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KEM Konstruktion 04.2022

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Ausgabe 04 | 2022<br />

www.kem.de<br />

Das<br />

Engineering<br />

Magazin<br />

Kompakt und dennoch<br />

leistungsfähig<br />

Websession Antriebstechnik<br />

» Seite 14<br />

Zusammenspiel im<br />

Sinne des IIoT<br />

Antreiben – Steuern – Bewegen<br />

» Seite 26<br />

Komplexität per<br />

Systemmodell im Griff<br />

Systems Engineering<br />

» Seite 58<br />

„Spezifisch angepasste<br />

Systemlösungen sind<br />

das Ziel“<br />

Jürgen Roland,<br />

Leiter Business Unit<br />

Industrial, Stabilus<br />

» Seite 18<br />

TITELSTORY<br />

Elastomer -<br />

kupplungen für<br />

Cargobike-<br />

Antriebskonzept<br />

» Seite 34<br />

Digitale und reale Dimensionen innovativer Produkte


Gewöhnliche Motoren laufen.<br />

Unsere können sogar fliegen.<br />

DC-Motoren von maxon treiben die Mars-Rover auf dem Roten Planeten an. Aber auch<br />

auf der Erde sorgen unsere zuverlässigen und effizienten Antriebssysteme dank ihrer<br />

einzigartigen Qualität für zufriedene Kunden. Einzigartig auch deshalb, weil wir jeden<br />

Antrieb nach Wunsch konfigurieren. Nicht umsonst steht der Name maxon weltweit für<br />

massgeschneiderte Präzision und hohe Schweizer Standards. www.maxongroup.de<br />

Precision Drive Systems


» EDITORIAL<br />

Vorausschauende Wartung<br />

In Zeiten von Industrie 4.0 und Digitalisierung nimmt die Bedeutung von<br />

Predictive Maintenance zu. Denn eine reaktive Wartung ist aufgrund von<br />

spontan auftretenden Fehlerzuständen schwer zu planen, was das Ausfallrisiko<br />

von Maschinen und Anlagen erhöht. Vorausschauende Wartung<br />

prognostiziert dagegen Risiken unerwünschter Betriebszustände auf Basis<br />

der im Condition Monitoring gewonnenen Erfahrungswerte. Diese Prognosen<br />

ermöglichen die bedarfsorientierte Planung der Wartung, was letztendlich<br />

die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen erhöht.<br />

Das auch in der Antriebstechnik die Entwicklung weg von reaktiver<br />

Wartung hin zur Predictive Maintenance (PM) geht, lesen Sie in unserem<br />

<strong>KEM</strong>-Perspektiven-Beitrag (ab Seite 26). PM basiert auf einer permanenten<br />

Überwachung und Auswertung von Maschinen- und Prozessdaten<br />

und zielt darauf ab, Antriebe und die angebundenen Komponenten<br />

in einem einwandfreien Zustand zu halten und somit einen<br />

störungsfreien Maschinenbetrieb zu gewährleisten.<br />

Ebenfalls ein wichtiger antriebstechnischer Trend ist die Miniaturisierung<br />

(Seite 14). Denn sie löst das Problem der Maschinen- und Anlagenbauer,<br />

immer leistungsfähigere Maschinen entwickeln zu müssen, die gleichzeitig<br />

weniger Bauraum benötigen und damit einen geringeren Footprint<br />

haben. Speziell die Antriebstechnik ist hier gefordert – elektrische Antriebe,<br />

Getriebe, Kupplungen und Bremsen sowie alle Maschinenelemente<br />

des Antriebsstrangs sind gefragt. Glücklicherweise liefert die Miniaturisierung<br />

in allen Feldern der Antriebstechnik Antworten. Die <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong><br />

stellt diese Lösungen in der Websession ‚Antriebstechnik –<br />

Wenig Platz ist kein Argument!‘ am 4. und 5. Mai 2022 vor. Die Teilnahme<br />

ist nach Anmeldung kostenlos.<br />

Dies und weitere spannende Themen finden Sie in der vorliegenden<br />

Ausgabe der <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>. Eine spannende Lektüre wünscht Ihnen<br />

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Stellvertretender Chefredakteur<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong><br />

johannes.gillar@konradin.de<br />

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hier.pro/RsOki<br />

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Applikationsingenieure:<br />

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» INHALT 04 | 2022 58. JAHRGANG<br />

TITELSTORY<br />

Neuartiges<br />

Antriebