufgaben wie die Applikation<br />
biegsamer Folien und flexibler Substrate auf gekrümmte<br />
Oberflächen oder das hochpräzise Schleifen und Polieren<br />
von Freiformflächen effizient, prozesssicher und<br />
reproduzierbar. Trotzdem schrecken insbesondere Unternehmen,<br />
die kleinere und mittlere Stückzahlen fertigen, ein variantenreiches<br />
beziehungsweise häufig wechselndes Teilespektrum<br />
haben oder komplexe Komponenten bearbeiten, vor dem Einsatz<br />
von Robotern zurück. Grund ist nicht die Hardware – Roboter<br />
werden inzwischen in unterschiedlichsten Ausführungen<br />
vergleichsweise kostengünstig angeboten. Stolperstein ist die<br />
Planung, Erstellung und Instandhaltung der Roboterprogramme,<br />
die bisher einen hohen Aufwand und herstellerabhängige<br />
Programmier-Spezialisten erforderlich machte, sowie die damit<br />
verbundenen hohen Kosten. Besonders herausfordernd wird es,<br />
wenn es um komplexe Bewegungsabläufe für sensorbasierte<br />
Anwendungen geht.<br />
INTUITIVE UND EFFIZIENTE<br />
PROGRAMM-ERSTELLUNG<br />
Diese Hürden hat die auf komplexe Automatisierungsaufgaben,<br />
beispielsweise in der industriellen Bauteilreinigung und Oberflächenbehandlung<br />
sowie für die Mikrodosierung und der Entwicklung<br />
intelligenter Handhabungslösungen, spezialisierte<br />
ACP Systems AG mit der Softwarelösung von Artiminds<br />
Robotics aus dem Weg geräumt. Die Artiminds Robot Programming<br />
Suite (RPS) ermöglicht die intuitive Programmierung von<br />
Robotern zahlreicher namhafter Hersteller inklusive damit<br />
kompatibler Peripherie-Hardware wie Greifer, Kamera und<br />
Kraft- Momenten-Sensor, ohne eine Zeile Code selbst schreiben<br />
zu müssen. Offline- und Online-Programmierung werden dafür<br />
nahtlos miteinander kombiniert und ermöglichen eine effiziente<br />
Programmerstellung sowie durchgängige Planung, Programmierung<br />
und Inbetriebnahme.<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 15
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
02<br />
03<br />
02 Durch die Möglichkeit, CAD-Daten für die Bahngenerierung<br />
und sensorische Komponenten einzubinden, lassen sich die<br />
Roboterprogramme schnell und kosteneffizient an unterschiedliche<br />
Bauteil geometrien anpassen<br />
03 Die nahtlose Kombination von Offline- und Online-<br />
Programmierung erlaubt eine effiziente Programmerstellung<br />
und Inbetriebnahme<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
KOMPLEXE BEWEGUNGSABLÄUFE<br />
PER DRAG-AND-DROP VORGEBEN<br />
Welche Vorteile sich daraus ergeben, verdeutlicht ein Beispiel:<br />
Bei der automatisierten Quattroclean-Schneestrahlreinigung<br />
stark strukturierter Komponenten mit Freiformflächen, Hinterschnitten<br />
und integrierten Rohren muss der Roboter sehr komplexe<br />
Bahnkurven und Geometrien genau abfahren. Diese Bewegungsabläufe<br />
klassisch zu programmieren und abzugleichen ist<br />
aufwendig sowie zeitintensiv und erfordert viel Know-how.<br />
Im Gegensatz dazu lassen sich die CAD-Daten des Bauteils mit<br />
dem Software-Tool Artiminds RPS einfach in die 3D-Simulationsumgebung<br />
und Offline-Programmierung importieren und daraus<br />
die Bewegungsbahnen automatisiert generieren. Die Ablaufsequenz<br />
der einzelnen Prozesse, also die Bewegungen und<br />
Arbeitsschritte, die der Roboter bei der Reinigung ausführen soll,<br />
wird per Drag-and-drop vorprogrammierter Funktionsbausteine<br />
erstellt. Der Abgleich kann anschließend im Teach-in-Modus am<br />
Roboter erfolgen und das so generierte Programm getestet werden.<br />
Im letzten Schritt wird das erstellte Programm automatisch<br />
in die Zielsprache des eingesetzten Roboters übertragen. Ergänzt<br />
um prozess- und anwendungsspezifische Parameter, beispielsweise<br />
Strahlzeit, Druck und Volumenströme für Kohlendioxid<br />
und Druckluft sowie Anzahl der strahlenden Düsen, lässt sich<br />
die Anwendung in vergleichsweise kurzer Zeit und kosteneffektiv<br />
roboterbasiert automatisieren.<br />
CAD-DATEN UNTERSTÜTZEN<br />
BAHNGENERIERUNG<br />
Bei der Applikation von Folien und Substraten, unter anderem<br />
Touchfolien und flexible Leiterplatten, auf gekrümmten Ober-<br />
flächen dürfen weder Lufteinschlüsse noch partikuläre Verunreinigungen<br />
entstehen. Außerdem muss der Schutzfilm vom<br />
Roboter abgezogen werden, ohne die Folie zu beschädigen.<br />
Um dies sicherzustellen, verfügt der Roboter über einen der<br />
menschlichen Hand nachempfundenen Greifer, der die Folie<br />
als Rolle hält und auf der zu beklebenden Fläche lufteinschlussfrei<br />
appliziert. Diese Aufgabe zählt ebenfalls zu den<br />
Anwendungen, deren Automatisierung hohe Anforderungen<br />
DIE SOFTWARELÖSUNG<br />
BIETET EINE EFFIZIENTE UND<br />
HERSTELLERUNABHÄNGIGE<br />
PROGRAMMIERUNG<br />
an die Roboterprogrammierung stellt. Um die Bewegungsbahn<br />
exakt an die jeweilige Freiformfläche anzupassen, waren bisher<br />
zahlreiche kostspielige Programmierstunden, umfangreiche<br />
Testläufe und Anpassungen erforderlich. Die Möglichkeit,<br />
CAD-Daten für die Bahngenerierung und sensorische Komponenten<br />
einbinden zu können, verspricht die signifikante Vereinfachung<br />
und Verkürzung der Roboterprogrammierung auch<br />
bei diesen Anwendungen. Hinzu kommt, dass erforderliche<br />
Änderungen schnell und effizient intern durchgeführt werden<br />
können.<br />
Bilder: Aufmacher acp systems AG, sonstige ArtiMinds Robotics<br />
www.acp-systems.com<br />
www.artiminds.com<br />
16 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
PRÄZISE LASER-SENSOREN FÜR DIE AUTOMATISIERUNG<br />
Automatisierungsaufgaben in der Automobilindustrie, im 3D-Druck oder<br />
Robotik-Anwendungen werden von Laser-Sensoren der Reihe optoNCDT<br />
1900 genau gelöst. Die neuen Modelle im Sensorportfolio von Micro-Epsilon<br />
liefern Weg-, Abstands- und Positionsinformationen. Abgedeckt werden<br />
mit der Einführung zusätzlicher Laser-Punkt-Sensoren der Serie nun<br />
Messbereiche von 2 bis 500 mm. Für anspruchsvolle Messaufgaben bietet<br />
der Hersteller Laser-Sensoren mit Laser-Linie (LL) für metallische und<br />
strukturierte Oberflächen an. Ihr kleiner, ovaler Lichtfleck kompensiert feine<br />
Unebenheiten der Oberfläche. Die neuen Modelle decken Messbereiche von<br />
2 bis 25 mm ab. Zu den weiteren Merkmalen der dynamischen Sensoren<br />
gehören eine kleine Baugröße und eine hohe Fremdlichtbeständigkeit. Die<br />
Advanced Surface Compensation stellt eine optimale Belichtungsregelung<br />
auf einfachen wie anspruchsvollen Oberflächen sicher. Die zweistufige Messwertermittlung sorgt für Stabilität und einen genauen<br />
Signalverlauf auch an Stufen und Kanten.<br />
www.micro-epsilon.de<br />
PARTNERSCHAFT VON SMC UND INSYS ICOM<br />
Um Produktionsausfälle zu vermeiden oder so kurz wie<br />
möglich zu halten, sind Kontrolle und Überwachung von<br />
Maschinen und Prozessen unerlässlich. Deshalb haben SMC,<br />
führender Lösungsanbieter für pneumatische und elektrische<br />
Automatisierungstechnik, und der Digitalisierungsexperte<br />
für industrielle Datenkommunikation INSYS icom, gemeinsam<br />
eine einfache Verbindung der Sensor-Aktor-Ebene in die<br />
IoT-Welt entwickelt. Ein INSYS-icom-MRX-Router sorgt für die<br />
Kommunikation zwischen der Feldebene und der IoT-Plattform,<br />
die die Daten auswertet und veranschaulicht. Der<br />
Anwender erhält umfassende Informationen und wird im<br />
Bedarfsfall alarmiert. Dabei funktioniert die Verbindung<br />
bidirektional: Auch vom Cloudserver können Daten an eine<br />
Maschine oder Komponente übertragen werden. Neben<br />
dem lesenden Zugriff kann der Anwender auch steuernd<br />
eingreifen, um Produktionsausfälle aufgrund von Verschleiß<br />
oder anderen Faktoren zu vermeiden.<br />
www.smc.de<br />
SMARTE INDUKTIVSENSORIK FÜR<br />
DIE CARBONERFASSUNG<br />
Turck kündigt die weltweit ersten induktiven Sensoren zur<br />
Erfassung des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs CFK an.<br />
Sie sind robuster als optische oder kapazitive Modelle und<br />
preiswerter als Ultraschallsensoren. Die zum Patent angemeldete<br />
Reihe erfasst sowohl Carbongewebe als auch gepresste<br />
Carbonteile. Sie basiert<br />
auf weiterentwickelter<br />
uprox-Technologie, die<br />
hohe Schaltabstände<br />
ermöglicht, und bietet<br />
flexible Einbaumöglichkeiten.<br />
Interessant ist<br />
dies unter anderem für<br />
die Hersteller von Automobilen,<br />
Windkraftanlagen<br />
oder Sportgeräten<br />
und deren<br />
Zulieferbetriebe. Die<br />
verschmutzungsresistenten<br />
Sensoren sind ab sofort zunächst in drei Bauformen<br />
erhältlich: als Gewinderohrausführung im M18-Edelstahlgehäuse<br />
sowie als quaderförmige Varianten mit einer Höhe<br />
von 20 mm (QR20) oder 40 mm (CK40). Schutzart IP68 und der<br />
erhöhte Temperaturbereich von 0 bis 100 °C sorgen für einen<br />
dauerhaft zuverlässigen Einsatz der Geräte, die Turck als<br />
PNP-Wechsler mit M12-Steckverbinder anbietet.<br />
www.turck.com<br />
Mehr Höhe, mehr<br />
Breite, mehr Platz!<br />
UNIFLEX ADVANCED 1995<br />
\\ Höher, schneller, weiter:<br />
Die UNIFLEX Advanced in neuer Baugröße mit noch mehr Platz<br />
für Ihre Leitungen: Innenhöhe 80 mm | Innenbreiten 85 - 250 mm<br />
\\ Vier Bauarten:<br />
Geschlossen sowie innen, außen und beidseitig aufklappbar<br />
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Einsatz von bis zu 35 % sortenreinem Regranulat.<br />
kabelschlepp.de/uniflex-advanced | Fon: +49 (0) 2762/4003-0
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
WIRTSCHAFTLICH AUTOMATISIEREN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Bis Anfang 2020 hat Breckle in Weida noch<br />
ausschließlich Artikel für den Schlafkomfort<br />
hergestellt. Innerhalb weniger Wochen wurde<br />
ein Teil der Produktion auf Atemschutzmasken<br />
umgestellt. Heute verlassen rund eine Million<br />
Masken pro Woche das Band. Möglich ist dies<br />
durch einen hohen Automatisierungsgrad<br />
und den Einsatz von Linearportalen für<br />
die Verpackung.<br />
Alexander Mühlens ist Leiter Automatisierungstechnik<br />
bei der igus GmbH in Köln<br />
Corina Breckle wirft einen kurzen Blick auf die Maske des<br />
Besuchers. „Das ist sicher keine von uns“, lacht sie. Die<br />
zuvor in der nahen Apotheke gekaufte Maske trägt erkennbar<br />
das Zeichen KN95. Das steht für den chinesischen<br />
Prüfstandard, während FFP2 den europäischen kennzeichnet.<br />
Die vorgeschriebenen Filterleistungen von rund 95 %<br />
sind bei den Prüfverfahren vergleichbar. „FFP2-Atemschutzmasken<br />
und vergleichbare Standards sind so aufgebaut, dass sie am<br />
Gesicht des Trägers abdichten”, erklärt Corina Breckle. Sie ist verantwortlich<br />
für Design & Entwicklung bei der Breckle Matratzenwerk<br />
Weida GmbH. Im Unterschied dazu schützen medizinische<br />
Masken (MNS Typ 2R) vor allem das Gegenüber vor infektiösen<br />
Tröpfchen des Mundschutzträgers.<br />
HOCHAUTOMATISIERTE FERTIGUNG<br />
Corina Breckle hat sich mit ihrem Team intensiv in die Thematik<br />
eingearbeitet: Das Unternehmen aus Weida in Thüringen produziert<br />
beide Maskentypen. „Und wir beschaffen auch alle Materialien<br />
aus Deutschland”, erklärt sie. „Denn es bringt ja nichts, Material<br />
in China einzukaufen und dann als deutsche Maske zertifizieren<br />
zu lassen. Um dennoch kostenseitig mit ausländischen Herstellern<br />
mithalten zu können, haben wir eine hochautomatisierte<br />
18 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
IEF-Werner:<br />
Handhabung<br />
weitergedacht<br />
Mehrschacht-<br />
Palettierer<br />
Fertigung, unter anderem mithilfe von Igus Linearportalen, aufgebaut.” Und das<br />
innerhalb kürzester Zeit, denn Breckle ist eigentlich in einer anderen Branche<br />
zuhause: Das Familienunternehmen mit insgesamt rund 300 Mitarbeitern ist einer<br />
der größten Matratzenhersteller Deutschlands und bietet zudem alles rund<br />
um das Thema Schlafkomfort.<br />
Doch die entsprechende Nachfrage hält sich seit Anfang 2020 in Grenzen. „Im<br />
Februar 2020 sind wir in die Produktion von Masken eingestiegen, als von unseren<br />
Partnern aus der Gesundheitsbranche Bedarf signalisiert wurde“, erinnert<br />
DIE ROBOTERPORTALE WURDEN FÜR DIE<br />
SPEZIELLE ANWENDUNG ZUR VERPACKUNG<br />
VON MASKEN ANGEPASST<br />
sich Corina Breckle. Heute stellen in einer der Hallen des weitläufigen Breckle-<br />
Geländes vier Maschinen OP- und FFP2-Masken her, und das im Sekundentakt.<br />
Sie werden seit Herbst 2020 ergänzt durch ein Qualitätssicherungssystem sowie<br />
zwei vollautomatische Ver packungsanlagen. Die Verpackungsanlagen hat<br />
Breckle von dem Anlagenbauer Ximaj GmbH aus dem hessischen Weitefeld bezogen,<br />
der sie auf Basis des Igus Portalsystems Drylin entwickelt und aufgebaut hat.<br />
Mit vielen neuen<br />
Möglichkeiten:<br />
• Erweiterung des<br />
Autonomiepuffers.<br />
• NIO Teile können separat<br />
abgelegt werden.<br />
• Verarbeitung von Roh- und<br />
Fertigteilen ohne<br />
Durchmischung möglich.<br />
• Verarbeitung von mehreren<br />
Produktvarianten<br />
gleichzeitig möglich.<br />
EINE MILLION MASKEN PRO WOCHE<br />
Igus bietet das Raumportal als Low-cost-Automation-Lösung an, das kleinen<br />
und mittelständischen Firmen hilft, manuelle monotone und oftmals fehleranfällige<br />
Arbeitsschritte zu automatisieren – etwa das Verpacken von Masken in<br />
www.ief.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
Das Portalsystem hat drei Freiheitsgrade und<br />
besteht aus ZLW Zahnriemen- und GRW Zahnstangenachsen,<br />
die dank Gleitelementen aus Hochleistungskunststoffen<br />
für eine präzise Führung sorgen<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Schachteln. Angetrieben von einem flachen Zahnriemenantrieb<br />
verfahren die Drylin- Portale absolut schmiermittelfrei und erfüllen<br />
dadurch hohe hygienische Standards. Als Komplettsysteme<br />
werden die karte sischen Roboter mit Motoren, Zahnriemen,<br />
Zahnstangenachsen, Kupplungen und weiterem Zubehör angeboten.<br />
Low-Cost-Automation nennt Igus die Lösung deshalb,<br />
weil sie sich auf Grund des günstigen Preises innerhalb eines kurzen<br />
Zeitraums – spätestens nach einem Jahr – amortisiert.<br />
WETTBEWERBSFÄHIG DANK<br />
HOHER AUTOMATISIERUNG<br />
Wir sind wahrscheinlich alle froh, wenn im<br />
Alltag keine Masken mehr getragen werden<br />
müssen. Bei Breckle hoffen wir natürlich,<br />
dass auch nach der Pandemie zumindest im<br />
medizinischen Bereich weiterhin Nachfrage<br />
besteht nach hochwertiger, in Deutschland<br />
nachhaltig produzierter und zertifizierter Ware.<br />
Es ist zwar schwierig mit den Fernost-Preisen<br />
mitzuhalten, aber durch unseren inzwischen<br />
erreichten, sehr hohen Automatisierungsgrad,<br />
auch dank der Igus Low-cost-Automation-<br />
Lösung, konnten wir die Kosten ganz<br />
spürbar senken.<br />
CORINA BRECKLE, Design & Entwicklung,<br />
Breckle Matratzenwerk Weida GmbH<br />
„Insgesamt belaufen sich unsere Investitionen in die Maskenproduktion<br />
im Moment auf etwa 1,6 Millionen Euro“, so Corina Breckle.<br />
„Mit den Verpackungsanlagen und dem QS-System gelang es uns<br />
aber, kostenseitig nochmals deutlich wettbewerbsfähiger zu werden,<br />
denn bis dahin wurde alles händisch kontrolliert und verpackt.“<br />
Die fertige Maske läuft nun aus der Produk tionsmaschine über ein<br />
Förderband zur Verpackungsmaschine und wird dort optisch kontrolliert:<br />
Wird ein Fehler erkannt, wird die Maske aussortiert. Beliefert<br />
werden u. a. das DRK, das Bundesgesundheitsministerium,<br />
Apotheken sowie auch Unternehmen. „Pro Woche stellen wir etwa<br />
eine Millionen OP-Masken und rund 100 000 FFP2-Masken mit<br />
rund 20 Mitarbeitern in zwei Schichten her“, sagt Corina Breckle.<br />
„Bis zur Einführung des QS-Systems und der Verpackungsautomaten<br />
haben wir dafür drei Schichten benötigt.“<br />
PORTALE SIND SCHMIERMITTEL-<br />
UND WARTUNGSFREI<br />
Die Roboterportale wurden von Igus für die spezielle Anwendung<br />
zur Verpackung von Masken leicht angepasst. Sie haben<br />
drei Freiheitsgrade und verfügen über einen Arbeitsraum von je<br />
800 × 800 × 250 mm. Drylin-ZLW-Zahnriemen- und GRW-Zahnstangenachsen<br />
sorgen dabei für eine präzise Führung dank Gleitelementen<br />
aus Hochleistungskunststoffen. Für die gesamte Roboter-Kinematik<br />
nutzt Anlagenbauer Ximaj eine B&R-Steuerung,<br />
die wiederum zur Ansteuerung der Motoren des Systems mit<br />
einer Dryve-D1-Steuerung von Igus kommuniziert. Die Vorteile<br />
der Dryve D1 liegen in der schnellen Inbetriebnahme, der hohen<br />
Benutzerfreundlichkeit und in der einfachen Vernetzungsfähigkeit<br />
mit übergeordneten Steuerungen. Die D1 ist konzipiert für<br />
die Steuerung für Schrittmotoren, DC- und EC/BLDC-Motoren.<br />
Die Motorsteuerung ist intuitiv über einen Web-Browser bedienbar,<br />
die Fahrprofile live änderbar. So kann eine zeitsparende<br />
Automatisierung ohne Übertragungs- und Ladevorgänge sehr<br />
schnell umgesetzt werden, um auch komplexe Aufgaben ohne<br />
Programmierung zu automatisieren.<br />
Das Baukastensystem der Drylin-Führungen vereinfacht zudem<br />
den Umbau bei geänderten Anforderungen. Dadurch war auch der<br />
Konstrukteur nicht durch eine fixe Roboterkinematik eingeschränkt.<br />
Das Portalsystem kann so individuell an die Anlage angepasst<br />
werden. Bei Breckle werden die Masken, die die auto matische<br />
Qualitätskontrolle erfolgreich durchlaufen haben über ein Transportband<br />
mithilfe von Drylin-Lagern und -Wellen in die Kartonagen<br />
befüllt, die das Portalsystem automatisch zur Ver fügung stellt.<br />
Bilder: igus GmbH<br />
www.igus.de<br />
www.breckle-weida.de<br />
LINK ZUM VIDEO<br />
Hier gewinnen Sie einen Einblick in die<br />
automatisierte Verpackung von Atemschutzmasken<br />
mit Low-cost-Automation:<br />
www.youtube.com/watch?v=Kg2jnflHvk4<br />
20 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
ULTRAWENDIGER ULTRASCHALLSENSOR<br />
Die neue Sensorfamilie Cube von Microsonic deckt mit drei<br />
Tastweiten einen Messbereich von 65 mm bis 5 m ab. Die<br />
Sensoren sind in zwei Ausgangsstufen erhältlich – 1-Push-<br />
Pull-Schaltausgang oder 2-Push-Pull-Schaltausgänge mit<br />
Analogausgang. Die voll ausgestatte Variante ist werkseitig<br />
auf 1-Push-Pull-Schaltausgang und Analogausgang<br />
eingestellt. Mit LinkControl oder IO-Link kann der Analogausgang<br />
am Cube deaktiviert und ein 2. Schaltausgang<br />
aktiviert werden. So kann beispielsweise der 2. Schaltausgang<br />
in Füllstandsapplikationen den Überlauf kontrollieren.<br />
Die Sensoren sind mit einer IO-Link-Schnittstelle<br />
Version 1.1 ausgestattet. Der Cube kann in fünf Positionen<br />
dank drehbarem Sensorkopf ausgerichtet werden. Mit<br />
der Quicklock-Montagehalterung lässt sich der Sensor<br />
schnell und einfach montieren. Die LED-Anzeige ist in<br />
allen Montagepositionen gut sichtbar. Die komfortable<br />
Montage ermöglicht einen flexiblen Einsatz in zahlreichen<br />
Anwendungen.<br />
www.microsonic.de<br />
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COBOTS AUFGESTOCKT<br />
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Schunk erweitert<br />
das Plug &<br />
Work-Programm.<br />
Neben Universal<br />
Robots, Doosan<br />
Robotics und<br />
Techman Robot<br />
sind ab sofort<br />
auch auf die<br />
Leichtbauroboter<br />
von Omron und<br />
Fanuc abgestimmte<br />
Standardkomponenten im Angebot. Das Plug & Work-<br />
Portfolio umfasst pneumatische und elektrische Greifer,<br />
Co-act-Greifmodule für kollaborierende Anwendungen<br />
sowie Schnellwechselsysteme. Für die Cobots von Omron<br />
und Fanuc bietet Schunk unter anderem den Universalgreifer<br />
EGH mit einem frei programmierbaren Gesamthub<br />
von 80 mm und den kollaborierenden Kleinteilegreifer<br />
Co-act EGP-C an. Zudem wurde der EGP-C um eine<br />
Direktanbindung an Leichtbauroboter von Yaskawa und<br />
Mitsubishi Electric ergänzt. Die Ausweitung auf weitere<br />
Cobot-Hersteller soll folgen. Individualisierte Anwendungen<br />
können im Roboter-Applikationszentrum CoLab<br />
von Schunk getestet werden. Dort stehen aktuell 18<br />
Industrieroboter und Cobots sowie speziell eingerichtete<br />
Zellen für Leichtbau, Industrierobotik und Versuchsaufbauten<br />
zur Verfügung.<br />
www.schunk.com<br />
Einfach effizienter: Intralogistik<br />
mit Förderanlagen von MiniTec.<br />
Eine intelligente Lagerhaltung ist der Schlüssel für<br />
schnelle Lieferzeiten und zufriedene Kunden. MiniTec<br />
bietet dazu die passende Fördertechnik. Und gerne<br />
auch alles andere für Ihre Intralogistik – bis hin zu<br />
kompleמּen Lagerlogistiksystemen. Wann entdecken<br />
Sie die Kunst der Einfachheit?<br />
Messe Stuמּgart<br />
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Besuchen Sie uns in Halle 1, Stand L08<br />
www.minitec.de<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 21
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
GEZIELT UND SICHER UNTERSTÜTZEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Mithilfe von Lastaufnahmemitteln lässt sich das Anheben und Transportieren von<br />
Blechzuschnitten für automatisierte Prozesse nachhaltig gestalten. Um die Sicherheit<br />
bei der Neukonstruktion eines Platinengreifers für die Automobilindustrie nochmals<br />
zu steigern, haben sich zwei bekannte mittelständische Zulieferer zusammengetan.<br />
In der metallverarbeitenden Industrie ist es Systemlieferanten<br />
gelungen, werkzeugfreies Schneiden in der Blechbearbeitung<br />
anzubieten. Dazu schneiden Laser direkt vom kontinuierlich<br />
laufenden Stahl- oder Aluminium-Coil. Dadurch<br />
steigert sich die Rentabilität im Presswerk. So ist etwa dank<br />
CNC-Programmierungen eine hohe Flexibilität bei gleichzeitiger<br />
Materialeinsparung von bis zu 10 % erzielbar. Zudem entfällt<br />
der komplette Aufwand für Transport, Lagerung und Instandhaltung<br />
der bis zu 40 t schweren Schneidwerkzeuge. Anbieter<br />
liefern inzwischen leicht installierbare Anlagen, die eine<br />
Platinenproduktion auch in kleineren Hallen und Presswerken<br />
Robert Timmerberg M. A.,<br />
Fachjournalist in Düsseldorf<br />
möglich machen. Verglichen mit konventionellen, werkzeuggebundenen<br />
Herstellungsverfahren ergeben sich dabei hohe<br />
Einsparungen.<br />
SON<strong>DER</strong>MASCHINEN FÜR<br />
DIE BLECHUMFORMUNG<br />
Um diese Vorteile während des Produktionsprozesses nicht<br />
zunichtezumachen, kooperieren die metallverarbeitenden<br />
Betriebe mit spezialisierten Partnern, die Sonderlösungen in<br />
hoher Qualität schnell und sicher liefern können. Ein solches<br />
Unternehmen ist die Nordgreif GmbH. Bei dem Unternehmen<br />
aus Schenefeld bei Hamburg dreht sich alles um das Heben<br />
und Transportieren schwerer Lasten. Wie dieser Einsatzfall<br />
zeigt, ist die über 30-jährige Erfolgsgeschichte ohne erfahrene<br />
Ingenieure und kundenspezifische Konstruktionen undenkbar.<br />
22 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
01 Die kompakten<br />
Industrie-Gaszugfedern<br />
decken Kräfte zwischen<br />
30 und 5000 N ab<br />
Das Lösungsspektrum umfasst Zangen, Greifer, Traversen sowie<br />
Wende vorrichtungen mit mechanischem, elektrischem<br />
oder hydrau lischem Antrieb.<br />
Die zunehmende Automatisierung in der Automobilindustrie<br />
erfordert auch im Bereich der Lastaufnahme neue Lösungen.<br />
Dies führt zu einer gesteigerten Effizienz und Geschwindigkeit in<br />
den laufenden Produktionsprozessen, bei denen die Blechplatinen<br />
zuerst aus einem Coil herausgestanzt und dann auf speziellen<br />
Paletten gestapelt werden. Diese Paletten werden darauf mit<br />
einem Platinengreifer zu den Pressen transportiert, dort wieder<br />
vereinzelt und unter Druck in die gewünschte Form gebracht.<br />
Beim Transport von öligen Platinen kommt die glatte Oberfläche<br />
als besondere Anforderung an die Greiflösung hinzu. Aus diesem<br />
Grund sind die Lösungen von Nordgreif mit einer speziellen<br />
Niederhaltevorrichtung ausgerüstet: Dadurch wird der Platinenstapel<br />
sehr fest zusammengehalten, und ein sicherer Transport<br />
ist stets gewährleistet.<br />
INDUSTRIEGASFE<strong>DER</strong>N FÜR SCHWERE LASTEN<br />
Um dem Endkunden eine störungsfreie Produktion zu ermöglichen,<br />
kooperiert Nordgreif mit dem international bekannten<br />
ERFOLGREICHE ZUSAMMENARBEIT<br />
Unsere Zusammenarbeit mit der ACE Stoßdämpfer GmbH<br />
ist erfolgreich, weil beide Unternehmen ähnlich an Projekte<br />
herangehen: Aufbauend auf einer hochwertigen, großen<br />
Produktpalette sind wir in der Lage, maßgeschneiderte Lösungen<br />
weiterzuentwickeln und, wie dieser Einsatzfall zeigt, neue<br />
Produkte mit genau angepassten Maschinenelementen<br />
zu konstruieren.<br />
HOLGER THIEL, Vertrieb, Marketing, Nordgreif GmbH, Schenefeld<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 23
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
02<br />
02 Der Aufsetztisch zum Heben und Transportieren von<br />
gestapelten Blechzuschnitten verfügt zur Unterstützung beim<br />
Verfahren in die obere Endlage über beidseitig je zwei<br />
horizontal angeordnete Gasfedern, die das Eigengewicht<br />
des Greifers erheblich reduzieren<br />
03 Die verbauten Industrie-Gaszugfedern sind bei<br />
einem Hub von 600 mm theoretisch in der Lage, jeweils<br />
bis zu 1 200 N an Zugkraft aufzubringen<br />
04 Die Zugkraft der Industrie-Gaszugfedern lässt sich<br />
nachträglich per Ventil anpassen, sie bieten zudem höchste<br />
Standzeiten durch eine hart verchromte Kolbenstange<br />
sowie ein integriertes Gleitlager<br />
03<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
04<br />
Stickstoff-Füllung<br />
Kolben mit Dichtung<br />
Außenkörper<br />
Dichtungspaket<br />
Führungslager<br />
Kolbenstange<br />
Ventil<br />
Gewinde für Anbauteile<br />
Spezialisten für Dämpfungslösungen aller Art, der ACE Stoßdämpfer<br />
GmbH. Die langjährige Zusammenarbeit ist erfolgreich,<br />
weil beide Unternehmen ähnlich an Projekte herangehen: Aufbauend<br />
auf einer hochwertigen, großen Produktpalette sind sie<br />
in der Lage, maßgeschneiderte Lösungen weiterzuentwickeln<br />
und, falls nötig, dank ihrer Expertise auch neue Produkte zu konstruieren.<br />
Die aktuelle Generation von Platinengreifern ist so ein<br />
Fall. Es galt, einen in der Höhe verfahrbaren Aufsetztisch beim<br />
Anheben in der oberen Endlage kräftemäßig zu unterstützen. Der<br />
Tisch ist mit einem Scherenhub und einem Schrittschaltwerk<br />
ausgestattet und für die Fixierung der Platinenstapel zuständig.<br />
Er verhindert, dass die Platinen verrutschen und im schlimmsten<br />
Fall herunterfallen. Dies würde die Arbeitsprozesse nicht nur<br />
unterbrechen, sondern zu teuren Schäden an den empfindlichen<br />
Blechzuschnitten führen. Der 2 000 kg schwere Tisch kann mit<br />
einer Platinenlast von bis zu 8 000 kg beladen werden. Zur sicheren<br />
Fixierung der Last bestand die Lösung bei Nordgreif unter anderem<br />
darin, den Tisch nach Aufsetzen des Greifers mithilfe von vier<br />
leistungsstarken, horizontal angeordneten Gaszugfedern anzuheben,<br />
um die Platinen freizugeben. Beim Anheben des Platinengreifers<br />
muss der Aufsetztisch schnell und kontrollierbar<br />
nach unten zu bewegen sein, damit die Platinen gesichert sind.<br />
Um diese Vorgänge bestmöglich zu unterstützen, galt es für die<br />
Spezialisten von ACE, mehrere Herausforderungen zu meistern.<br />
Bei der maximalen Platinenlast von 8 t müssen die auszuwählenden<br />
Gasfedern auf der einen Seite leistungsstärker sein als handelsübliche<br />
Modelle, die an Hauben, Luken und Deckeln vorkommen<br />
und dort kontrolliertes Halten, Heben oder Senken<br />
zwecks Unterstützung menschlicher Muskelkräfte ermöglichen.<br />
Auf der anderen Seite müssen sie exakt einstellbar sein, sodass<br />
sie genau die gewünschte Bewegung und Geschwindigkeit des<br />
Tisches ermöglichen. Eine weitere Anforderung: Während ACE<br />
für die meisten Lösungen auch online ein Berechnungspro-<br />
LINK ZUM VIDEO<br />
Sie haben eine Gasfeder bestellt und der Fülldruck<br />
erweist sich bei der Montage als zu hoch? In diesem<br />
Video erfahren Sie mehr zum Thema Druckanpassung<br />
in Gasfedern:<br />
bit.ly/GasfedernACE<br />
24 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
Einfach<br />
gramm zur Verfügung stellt, mit dessen Hilfe in fünf einfachen Schritten<br />
die passende Gasfeder ausgelegt und geliefert wird, kam diese Art der<br />
schnellen, präzisen Ermittlung der geeigneten Modelle in diesem Einsatzfall<br />
aufgrund von zu berücksichti genden Faktoren wie Umlenkrollen<br />
und dem Gewicht beim Absenken nicht in Frage.<br />
VENTILTECHNIK IST DIE LÖSUNG<br />
Die Summe dieser Anforderungen gab ACE die Gelegenheit, neben der<br />
Qualität seiner Produkte auch die des Serviceteams unter Beweis zu<br />
stellen. Zunächst lieferte ACE vier Industrie-Gaszugfedern des Typs<br />
GZ-28-600-DD-1200N mit der maximalen Zugkraft von 1 200 N. In der<br />
Praxis stellte sich heraus, dass dadurch weder das erforder liche Senken<br />
des Tisches wie vorgesehen auszulösen, noch die gewünschte Entlastung<br />
beim Anheben zu erzielen war. Die Gasfedern waren hinsichtlich<br />
INDUSTRIE-GASZUGFE<strong>DER</strong>N<br />
ENTLASTEN DIE PLATINENGREIFER<br />
BEIM TRANSPORT VON TONNEN-<br />
SCHWEREN BLECHZUSCHNITTEN<br />
der Zugkräfte überdimen sioniert. Aus diesem Grund machte sich Kai<br />
Boelingen, der bei ACE für den technischen Vertrieb in der Region zuständige<br />
Experte, auf den Weg nach Schenefeld. Dabei kam den Technikern<br />
eine Besonderheit dieser ohne fremde Energieversorgung arbeitenden<br />
Lösungen zur Kraftunterstützung zugute. Ihre Zugkraft lässt sich im<br />
Nachhinein über ein Ventil stufenlos bis zum gewünschten Wert reduzieren.<br />
Nach vorsichtigem, schrittweisem Ablassen des Stickstoffs stellte sich<br />
heraus, dass bei je 800 N die Kräfte der an beiden Seiten der Konstruktion<br />
nebeneinander platzierten Komponenten so passend gewählt sind, dass<br />
sich der Tisch zügig, aber kontrolliert nach unten bewegen kann. Zugleich<br />
wird während des Hebevorgangs das Eigengewicht des Greifers dank der<br />
zusammenwirkenden Kräfte von 3 200 N reduziert, sodass das Verfahren<br />
in die obere Endlage erfolgt.<br />
SON<strong>DER</strong>AUSFÜHRUNGEN VERFÜGBAR<br />
ACE liefert neben einer Vielzahl an Zubehör und Anschlussteilen auf Anfrage<br />
auch Sonderausführungen. Außerdem stehen für Anwendungen<br />
mit strengen Hygienerichtlinien auch Varianten zur Verfügung, die mit<br />
Sonderölen befüllt sind und in Edelstahlausführung sowie mit Endlagendämpfung<br />
geliefert werden können. Wenn es die Umgebungsbedingungen<br />
erfordern, ist ACE in der Lage, den zulässigen Temperaturbereich von<br />
- 20 bis + 80 °C noch zu erweitern. Diese Art der Anpassung war jedoch<br />
bei Nordgreif kein Kriterium für den Erfolg der neuen Generation der<br />
Platinengreifer. Auch dank der präzise eingestellten und bei jedem<br />
Transportprozess zuverlässig wirkenden Kräfte der Industrie-Gaszugfedern<br />
von ACE gestalten sich die automatisierten Arbeitsabläufe trotz<br />
der teils öligen Oberflächen reibungslos, sodass kostspieliger Ausschuss<br />
von Platinen Mangelware ist.<br />
... die passende<br />
Metallfeder<br />
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Bilder: Aufmacher Kzenon – stock.adobe.com,<br />
Einklinker + 03 ACE Stoßdämpfer GmbH, sonstige Nordgreif GmbH<br />
www.ace-ace.de<br />
www.nordgreif.com<br />
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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
ENGAGEMENT FÜR MEHR<br />
RESSOURCENSCHONUNG<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Die Fritz Stiefel GmbH beliefert die Maschinen- und Fahrzeugindustrie mit<br />
Schlauch-, Rohr- und Verbindungskomponenten. Vor Verschmutzung geschützt<br />
werden die Hydraulik- und Pneumatikkomponenten durch Kunststoffkappen<br />
und Verschlussstopfen aus recycliertem Kunststoff.<br />
Das Familienunternehmen Fritz Stiefel GmbH aus Waiblingen<br />
liefert seine Schläuche, Rohrleitungen und<br />
Verbindungskomponenten für Baumaschinen, Schwertransporter,<br />
Landmaschinen, Sonderfahrzeuge einbaufertig.<br />
Dabei ist absolute Sauberkeit Pflicht, wie Ronald Miess,<br />
Leitung Einkauf & Angebotswesen Schlauchtechnologie bei<br />
Stiefel, unterstreicht: „Im Rohrleitungsbau erfolgt beispielsweise<br />
nach jedem Produktionsschritt eine Reinigung, damit die Leitungen<br />
absolut sauber zu unseren Auftraggebern gelangen. Wir<br />
liefern die montagereifen Produkte in vielen Fällen direkt ans<br />
Antje Bosche ist Marketingbeauftragte KAPSTO<br />
bei der Pöppelmann GmbH & Co. KG in Lohne<br />
Band unserer Kunden, wo sie dann sofort eingesetzt werden.“ Für<br />
einen optimalen Schutz der Produkte setzt Stiefel seit mehreren<br />
Jahrzehnten auf Partner Pöppelmann Kapsto. Die Division der<br />
Pöppelmann Gruppe aus dem niedersächsischen Lohne entwickelt<br />
und produziert Schutzlösungen aus Kunststoff für verschiedene<br />
Anwendungen. Die Schutzkappen und -stopfen, Griff- und<br />
Schraubkappen sowie individuell für kundenspezifische Anwendungen<br />
entwickelten Artikel bieten Außengewinden, Bolzen, Leitungen<br />
und mehr einen optimalen Schutz während der Fertigung,<br />
der Lagerung und dem Transport. Sie verhindern das Eindringen<br />
von Schmutz in sensible und funktionsentscheidende Komponenten.<br />
Kapsto-Schutzelemente sowie Thermoform-Trays<br />
werden für unterschiedlichste Zielmärkte produziert, z. B. für<br />
Hersteller und Zulieferer der Automobilindustrie, Maschinenbau,<br />
Bauwesen, Elektronik, Hydraulik, Luft- und Raumfahrt, Pneumatik<br />
sowie Mess-, Steuer- und Regelungstechnik.<br />
26 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
Stiefel produziert<br />
Rohrleitungen und<br />
unterschiedlichste<br />
Verbindungskomponenten,<br />
die in Baumaschinen,<br />
Schwerlasttransporten,<br />
Landmaschinen und<br />
Sonderfahrzeugen verbaut<br />
werden<br />
WI<strong>DER</strong>SPRÜCHLICHE ANFOR<strong>DER</strong>UNGEN<br />
OPTIMAL GELÖST<br />
DIE NACHHALTIGEN<br />
SCHUTZELEMENTE AUS PCR<br />
ÜBERZEUGEN DURCH<br />
QUALITÄT UND UNIVERSELLE<br />
EINSETZBARKEIT<br />
Vor allem im Rohrbiegebereich, in dem Rohrleitungen mit einem<br />
Durchmesser von 6 bis 42 mm sowie unterschiedlichste Verbindungskomponenten<br />
auf hochmodernen Maschinen nach<br />
indi viduellen Kundenwünschen produziert werden, sind Schutzelemente<br />
wie Staubschutzkappen erforderlich. Denn wenn verunreinigte<br />
Rohrleitungen verbaut werden, kann Schmutz in das<br />
empfindliche Hydrauliksystem der jeweiligen Baumaschine eindringen.<br />
Dann verstopfen Filter und Injektoren, legen Bagger<br />
oder Landmaschine lahm und verursachen hohe Kosten. Kleine<br />
Kappen, große Wirkung – das findet auch Ronald Miess: „Die<br />
Artikel sind für uns von großem Wert, damit am Ende alles funktioniert.<br />
Die Anforderungen, die wir an diese Produkte stellen,<br />
widersprechen sich allerdings ein wenig: Die Kappen müssen<br />
zuverlässig bis zur Montage auf dem vorgesehenen Platz sitzen<br />
und damit sicheren Schutz bieten. Dann aber sollen sie sich von<br />
den Mitarbeitern an der Produktionslinie mühelos entfernen lassen.“<br />
Denn in der Produktion der Kunden ist Schnelligkeit gefragt.<br />
Ideal für diese auf den ersten Blick widersprüchlichen Anforderungen<br />
sind diverse Schutzelemente, die Stiefel aus dem<br />
Normprogramm von Pöppelmann Kapsto bezieht, darunter<br />
Griffkappen wie die GPN 210, die mit Grifflaschen für eine<br />
schnelle und leichte Demontage ausgestattet sind. „Wir haben<br />
früher auch Schutzelemente aus anderen Quellen ohne Lasche<br />
verwendet. Dann kam es vor, dass Mitarbeiter vor der Montage<br />
die Schutzelemente mithilfe eines spitzen Werkzeugs entfernt<br />
haben. Dabei wurden dann unter Umständen die Schlauchleitungen<br />
beschädigt oder die Person verletzte sich sogar. Das<br />
lässt sich mit Schutzelementen, die mit einer Lasche ausgestattet<br />
sind, verhindern“, meint Ronald Miess.<br />
ERPROBUNG VON RECYCLING-SCHUTZELEMENTEN<br />
Dank der jahrzehntelangen engen und vertrauensvollen Partnerschaft<br />
mit Pöppelmann Kapsto ist der Schlauch- und Rohrleitungsproduzent<br />
immer aufgeschlossen für Neuerungen des<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 27
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
01<br />
02<br />
01 Absolute Sauberkeit ist wichtig, da Stiefel viele Produkte montagereif<br />
und staubgeschützt direkt ans Band seiner Kunden liefert<br />
02 Die Griffkappe GPN 210 mit Grifflasche ermöglicht eine schnelle<br />
und einfache Demontage<br />
03<br />
03 Die Schutzkappe GPN 610, aktuell bei Stiefel noch aus Neumaterial genutzt,<br />
könnte schon bald gegen die ressourcenschonende Variante ausgetauscht werden<br />
Kunststoffspezialisten. Dieser bietet jetzt für mehr Ressourcenschonung<br />
begehrte Normreihen der kleinen Kunststoffkappen<br />
und -verschlussstopfen auch aus 100 % Post-Consumer-Recyclingmaterial<br />
an. „Unsere für Branchen wie den Maschinenbau<br />
unverzichtbaren Produkte sind Einwegartikel, die nach der<br />
DIE KAPPEN MÜSSEN ZUVERLÄSSIG<br />
AUF DEN ROHREN SITZEN<br />
UND SICH DENNOCH MÜHELOS<br />
ENTFERNEN LASSEN<br />
Demontage entsorgt werden. Als Kunststoffspezialist übernehmen<br />
wir Verantwortung und suchen intensiv nach ressourcenschonenden<br />
Lösungen für unsere verschiedenen Produkte“, erklärt<br />
Steffen kleine Stüve, Area Sales Manager bei Pöppelmann Kapsto.<br />
Die neuen Schutzelemente aus PCR wurden im Rahmen der<br />
Initiative Pöppelmann blue entwickelt. Diese bündelt alle Aktivitäten<br />
der verschiedenen Geschäftsbereiche der Pöppelmann<br />
Gruppe, die einen geschlossenen Materialkreislauf zum Ziel<br />
haben. Die nachhaltigeren Kunststoffkappen und Kunststoffstopfen<br />
in verschiedenen Durchmessern bestehen zu 100 %<br />
aus Post-Consumer-Polyethylen (PCR-PE) im eingesetzten<br />
Kunststoff, überzeugen durch Qualität und sind universell als<br />
Kappe oder Stopfen einsetzbar. Nach der Verwendung sind sie<br />
nach individueller Prüfung z. B. über den Pöppelmann-blue-<br />
Materialkreislauf wieder recycelbar. Für die ressourcenschonenden<br />
Schutzelemente erhielt Pöppelmann Kapsto Anfang 2020<br />
den Blauen Engel, das Umweltzeichen der Bundesregierung.<br />
Auch die von Stiefel häufig verwendete GPN 610 ist in der neuen<br />
Recycling-Ausführung erhältlich.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
ZERTIFIZIERUNG NACH ISO 14001<br />
Das stieß sofort auf offene Ohren bei Einkaufsleiter Ronald Miess:<br />
„Wir waren im Juli 2020 mitten in unserem Voraudit zur Zertifizierung<br />
unseres Umweltmanagements nach ISO 14001 und haben<br />
diesen Punkt mit aufgenommen. Denn auch bei uns werden große<br />
Anstrengungen für mehr Nachhaltigkeit unternommen. Dazu<br />
FRITZ STIEFEL GMBH ERPROBT RECYCLING-SCHUTZELEMENTE VON KAPSTO<br />
Die Fritz Stiefel GmbH ist Zulieferer der Maschinen- und Fahrzeugindustrie und fertigt Schlauch-, Rohr- und Verbindungskomponenten<br />
für Bagger, Schwertransporter, Landmaschinen und Pistenraupen und mehr. Bei Herstellung, Lagerung<br />
und Transport werden diese durch Kunststoffkappen und Verschlussstopfen von Pöppelmann Kapsto zuverlässig vor<br />
Verunreinigung geschützt. Der Kunststoff-Spezialist entwickelte im Rahmen der Initiative Pöppelmann blue, die einen<br />
geschlossenen Materialkreislauf zum Ziel hat, Schutzelemente aus Post-Consumer-Recyclingmaterial und bietet nun<br />
bewährte Normreihen auch als ressourcenschonende Alternative an. Das stieß auf großes Interesse der Fritz Stiefel<br />
GmbH, die sich aktuell nach der Umweltmanagementnorm ISO 14001 zertifizieren lässt.<br />
28 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
DICHT&<br />
XXX<br />
SICHER<br />
WIR SIND SEHR AN<br />
LÖSUNGEN INTERESSIERT,<br />
DIE EINEN SCHONEN<strong>DER</strong>EN<br />
UMGANG MIT UNSERER<br />
UMWELT VERSPRECHEN<br />
RONALD MIESS, Leitung Einkauf & Angebotswesen<br />
Schlauchtechnologie bei der Fritz Stiefel GmbH<br />
gehört, dass wir unser Verpackungsmaterial bewusster einsetzen. Da wir die<br />
Kunststoffkappen in großen Mengen verwenden, stellen sie einen nicht unerheblichen<br />
Faktor in diesem Bereich dar.“ Daher durchlaufen die PCR-Schutzelemente<br />
nun bei Stiefel eine strenge Prüfung durch verschiedene Abteilungen –<br />
vom Wareneingang über die Qualitätssicherung bis hin zu sämtlichen Produktionsbereichen.<br />
Steffen kleine Stüve versichert: „Hinsichtlich der Qualität brauchen<br />
sich unsere Kunden keine Sorgen zu machen: Die Produkte aus 100 % PCR<br />
im eingesetzten Kunststoff müssen die gleiche Leistungsfähigkeit wie alle<br />
anderen Produkte auch hinsichtlich Maßgenauigkeit, zuverlässigem Sitz und<br />
einfacher, schneller Demontage beweisen, bevor wir sie in unser Programm<br />
übernehmen.“<br />
NACHHALTIGKEIT ALS KONZEPT<br />
Die Idee rund um einen geschlossenen Materialkreis der Schutzelemente geht<br />
bei Pöppelmann Kapsto sogar noch weiter: Nach ersten Pilotprojekten mit ausgewählten<br />
Kunden, in dem der Schutzelemente-Hersteller die Sammlung und<br />
Rückführung der Artikel zur Wiederverwertung erprobte, konnten schon erste<br />
Erfolge verzeichnet werden. Bei einem namhaften Automobilzulieferer wurden<br />
aus zurückgeführten Schutzelementen erfolgreich neue Kappen produziert.<br />
Ronald Miess hält das für eine spannende Idee: „Wir sind sehr an Lösungen<br />
interessiert, die einen schonenderen Umgang mit unserer Umwelt versprechen.<br />
Wenn ein solches Konzept funktioniert und auch aus logistischer und<br />
wirtschaftlicher Sicht praktikabel ist, wäre das auf jeden Fall ein Modell, über<br />
das wir mit unserem Partner Pöppelmann Kapsto diskutieren würden.“<br />
Bilder: 02, 03 Pöppelmann GmbH & Co. KG, sonstige Fritz STIEFEL GmbH<br />
www.poeppelmann.com<br />
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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
COBOTS RICHTIG<br />
EINSETZEN UND<br />
KONFIGURIEREN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Bernd Klöpper, Marketingleiter,<br />
RK Rose+Krieger GmbH in Minden<br />
30 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
Die eigene Produktion mit einem Cobot effizienter zu gestalten,<br />
scheint kinderleicht zu sein: kaufen, installieren und los geht’s.<br />
Doch wenn ein kollaborierender Roboter wirklich erfolgreich arbeiten<br />
soll, gilt es, vor dem Plug-and-play eine Reihe von Fragen zu<br />
beantworten, damit kein „Plug-and-pray“ draus wird.<br />
Cobots – kleine kollaborierende Roboter – können den<br />
Werker in vielerlei Hinsicht unterstützen. Sie heben<br />
schwere Gegenstände oder übernehmen monotone, einseitig<br />
belastende Aufgaben, wie das wiederholgenaue<br />
Anreichen von Teilen. Damit entlasten sie den Werker und schonen<br />
seine Gesundheit. Auch für bahngesteuerte Tätigkeiten, die ein<br />
Mensch entweder nicht so präzise, dauerhaft oder schnell und<br />
sicher ausführen kann wie eine Maschine, bieten sich kollaborierende<br />
Roboter an. Dazu zählt beispielsweise das Eindrehen besonders<br />
filigraner Schrauben oder das Realisieren von Niet- oder<br />
Klebeverbindungen. Zudem leisten Cobots wertvolle Dienste in<br />
Zeiten des Fachkräftemangels; fehlt es doch in vielen Bereichen<br />
an qualifizierten Mitarbeitern. So sind beispielsweise gut ausgebildete<br />
und erfahrene Schweißer, die präzise Schweißverbindungen<br />
herstellen können, nur noch schwer zu finden. Für Cobots ist das<br />
kein Problem, wenn sie erst einmal angelernt wurden.<br />
ZUSÄTZLICHE ANTRIEBSACHSEN<br />
UND BILDVERARBEITUNG<br />
Die Aufgabe ist klar. Doch wie groß und leistungsstark muss der<br />
Cobot sein, um sie zuverlässig erfüllen zu können und gleichzeitig<br />
nicht überdimensioniert zu sein? Hierzu müssen die Größe und<br />
Leistung des Cobots anhand der zu tragenden Lasten, der erforderlichen<br />
Reichweite, des notwendigen Aktionsradius und der<br />
gewünschten Taktzeiten definiert werden. Im Rahmen dieser<br />
Überlegungen wird schnell deutlich, ob die sechs Antriebsachsen<br />
des kleinen Cobots genügen oder ob sein Aktionsradius durch<br />
eine siebte, achte oder gar neunte Zusatzachse erweitert werden<br />
muss. Die Vergrößerung des Aktionsradius lässt sich z. B. mithilfe<br />
des Lineartechnikportfolios von RK Rose+Krieger erreichen. So<br />
dienen Hubsäulen wie der Powerlift Z der elektrischen Höhenverstellung<br />
des Cobots (Y-Achse). Linearachsen aus der RK Mono -<br />
Line- oder RK DuoLine-Baureihe verfahren den Cobot zusätzlich<br />
auf der X- und Z-Achse und erweitern so seine Reichweite. Denkbar<br />
ist auch, den Cobot noch auf eine Drehvorrichtung zu montieren<br />
und ihn so um die Y-Achse rotieren und damit an verschiedenen<br />
Orten arbeiten zu lassen. Selbst ganze Portalsysteme zur<br />
Reichweitenverlängerung bzw. zur Erweiterung des Aktionsradius<br />
im Raum lassen sich realisieren.<br />
Viele Cobot-Anwendungen benötigen ein System zur Bildverarbeitung.<br />
Dies ist u. a. dann der Fall, wenn der Cobot Teile aus<br />
einer unsortierten Kiste greifen und dem Werker anreichen soll.<br />
Auch für die Qualitätssicherung, beispielsweise bei der optischen<br />
Überprüfung unterschiedlichster Verbindungen oder für die<br />
korrekte Positionierung bei Pick-and-place-Aufgaben, ist eine<br />
Bildverarbeitung unerlässlich.<br />
COBOT O<strong>DER</strong> ROBOT?<br />
Während der Überlegungen zu den Aufgaben des neuen mechanischen<br />
Kollegen stellt sich immer auch die Frage, ob zur Bewältigung<br />
ein Cobot oder ein Robot gebraucht wird. Cobots kommen<br />
dann zum Einsatz, wenn die Anwendung seine dauerhafte Kollaboration<br />
erfordert, er also ständig mit einem Menschen zusammenarbeitet.<br />
Findet die Kollaboration allerdings nur während<br />
des Teach-ins, der Anlernphase, statt und der Prozess läuft dann<br />
autonom ab, ist ein Roboter beziehungsweise Robot gefragt. In<br />
diesem Fall gilt es, zusätzlich über die Art der vorzusehenden<br />
Schutzvorrichtungen wie zum Beispiel das Schutzzaunsystem<br />
von RK Rose+Krieger nachzudenken, wie sie die Maschinenrichtlinie<br />
vorschreibt.<br />
01<br />
02<br />
01 Eine Rotations- und Linearachse ermöglicht eine Unabhängigkeit<br />
der Rotation des Roboters von den Winkelgrenzen des Roboter-<br />
Basisgelenks: Der Rotationsmittelpunkt wird aus der vertikalen<br />
Achse des Portals verschoben<br />
02 Auf der zusätzlichen Linearachse in X-Richtung kann der<br />
Cobot vom Ablage- zum Arbeitsplatz hin- und zurückfahren<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 31
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
03<br />
03 Lineareinheiten von RK Rose+Krieger erweitern<br />
den Aktionsradius der Cobots<br />
04 Hubsäulen für die elektrische Höhenverstellung<br />
im industriellen Umfeld<br />
Die Aufgabe, die der Cobot übernehmen soll, gibt vor, ob seine<br />
Installation lediglich ein einfacher mechanisch-elektrischer<br />
Prozess ist, wie beispielsweise bei Stand-alone-Lösungen.<br />
Oder ist eine wesentlich komplexere steuerungstechnische<br />
und logistische An- und Einbindung an das Produktionsumfeld<br />
erforderlich? Zudem zu klären sind die Fragen nach dem Frontend<br />
des Cobots (Greifer und ähnliches) sowie nach den erforderlichen<br />
Zu- und Abführungen für Druckluft, Kleber, Schweißdraht,<br />
Absaugen usw.<br />
Im Zuge der Installation ist es besonders entscheidend, festzulegen,<br />
ob alle Achsen, auch die zusätzlichen Antriebsachsen des<br />
Systems, simultan oder teilweise sequenziell verfahren werden.<br />
Zudem muss neben der Sicherheit des Cobots an sich auch die<br />
Sicherheit sämtlicher Achsen im Sinne der Maschinenrichtlinie<br />
2006/42/EG gewährleistet sein; schließlich haftet der Betreiber<br />
persönlich.<br />
Sind alle Fragen geklärt und ist die Entscheidung für die<br />
Anschaffung eines Cobots gefallen, kann es sinnvoll sein, vor der<br />
Installation bzw. Einbindung des Cobots in die Produktionsumgebung<br />
Spezialisten wie beispielsweise die Experten für die<br />
Entwicklung (teil-)automatisierter Prozesse unter Einbindung<br />
von Cobots vom Fraunhofer IEM oder die Experten für Lineartechnik<br />
von RK Rose+Krieger zu Rate zu ziehen. Denn auch<br />
wenn ein kleiner Cobot im Vergleich zu einem Industrieroboter<br />
eine geringere Investition darstellt, sollte dennoch sichergestellt<br />
sein, dass diese gewinnbringend ist und sich im geplanten Zeitraum<br />
amortisiert.<br />
04<br />
VOM HANDLANGER BIS ZUM<br />
PRÄZISIONSSCHWEISSER<br />
Wie bereits angedeutet, ist die Bandbreite für den Einsatz von<br />
Cobots enorm. Sie reicht von einfachen Stand-alone-Lösungen<br />
zur Materialzu- und Abführung bis hin zu komplexen Raumportalen<br />
für Schweißanwendungen.<br />
Bei „einfachen“ Lösungen steht häufig die Arbeitsplatzergonomie<br />
im Vordergrund. So versorgen beispielsweise fahrbare Cobots<br />
den Werker an seinem höhenverstellbaren Montagearbeitsplatz<br />
mit Werkstücken, reichen diese an, sammeln die bearbeiteten<br />
Teile ein und fahren sie nach der Bearbeitung zum nächsten Produktionsschritt<br />
bzw. zur Verpackung. Für einen solchen Einsatz<br />
erweiterte RK Rose+Krieger das Sechsachssystem des Cobots um<br />
eine siebte Antriebsachse: Mit einer Hubsäule kann der Cobot<br />
IM VORFELD <strong>DER</strong> ANSCHAFFUNG<br />
EINES COBOTS IST EINE GEZIELTE<br />
PLANUNG UNUMGÄNGLICH<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
DAS RICHTIGE PRODUKTIONSUMFELD<br />
synchron mit dem Arbeitsplatz verfahren werden. Zusätzlich<br />
erweitert eine Linearachse den Aktionsradius des kollaborierenden<br />
Robots in X-Richtung in beliebiger Länge, zum Beispiel um mehrere<br />
Arbeits- oder Ablageplätze miteinander zu verknüpfen.<br />
Bei komplexeren Cobot-Anwendungen liegt der Fokus dagegen<br />
in der Regel auf zuverlässiger Wiederholgenauigkeit und dauerhafter<br />
Präzision. Ein Beispiel hierfür sind komplexe Schweißanwendungen.<br />
Gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM in Paderborn<br />
arbeitet RK Rose+Krieger an Lösungen für die dreidimensionale<br />
Erweiterung des Arbeitsbereichs von Schweiß-Cobots. So konstruierten<br />
und realisierten die Mindener Experten für Linear-,<br />
Profilverbindungs- und Modultechnik u. a. ein dreiachsiges<br />
Raumportal für ein roboterunterstütztes Handling- und Bearbeitungssystem.<br />
Intelligente Sensoren und Algorithmen ermöglichen<br />
dabei eine reibungslose Kommunikation zwischen Roboter und<br />
Raumportal. Das Ergebnis sind synchronisierte Bewegungen von<br />
Portal und Cobot sowie die einfache Anpassung des Systems an<br />
sich ändernde Anwendungsszenarien ohne aufwendige Umbauund<br />
Rüstarbeiten. Zusätzliche positive Nebeneffekte ergeben<br />
sich aus der Steifigkeit des Raumportals, die eine hohe Präzision<br />
beim Einsatz des Werkzeugs garantiert, und den im Vergleich zu<br />
herkömmlichen Industrierobotern deutlich geringeren Kosten.<br />
Bilder: RK Rose+Krieger GmbH<br />
www.rk-rose-krieger.com.<br />
32 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
MEHR FREIHEIT FÜR COBOTS<br />
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
Mit der Cobot Transport Unit (CTU) macht Rollon die Cobots von<br />
Universal Robots mobil. Sie besteht aus einer konfigurierbaren<br />
Linearachse, einem Schaltschrank und der Software-<br />
Komponente für URCaps. Sie ist einfach in Betrieb zu nehmen<br />
und zu bedienen. Programmierkenntnisse sind nicht erforderlich.<br />
Rollon bietet all das nun als Komplett-Paket an. Mit<br />
den UR+-zertifizierten Linearachsen kann man UR-Roboter<br />
effizienter und flexibler einsetzen, z. B. beim Handling, bei der<br />
Palettierung, der Maschinenbestückung oder der Intralogistik.<br />
Die Linearachsen sind jeweils auf den UR-Roboter abgestimmt.<br />
Sie verfügen über eine robuste Struktur aus einem stranggepressten,<br />
eloxierten Aluminiumprofil. Die Antriebskraft wird<br />
durch einen stahlverstärkten Zahnriemen aus Polyurethan<br />
übertragen. Der Roboter verfährt auf zwei parallelen Profilschienenführungen<br />
mit vier Laufwagen, die alle auftretenden<br />
Lasten und Momente stützen. Die kugelgeführten Systeme<br />
sorgen für eine hohe Tragfähigkeit.<br />
www.rollon.de<br />
MODULARE KUPPLUNGEN FÜR DEN EX-BEREICH<br />
MINIATUR-ROLLENFÜHRUNG<br />
Die Miniatur-Rollenführung HRG von THK verwendet<br />
Rollen als Wälzkörper und erfüllt damit auch<br />
anspruchsvolle Anforderungen an die Leistung bei<br />
kompakten Abmessungen. Die HRG-Serie bietet eine<br />
hohe Steifigkeit und eine lange Lebensdauer. Mit<br />
seinen vier Rollenumläufen in O-Anordnung bietet<br />
dieser Typ gleiche Tragzahlen in allen vier Haupt-<br />
Kupplungen für explosionsgefährdete Bereiche, sowohl für<br />
Hochpräzisionsanwendungen als auch für den Industriebau,<br />
bietet R+W an. Einsatz finden sie in vielen verschiedenen und<br />
teilweise speziellen Anwendungen. Sollen Kupplungen in<br />
explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, benötigen<br />
sie eine Atex-Kennzeichnung, die sicherstellt, dass Geräte<br />
oder Komponenten für diese Einsatzbedingungen geprüft<br />
sind. R+W bietet viele seiner modularen Kupplungen in einer<br />
Ausführung gemäß der Atex-Richtlinie 2014/34/EU an.<br />
Genutzt werden die Kupplungen z. B. von einem Hersteller von<br />
Dispergiermaschinen, die zur Herstellung von Suspensionen<br />
und Emulsionen genutzt werden. Im direkten Arbeitsumfeld<br />
dieser Maschinen gibt es eine Staubbelastung durch Pulver,<br />
das eine niedrige Zündenergie hat. Deshalb werden in den<br />
Maschinen Präzisionssicherheitskupplungen mit Elastomerkranz<br />
in Atex-Ausführung eingesetzt.<br />
www.rw-kupplungen.de<br />
richtungen und eignet sich daher für alle Montagerichtungen.<br />
Die Baureihe umfasst drei Größen: die<br />
HRG8 mit 8 mm breiter Schiene und 16 mm breitem<br />
Wagen, die HRG10 mit 10 mm breiter Schiene und<br />
20 mm breitem Wagen sowie die HRG12 mit 12 mm<br />
breiter Schiene und 27 mm breitem Wagen. Anwender<br />
können bei allen Versionen zwischen unterschiedlich<br />
langen Führungswagen wählen.<br />
www.thk.com<br />
Unbenannt-2 1 www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> 10.12.2020 <strong>2022</strong>/03 10:40:33 33
WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK<br />
ELEKTRISIERENDE<br />
VERBINDUNG<br />
Das Ziel von Verbindungslösungen für den Bereich<br />
Elektromobilität ist es, KontaktsteIlen mit niedrigen<br />
Übergangswiderständen zu produzieren und diese<br />
langzeitstabil zu betreiben. Arnold Umformtechnik<br />
hat langjährige Erfahrung in der Entwicklung und<br />
Herstellung komplexer Verbindungselemente<br />
und -lösungen und hat diese breit gefächerten<br />
Kompetenzen in den zurückliegenden Jahren auch<br />
für den Bereich der Elektromobilität weiterentwickelt.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Wir wollen grundsätzlich Partner und Dienstleister<br />
für unsere Kunden sein. Dementsprechend kennen<br />
wir auch die Herausforderungen, die diese vor dem<br />
Hintergrund der sich wandelnden Mobilität zu<br />
meistern haben“, sagt Florian Lutz, Produkt- und Systementwickler<br />
bei Arnold Umformtechnik. Natürlich sei Arnold grundsätzlich<br />
auf Verbindungslösungen fokussiert und die Elektromobilität sei<br />
da vorerst nur ein kleiner Bereich. Aber genau hier von<br />
Beginn an mit dem richtigen Konzept für Verbindungsstellen anzusetzen,<br />
sei wichtig, so Lutz weiter. „Wir wollen unseren Kunden<br />
mit Kompetenz und Know-how zur Verfügung stehen.<br />
Schlussendlich erwarten die Kunden, dass wir ihre Probleme<br />
und Begrifflichkeiten verstehen. Auf der Basis ihrer bei uns<br />
beauftragten Labordienstleistungen und -berichte möchten sie<br />
Aussagen dazu treffen, welche Auswirkungen die Untersuchungen<br />
in der Praxis auf die Bauteile und Baugruppen haben.“<br />
Fest steht: Arnold will wissen, welche Anforderungen die Kunden<br />
im Bereich der Elektromobilität an die Verbindungselemente<br />
stellen. Nur so kann es gelingen, frühzeitig kompetente Lösungen<br />
anzubieten und auch passgenau zu entwickeln. Dementsprechend<br />
baut das Unternehmen parallel zum normalen Tagesgeschäft<br />
Kompetenzen auf und aus, die speziell auf den Bereich<br />
Elektrifizierung ausgerichtet sind. Und so werden beispielsweise<br />
Widerstandsmessungen angeboten – am Kundenbauteil oder<br />
auch am Versuchsaufbau. „Das Hauptkriterium für den Kunden<br />
ist in diesem Bereich immer der Übergangswiderstand“, benennt<br />
Lutz einen wichtigen Ansatz.<br />
Derzeit wird auch ein Bestromungsprüfstand in Betrieb<br />
genommen, mit dem im ersten Schritt ein Prüfling mit bis zu<br />
1 000 Ampere beaufschlagt werden kann. Dann kann geprüft<br />
Dipl.-Ing. Annedore Bose-Munde, Fachredakteurin<br />
für Wirtschaft und Technik in Erfurt<br />
werden, wo Erwärmungen stattfinden oder wo Bauteile thermisch<br />
zerstört werden. So sollen die Auswirkungen des Stromflusses<br />
klar und nachvollziehbar dargestellt werden. Der Bedarf<br />
an umfangreichen Untersuchungen in diesem Bereich habe in<br />
den letzten Jahren deutlich zugenommen, so Lutz.<br />
GESETZMÄSSIGKEITEN <strong>DER</strong><br />
ELEKTROMOBILITÄT BEHERRSCHEN<br />
Für den Bereich Elektrifizierung bietet Arnold Umformtechnik<br />
seine Standarddienstleistungen an, also die Fertigung von Verbindungselementen.<br />
Dazu kommen die angesprochenen Labordienstleistungen<br />
sowie das Know-how bzw. die individuelle<br />
Beratung bezogen auf den jeweiligen Anwendungsfall. Zudem<br />
hat man bei Arnold im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung<br />
neben dem momentan verarbeiteten Standardwerkstoff Stahl<br />
auch Kupfer vermehrt im Blick. Hier ist der Bedarf stark angestiegen,<br />
denn Kupfer punktet mit einer sehr guten Leitfähigkeit.<br />
„Grundsätzlich erwarten unsere Kunden ein hohes technisches<br />
Verständnis für ihre Aufgabenstellung und natürlich auch eine<br />
schnelle und kompetente Reaktion“, sagt Entwicklungsingenieur<br />
Lutz, der inhaltlich beratend die Prozesse begleitet. Das heißt:<br />
Um entsprechend der Kunden-Anforderungen schnell reagieren<br />
zu können, ist es auch für den Hersteller von Verbindungslösungen<br />
wichtig, die Gesetzmäßigkeiten der Elektromobilität zu<br />
beherrschen. Angefangen von einer kompetenten Beratung<br />
durch den Außendienst über die Angebotserstellung bis hin zur<br />
Bearbeitung des Projektes greifen hier viele Rädchen ineinander.<br />
LÖSUNGEN FÜR STROMFÜHRENDE ELEMENTE<br />
Verbindungselemente werden im Bereich der Elektrifizierung<br />
schon seit langem verlässlich eingesetzt. So wird beispielsweise<br />
für stromführende Stahlteile der Potenzialausgleich oder der<br />
Masseanschluss einer Platine mit Standardschrauben wie einer<br />
34 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
01<br />
EJOT. Bringing it together.<br />
01 Mit Blick auf die<br />
Elektromobilität laufen<br />
bei Arnold komplexe<br />
Entwicklungsarbeiten –<br />
sowohl mit Blick auf die<br />
Bauteilauslegung als auch auf<br />
die Verwendung von Kupfer<br />
oder Kupferlegierungen<br />
02<br />
EJOT<br />
ALtracs<br />
®<br />
Plus<br />
02 Applikationsanalyse<br />
im Fastener-Testing-<br />
Center: Für individuelle<br />
Untersuchungen<br />
im Bereich der<br />
Elektromobilität steht<br />
umfangreiches aktuelles<br />
Prüfequipment<br />
zur Verfügung<br />
Taptite oder einer metrischen Schraube realisiert sowie über Einpresselemente<br />
und gegebenenfalls auch kundenspezifische Elemente. Ziel ist es, einen sicheren<br />
Widerstand und eine definierte Vorspannkraft zu gewährleisten.<br />
Auch bei Hochstromverbindungen werden klassische Verbindungselemente<br />
als Kraftspeicher eingesetzt. So beispielsweise bei einem Kabelschuh, der auf<br />
einer Stromschiene angebracht ist und so die Versorgung der Leistungselektronik<br />
sicherstellt. Die Schraube hat hier nicht direkt etwas mit dem Stromfluss zu tun,<br />
da dieser über die Kontaktfläche vom Kabelschuh erfolgt. Sie hat hier die<br />
STROMFÜHRENDE VERBINDUNGS-<br />
ELEMENTE IM HOCHSTROMBEREICH<br />
RÜCKEN VERSTÄRKT IN DEN FOKUS<br />
Funktion, die Vorspannkraft aufzubringen, die Bauteile zu kontaktieren und<br />
dies über die Lebensdauer aufrecht zu erhalten. Auch hier werden für den<br />
jeweiligen Anwendungsfall passende Standardelemente eingesetzt.<br />
Die stromführenden Elemente im Hochstrombereich rücken im Zusammenhang<br />
mit Elektromobilität verstärkt in den Fokus. Viele der Arnold-Kunden<br />
beschäftigen sich bereits mit diesen Themen. Und auch bei dem Forchtenberger<br />
Verbindungselemente-Hersteller laufen komplexe Entwicklungsarbeiten – sowohl<br />
mit Blick auf die Bauteilauslegung als auch mit Blick auf die Verwendung von<br />
reinem Kupfer oder Kupferlegierungen. „Stecker für Ladeeinrichtungen haben<br />
wir ja bereits im Portfolio“, sagt Florian Lutz. „Doch wir arbeiten auch an<br />
Doppelgewindebolzen, an denen man außen links und rechts Kabel anschließen<br />
und so eine Durchkontaktierung durch Gehäuse herstellen könnte. Auch<br />
Schweiß- oder Einpressbolzen sind denkbar. Wenn diese Bauteile aus einer<br />
speziellen Kupferlegierung sind, können sie sowohl den Strom führen als auch<br />
die Bauteile miteinander verbinden“, ergänzt er.<br />
Die ALtracs ® Plus Schraube<br />
ist ein spezielles Verbindungselement<br />
für die Direktverschraubung<br />
in Leichtmetalle.<br />
• Verschraubung direkt im gegossenen<br />
Loch<br />
• Einsparung von Arbeitsschritten<br />
• Mindestens metrische Verbindungsfestigkeiten<br />
• Mutterngewinde metrisch<br />
kompatibel<br />
www.ejot.de/industrie<br />
Bilder: navee – stock.adobe.com, sonstige Arnold Umformtechnik<br />
www.arnold-fastening.com<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 35
WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK<br />
ABRASIVITÄT BEI <strong>DER</strong> VERARBEITUNG<br />
HOCHGEFÜLLTER COMPOUNDS<br />
Hochgefüllte Kunststoff-Compounds können während der Schmelzeverarbeitung eine<br />
erhebliche Abrasivität gegenüber Maschinenkomponenten aufweisen, was einen<br />
zuverlässigen und effizienten Fertigungsprozess beeinträchtigen und zusätzliche Kosten<br />
verursachen kann. Das Fraunhofer-Institut LBF erforscht in einem Verbundprojekt die<br />
Schmelzeverarbeitung hochgefüllter Compounds.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Hochgefüllte Kunststoff-Compounds gewinnen zunehmend<br />
an Bedeutung. Eine wichtige Klasse daraus stellen<br />
zum Beispiel Compounds mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit<br />
dar, die zur Integration von elektronischen<br />
Bauteilen dienen. Bei LED-Leuchten ermöglichen sie eine hohe<br />
Designfreiheit und kostengünstige Fertigung unter gleichzeitiger<br />
Bereitstellung der Kühlkörperfunktionalität. Eine weitere Anwendung<br />
ist in der Fertigung von hochwertig anmutenden Gebrauchsgegenständen<br />
zu sehen. Hier geht es darum, eine hohe<br />
Dichte und damit Gewicht der Produkte, beispielsweise Türklinken,<br />
zu erzielen, da letzteres bei solchen Anwendungen mit<br />
Hochwertigkeit assoziiert wird. Künftig dürften hochgefüllte<br />
Compounds in Analogie zu den wärmeleitenden Compounds<br />
auch für die Bereitstellung von elektromagnetischen Abschirmeigenschaften<br />
interessant werden.<br />
WERTSCHÖPFUNGSKETTE OPTIMIEREN<br />
Die Abrasivität von hochgefüllten Kunststoff-Compounds während<br />
der Schmelzeverarbeitung ist in Fachkreisen ein viel diskutiertes<br />
Thema. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus<br />
DIE ERKENNTNISSE AUS DEM<br />
FROSCHUNGSPROJEKT SOLLEN<br />
DIE MATERIAL- UND PRODUKT-<br />
ENTWICKLUNG OPTIMIEREN<br />
dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit<br />
LBF werden in ihrem neuen Verbundprojekt die Zusammenhänge<br />
zwischen Anteil und Morphologie der Füllstoffpartikel,<br />
dem Gehalt an Haftvermittlern und Rheoadditiven eingehender<br />
erforschen, um die letztlich vorliegende Abrasivität des<br />
Compounds besser verstehen zu können. Die Erkenntnisse sollen<br />
die Material- und Produktentwicklung entlang der Wertschöpfungskette<br />
von Kunststoff-Compounds optimieren. Die Abrasivität<br />
hängt nicht nur vom Füllstoffanteil und der Härte der<br />
Partikel ab, sondern auch von deren Form und der Gegenwart<br />
entsprechender Additive wie Oberflächenmodifikatoren oder<br />
Haftvermittler und Rheoadditive. In dem neuen Projekt werden<br />
36 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK<br />
für besonders bedeutsame Compounds repräsentative Formulierungen<br />
hinsichtlich Typ und Anteil des Füllstoffs, von Haftvermittlern<br />
und Rheoadditiven definiert und am Fraunhofer LBF<br />
hergestellt. Dabei werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler<br />
die zu berücksichtigenden Verarbeitungsbedingungen<br />
genau betrachten.<br />
Die Abrasivität hängt<br />
von der Härte der Partikel<br />
und deren Anteil sowie von<br />
der Form der Partikel<br />
und der Gegenwart<br />
entsprechender<br />
Additive ab<br />
VERSCHLEISSUNTERSUCHUNGEN<br />
Das abrasive Verhalten wird mittels der von den Darmstädter Experten<br />
entwickelten Plättchenapparatur untersucht und bewertet.<br />
In dieser sind rechteckförmige Plättchen aus repräsentativen<br />
Stählen gegenüberliegend angeordnet, sodass zwischen den<br />
Plättchen ein Schlitz besteht. Durch diesen wird die Schmelze<br />
FRAUNHOFER LBF INITIIERT<br />
VERBUNDPROJEKT<br />
Im Rahmen des industriellen<br />
Verbundprojektes<br />
„Abrasivität bei Compounds“<br />
sollen die<br />
Beiträge der verschiedenen<br />
Einflussfaktoren auf<br />
die Abrasivität des<br />
Compounds anhand<br />
umfangreicher Versuchsreihen systematisch ermittelt<br />
werden. Ziel soll dabei sein, Struktur-Eigenschaftsbeziehungen<br />
bzw. Zusammensetzungs-Eigenschaftsbeziehungen<br />
zu erhalten wie z. B. Anteil und Morphologie der<br />
Füllstoffpartikel, Haftvermittlergehalt, mechanische<br />
Eigenschaften und Abrasivität des Compounds. Derartige<br />
Beziehungen sollen bei der Entwicklung neuer Formulierungen<br />
als Leitfaden dienen und damit die Entwicklung<br />
von Compounds befördern, die die Zieleigenschaften<br />
optimal erfüllen und sich gleichzeitig ökonomisch mit<br />
minimalem Verschleiß verarbeiten lassen.<br />
hindurchextrudiert. Die von der Schmelze hervorgerufenen<br />
Scherkräfte an der Plättchenoberfläche sind vergleichbar denen<br />
im realen Prozess. In Abhängigkeit von der Abrasivität der<br />
Schmelze kommt es an den Plättchen zum Verschleiß. Dieser<br />
wird in Form des Gewichtsverlusts der Plättchen quantifiziert.<br />
Bei nicht signifikantem Gewichtsverlust können mittels bildgebender<br />
Methoden (wie optische Mikroskopie oder Weißlichttopografie)<br />
anhand des Verschleißbilds vergleichende Aussagen<br />
gewonnen werden. Parallel zu den Verschleißuntersuchungen<br />
werden die Compounds hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit<br />
rheologisch charakterisiert und mit Blick auf ihre praktische<br />
Anwendung mechanischen Standardtests unterzogen. Für ein<br />
umfassendes Verständnis zum Verschleiß- und Verarbeitungsverhalten<br />
der Formulierungen erfolgen morphologische Untersuchungen<br />
beispielsweise durch optische oder Rasterelektronenmikroskopie.<br />
Das als Verbundprojekt geplante Vorhaben soll branchenübergreifend<br />
angelegt sein. Dies soll eine Diskussion des Themas „Abrasivität<br />
bei der Verarbeitung hochgefüllter Compounds“ über<br />
Fachgrenzen hinweg befördern, um dadurch neue, bisher nicht<br />
angedachte Aspekte und Fragestellungen zu identifizieren.<br />
Bilder: Aufmacher Mr_Mrs_Marcha/Shutterstock.com, 01 Fraunhofer LBF<br />
www.lbf.fraunhofer.de
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
SCHICHT FÜR SCHICHT<br />
ZUM KERAMIK-BAUTEIL<br />
„Was ist verschleißfester als Stahl und lässt sich zu Achsen und Wellen<br />
für unsere Planetengetriebe verarbeiten, um sie noch zuverlässiger<br />
und präziser zu machen?“ Diese Frage stellte sich vor über 20 Jahren ein<br />
Antriebsspezialist. Heute stellt er keramische Bauteile im 3D-Druck-<br />
Verfahren her und treibt sie mittels Laserbearbeitung zur Perfektion.<br />
Michael Pyper, freier Journalist in Wehrheim<br />
38 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
Das Schweizer Unternehmen Maxon Motor ist bekannt für<br />
seine Antriebstechnik, die es in verschiedenen Rovern<br />
der Nasa bis auf den Mars gebracht hat. Weniger bekannt<br />
ist der Hightech-Bereich technische Keramik in<br />
Sexau bei Freiburg, der über ein gewaltiges Know-how in Sachen<br />
technischer Keramik verfügt. Mittels Ceramic Injection Moulding<br />
(CIM), ein dem Metal Injection Moulding artverwandtes<br />
Spritzgussverfahren für Keramik entstehen Serienbauteile in<br />
Stückzahlen von mehreren Zehntausend. Doch bei aller Erfahrung:<br />
Ob eine neue Idee wirklich zündet, ein Teil aus Keramik<br />
überhaupt realisierbar ist, sich so verhält wie geplant, das stellt<br />
sich selbst unter Einsatz aktueller Konstruktionsmethoden wie<br />
CAD, Finite-Element-Berechnungen und Simulation oft erst in<br />
der Realität heraus.<br />
Der herkömmliche Weg eines keramischen Bauteils von der<br />
Idee zum realen Teil ist jedoch zeit- und kostenintensiv. Es bedarf<br />
einer teuren Form, um den zu sinternden Grünling herzustellen.<br />
Anschließend wird er in einem aufwendigen Prozess gedreht und<br />
gefräst, gesintert und nochmals schleiftechnisch bearbeitet. Stefan<br />
Zilm, Leiter Business Development & Quality-Engineering im<br />
Competence Center CIM/MIM in Sexau gibt zu: „Das ist für ein<br />
erstes Muster recht aufwendig, es kostet viel Zeit und Geld.“<br />
SCHNELLER ZUM PROTOTYPEN<br />
MIT KERAMIKDRUCK<br />
Es sei denn, man nutzt die von Kunststoffen und zunehmend<br />
auch Metallen bekannte Abkürzung des 3D-Drucks. Während der<br />
Druck mit Kunststoff und Metall schon seit einigen Jahren im<br />
industriellen Alltag angekommen ist, befindet sich der Keramikdruck<br />
noch auf dem Sprung vom Labor in die Werkshallen. Doch<br />
die Vorteile schienen zu verlockend, sodass Maxon bereits vor<br />
etwa fünf Jahren erste Versuche startete, um Anwendern schneller<br />
Prototypen ihrer Keramikbauteile liefern zu können – und echte<br />
Pionierarbeit zu leisten. Zilm: „Mit solch einem Drucker lassen<br />
sich die ersten zwei bis drei Entwicklungsschleifen viel einfacher<br />
und schneller bewältigen.“<br />
Nach intensiver Marktforschung entschied sich Maxon für<br />
einen Drucker des französischen Herstellers 3DCeram, der den<br />
eigenen Wünschen angepasst wurde. „Uns haben vor allem die<br />
Präzision und die recht große Druckfläche von 300 auf 300 mm<br />
überzeugt“, erklärt Zilm. Der Drucker basiert auf dem von Kunststoffen<br />
bekannten Stereolithografie-Verfahren, bei dem ein Laser<br />
eine Emulsion aus Binder und keramischem Pulver verfestigt<br />
und so ein Bauteil Schicht für Schicht von unten nach oben aufbaut.<br />
Die Schichtdicke beträgt zwischen 0,025 und 0,125 mm.<br />
Nach jedem Auftrag fährt das Druckbett einen Schritt nach unten.<br />
Das sorgt für gleichmäßige Schwindung beim Härten und hohe<br />
Präzision sowie die Wiedergabe kleinster Details. Eine Stützkonstruktion<br />
ist grundsätzlich nicht notwendig. Die besondere Stärke<br />
der Anlagen von 3DCeram: Es lassen sich auch besonders kleine<br />
Teile mit nur 50 mm 3 Volumen herstellen.<br />
Für keramische Bauteile werden, je nach Anforderungsprofil,<br />
meist Zirkon- oder Aluminiumoxid eingesetzt, die „Brot- und<br />
Butter-Werkstoffe“ der technischen Keramik. Beide gibt es als<br />
Emulsion für den 3D-Drucker. Entbinderung und Sintertechnik<br />
entsprechen dem CIM-Verfahren, sodass die im 3D-Drucker hergestellten<br />
Grünlinge dieselben Fertigungsanlagen durchlaufen<br />
können wie die Serienteile. Abhängig von der Komplexität des<br />
gewünschten Bauteils und dem notwendigen Toleranzniveau<br />
sind auch Kleinserien möglich und zum keramischen Spritzguss<br />
eine sehr gute Alternative.<br />
Grenzen weise das Verfahren laut Zilm aufgrund des Durchmessers<br />
des UV-Laserspots auf, der nur bestimmte minimale<br />
Wandstärken zulasse. Gereinigt werden die Teile mittels Druckluft<br />
und einem Additiv, um das überflüssige Material vom Bauteil<br />
zu lösen. Bohrungen von 0,5 mm und kleiner lassen sich damit<br />
nicht ganz so perfekt rund wie im Spritzgussverfahren herstellen,<br />
was aber für Prototypen in der Regel völlig ausreiche.<br />
01<br />
02<br />
01 Die Präzision und die recht große Druckfläche von 300 × 300 mm<br />
haben Maxon dazu bewegt, sich für den Drucker des französischen<br />
Herstellers 3DCeram zu entscheiden<br />
02 Nach dem Druck werden die Teile mittels Druckluft und einem<br />
Additiv gereinigt, um das überflüssige Material vom Bauteil lösen<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 39
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
03 Hochpräzise<br />
Bauteile können<br />
beim Laserschneiden aus<br />
flachem Material jeglicher<br />
Art hergestellt<br />
werden<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
GEMEINSAM ZUR KERAMIKGERECHTEN<br />
KONSTRUKTION<br />
Mittlerweile schickt der Anwender einfach eine im 3D-Druck<br />
allgemein übliche und genormte STEP-Datei (Standard for the<br />
Exchange of Product model data). Innerhalb kürzester Zeit bekommt<br />
er ein Angebot. Nur zehn bis 14 Tage nach Bestellung hält<br />
er bereits erste Prototypenteile in seinen Händen. „Früher dauerte<br />
das viele Wochen oder sogar Monate und war mit hohen Werkzeugkosten<br />
verbunden“, erinnert sich Zilm.<br />
Im Idealfall hole der Anwender Maxon jedoch schon von Anfang<br />
an ins Boot. „Wir sind Entwicklungspartner ab der ersten<br />
Idee und können so Einfluss auf eine möglichst keramikgerechte<br />
Konstruktion nehmen“, erklärt Zilm. So ließen sich beispielsweise<br />
mehrere Bauteile in einem funktionsoptimierten Bauteil zusammenfassen.<br />
Solche Optimierungen seien laut Zilm umso wichtiger,<br />
da der Rohstoffpreis für das Kilogramm Keramik um etwa den<br />
Faktor Zehn über dem von Stahl liegt. „Das müssen wir durch<br />
eine deutlich verbesserte Funktionalität wie beispielsweise Verschleißfestigkeit,<br />
Temperaturstabilität oder Schmierstofffreiheit<br />
rechtfertigen.“<br />
LASEREINSATZ BEI FILIGRANEN STRUKTUREN<br />
Wenn die mechanische Bearbeitung an ihre Grenzen stößt, hilft<br />
der Laser. „Angeschafft wegen eines Projekts, bei dem winzige<br />
Bauteile mechanisch fast nicht mehr herstellbar waren, ist der<br />
Laser heute unser Allround-Talent, mit dem wir etliche der vom<br />
Stahl bekannten Bearbeitungsprinzipien auf die Keramik und<br />
praktisch jeden anderen Werkstoff übertragen können“, fasst<br />
Michael Streicher die Tugenden des Lasers zusammen. Streicher<br />
leitet die Laserbearbeitung bei Maxon.<br />
Erst neueste Entwicklungen auf dem Gebiet der Pico- und<br />
Femto-Sekunden-Laser, die Eingang in industrietaugliche Produkte<br />
fanden, halfen eine Schädigung durch Wärmeeintrag zu<br />
verhindern. Maxon nutzte für die Konfiguration der eigenen<br />
Anlage die Dienste eines spezialisierten Systemintegrators. „In<br />
ihm haben wir einen Entwicklungspartner gefunden, mit dem<br />
wir gemeinsam eine zusätzliche Laserquelle integrieren konnten;<br />
unseres Wissens ist das die erste in der freien Industrie so ausgelieferte<br />
Maschine“, berichtet Streicher. Schnell zeigte sich,<br />
welche neuen Türen der Laser öffnet. So wird Keramik immer<br />
elastischer, je dünner sie ist. „Bei Wandstärken von ein bis zwei<br />
Zehntelmillimetern und weniger können wir kleine Federn<br />
oder Festkörpergelenke erstellen, wie man sie zum Beispiel für<br />
Uhren nutzen kann.“ Grundsätzlich lassen sich mit dem Laser<br />
materialunabhängig Bauteile beschriften, gravieren, strukturieren,<br />
selektiv abtragen, schneiden und drehen sowie anderweitig<br />
modifizieren.<br />
Streicher und sein Team treiben die Entwicklung noch weiter<br />
voran. So erfordert ein Projekt für die eigenen Getriebe absolut<br />
senkrechte Wände bei der Bearbeitung. Hier stößt der klassische<br />
Laser mit seiner konischen Strahlform, die bei Keramik noch<br />
FEINE GEOMETRIEN UND<br />
HOHLE STRUKTUREN SIND IM<br />
3D-DRUCK MIT TECHNISCHER<br />
KERAMIK MÖGLICH<br />
stärker als bei Metall ausgeprägt ist, eigentlich an seine Grenzen.<br />
Maxon wendet gemeinsam mit dem Systemintegrator dessen<br />
Know-how auf die neuen Lasertechnologien an, sodass jetzt<br />
nicht nur senkrechte Wände, sondern sogar Hinterschnitte herstellbar<br />
sind.<br />
Die Methode ist recht aufwendig, wie Streicher beschreibt:<br />
„Wir haben eine Optikbox, die sich aus knapp 100 optischen Elementen<br />
zusammensetzt und die sich teilweise verfahren und<br />
verdrehen lassen, um den Strahl zum Rotieren zu bringen.“ Das<br />
bewirke eine Art kontrolliertes Taumeln um die Fokuslage, wodurch<br />
aufgrund der physikalischen Effekte je nach Material eine<br />
senkrechte Wand entsteht. Damit lassen sich zum Beispiel<br />
federnde Bauteile mit gleichbleibendem Querschnitt oder Verzahnungsgeometrien<br />
mit senkrechten Flächen, wie sie z. B. in der<br />
Uhrenindustrie gebraucht werden, fertigen. Aus ruhen will man<br />
sich auf diesen Lorbeeren nicht, die Entwicklung des Lasereinsatzes<br />
werde weiter vorangetrieben – getreu dem Motto: „Nach<br />
oben gibt es kein Limit und hinterm Mars geht’s weiter.“<br />
Bilder: maxon motor GmbH<br />
www.ceramic.maxongroup.de<br />
40 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
FÜR SAUBERE UND INTELLIGENTE ENERGIE IN INDIEN<br />
Indiens führendes Unternehmen für erneuerbare Energien,<br />
Renew Power, setzt künftig die 3DExperience-Plattform von<br />
Dassault Systèmes für Engineering, Beschaffung und Bau seiner<br />
Solar-, Wind- und Hybridprojekte ein. Renew Power kann damit<br />
auf neue Erkenntnisse schnell reagieren und den Einsatz von<br />
sauberer und intelligenter Energie in Indien durch eine sehr<br />
gute Projektabwicklung unterstützen. Für das digitale Projektmanagement<br />
kommt die Branchenlösung „Capital Facilities<br />
Information Excellence“ auf der 3DExperience-Plattform zum<br />
Einsatz. Eine kollaborative virtuelle Umgebung dient dabei als<br />
zentrale Quelle für die aktuellen Projektdaten. Alle Beteiligten können den Fortschritt mehrerer Projekte gleichzeitig auf einer<br />
einzigen Plattform verfolgen, ausführen und verwalten. Mithilfe leistungsstarker Analysefunktionen für Kosten, Zeitplan,<br />
Qualität, Gesundheit und Sicherheit können Stakeholder über diese Plattform Risiken und Chancen proaktiv steuern.<br />
Bildquelle: electriceye - stock.adobe.com<br />
www.3ds.com<br />
HOCHFESTES FÜR DEN 3D-METALLDRUCK<br />
Das Unternehmen 3D Systems erweitert sein Angebot um<br />
die Werkstoffe Scalmalloy (A) sowie M789 (A) für die additive<br />
Metallfertigung. Nutzer können die Materialien auf ihrer<br />
Direktmetalldruck-Plattform (DMP) verwenden. Sie haben<br />
ferner die Möglichkeit, mit der Application Innovation Group<br />
(AIG) von 3D Systems zusammenzuarbeiten, um die Werkstoffe<br />
für die Verwendung mit den Druckern DMP Flex 350<br />
und DMP Factory 350 zu zertifizieren. Scalmalloy ist eine<br />
hochfeste Aluminiumlegierung mit einer Zugfestigkeit von<br />
520 MPa und einer Streckdehnungsgrenze von 480 MPa.<br />
Der Werkstoff eignet sich für die Fertigung von tragenden<br />
Aluminiumteilen, die im Nachgang auch chemisch gereinigt<br />
werden können. MM789 unterstützt die Herstellung hochfester<br />
Formen und Werkzeuge, die sich bis zu 52HRC härten<br />
lassen und frei von Kobalt sind. Das Material ist prädestiniert,<br />
wenn höhere Genauigkeiten und dünnere Wände gefordert<br />
sind, wie etwa Formeinsätze mit konturnaher Kühlung und<br />
Reifenprofilformen.<br />
www.3dsystems.com<br />
VEREINFACHTER ZUGANG ZUM<br />
INDUSTRIELLEN 3D-DRUCK<br />
Mit Fuse 1 bietet<br />
Formlabs einen<br />
industriellen<br />
selektiven Laser-<br />
sinter-Benchtop-3D-<br />
Drucker (SLS) an, der<br />
mit Surface-Armor-<br />
Technologie ausgestattet<br />
ist und eine<br />
Pulverauffrischungsrate<br />
von 30 %<br />
aufweist. Zu<br />
beziehen sind darüber hinaus das Nachbearbeitungssystem<br />
Fuse Sift sowie Nylon 12, ein Pulvermaterial, das für einen<br />
durchgängigen SLS-Workflow sorgt. Aufgrund des Einstiegspreises<br />
ab 14 999 EUR ist Fuse 1auch für kleinere Unternehmen<br />
interessant. „SLS-3D-Druck sollte nicht von einem hohen<br />
Budget abhängen. Er sollte für alle verfügbar sein – vom<br />
Startup bis zum großen Hersteller –, die von der Designfreiheit<br />
und der hohen Produktivität profitieren können, die<br />
der SLS-3D-Druck bietet“, so Max Lobovsky, CEO von Formlabs.<br />
Merkmale von Fuse 1 sind eine modulare Baukammer für<br />
kontinuierliches Drucken und die zum Patent angemeldete<br />
Surface-Armor-Technologie, die eine halbgesinterte Hülle<br />
erzeugt, um Oberflächen zu schützen. Zudem ist es möglich,<br />
recyceltes Pulver zu nutzen.<br />
www.formlabs.com<br />
INTEGRIERTER FEM-PROZESSOR<br />
Bei FEM-Berechnungen ist der FEM-Postprozessor das wertvollste<br />
Werkzeug, um die Ergebnisse zu überblicken und zu verstehen.<br />
Kisssoft verfügt über einen eigenen, in die Kisssoft-Oberfläche<br />
integrierten Postprozessor. Diese Integration erleichtert den<br />
reibungslosen Ablauf des Analyseverfahrens von Maschinenelementen.<br />
Mit dem eingebauten Postprozessor kann der Anwender einen<br />
tieferen Einblick in die Spannungen und Verformungen im<br />
analysierten Bauteil gewinnen. Seit dem Kisssoft-Release 2021 wird<br />
der integrierte Postprozessor um eine Darstellung mit überhöhten<br />
Verformungen sowie einer Animation der Deformationen des<br />
analysierten Bauteils ergänzt. Dadurch erhält der Anwender ein besseres Gefühl für die FEM-Ergebnisse und versteht auch besser,<br />
wie sich das analysierte Bauteil unter Last verhält. Auch Modellierungsfehler lassen sich auf diese Weise leichter aufspüren.<br />
www.kisssoft.com<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 41
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
GREIFARM FÜR DIE MISSIONEN<br />
<strong>DER</strong> ZUKUNFT<br />
Am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT werden<br />
Lasersysteme für den Weltraumeinsatz entwickelt und<br />
montiert. Parallel steht die Erforschung von Technologien<br />
für den metallischen 3D-Druck im Fokus. Mit dem<br />
Verfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF) wurde nun in<br />
Kooperation mit dem Lehrstuhl für Digital Additive<br />
Production DAP ein Präzisionsgreifarm aus Metallpulver<br />
konzipiert, der<br />
für die Montage<br />
von Weltraumkomponenten<br />
bestimmt ist.<br />
Seine bionischen<br />
Strukturen sind<br />
so ausgelegt,<br />
dass bei<br />
kleinerem<br />
Eigengewicht<br />
die Nutzlast<br />
gegenüber<br />
dem Vorgänger<br />
vergrößert<br />
werden konnte.<br />
Auch schwerere Laseroptiken lassen sich so exakt anbringen<br />
und justieren. Die Auslegung auf Reinraumklasse<br />
ISO5 schließt Restpulver an den Bauteilen aus<br />
und ermöglicht erstmals den Einsatz additiver Methoden<br />
bei Präzisionswerkzeugen im Reinraum. Der Greifarm<br />
ist mit einem statischen und einem beweglichen Teil<br />
ausgeführt. Zuleitungen für Medien sind zwecks Minimierung<br />
von Kontamination in den Greifarm integriert.<br />
www.ilt.fraunhofer.de<br />
NEUES VERFAHREN FÜR EFFIZIENTEREN<br />
ABUTMENT-DRUCK<br />
Trumpf hat ein neues Verfahren zur effizienteren Herstellung<br />
von individuellem, implantangetragenem Zahnersatz vorgestellt.<br />
Im Fokus steht hierbei die Produktion von Abutments,<br />
also der Verbindungsstücke zwischen Zahnimplantat und der<br />
sichtbaren Zahnkrone. Der speziell für die Dentalindustrie<br />
konzipierte Trumpf-3D-Drucker TruPrint 1000 druckt in einem<br />
Vorgang bis zu 64 solcher Implantantabutments. Möglich wird<br />
dies durch sogenannte Preforms. Das sind spezielle Basen, eine<br />
Art Unterbau mit vorgefertigter Implantat-Anschlussgeometrie<br />
und flacher Plattform, auf die sich mit dem 3D-Drucker ein<br />
individueller Anteil aus einer Chrom-Kobald-Legierung oder<br />
aus Titan aufdrucken lässt. So entsteht das Abutment, das<br />
schließlich die Zahnkrone trägt. Konventionell werden<br />
individuelle Abutments häufig gefräst, auf Basisteile aufgeklebt<br />
oder im aufwendigen Angussverfahren hergestellt.<br />
Mit dem neuen Preform-Verfahren gelingt die Herstellung<br />
effizienter und materialsparender.<br />
www.trumpf.com<br />
IMPRESSUM<br />
erscheint <strong>2022</strong> im 53. Jahrgang,<br />
ISSN 0344-4570 / ISSN E-Paper: 2747-7215<br />
REDAKTION<br />
Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke (ni),<br />
Tel.: 06131/992-350, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de<br />
(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV)<br />
Redakteurinnen: Dipl.-Geogr. Martina Laun (ml),<br />
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Melanie Lerch, Tel.: 06131/992-261,<br />
Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371,<br />
Ulla Winter, Tel.: 06131/992-347,<br />
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(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />
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Anzeigenpreisliste Nr. 34: gültig ab 1. Oktober 2021<br />
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42 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de
VORSCHAU<br />
IM NÄCHSTEN HEFT: 4/<strong>2022</strong><br />
ERSCHEINUNGSTERMIN: 04. 04. <strong>2022</strong> • ANZEIGENSCHLUSS: 18. 03. <strong>2022</strong><br />
01<br />
02<br />
03<br />
01 Kugelgewindetriebe kommen zum Einsatz,<br />
wenn große Dynamik, hohe Präzision, lange<br />
Einschaltdauer und geringes Spiel gefordert sind<br />
Bild: Indunorm Bewegungstechnik GmbH<br />
04<br />
<strong>DER</strong> DIREKTE WEG<br />
INTERNET:<br />
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E-PAPER:<br />
digital.derkonstrukteur.de<br />
REDAKTION:<br />
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WERBUNG:<br />
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SOZIALE NETZWERKE:<br />
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www.twitter.com/derkonstrukteu<br />
02 Direkt in additiv gefertigte Sonderbauteile<br />
eingedruckte Sensorik erkennt den Verschleiß,<br />
warnt vor Überlast und meldet Wartungsbedarf<br />
Bild: igus GmbH<br />
03 Energetik bei Antriebssystemen: Eine<br />
energiesparende Antriebsregelung sorgt für<br />
Spitzen-Einsparung statt Spitzen-Last<br />
Bild: Moog GmbH<br />
04 Individuell abgestimmte Antriebssysteme<br />
streben einen optimalen Kompromiss zwischen<br />
Energieeffizienz und Variantenreduzierung an<br />
Bild: NORD DRIVESYSTEMS<br />
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 43
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Carmen Nawrath<br />
Head of Sales<br />
Telefon: 0049/6131/992-245<br />
c.nawrath@vfmz.de<br />
44 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2022</strong>/03 www.derkonstrukteur.de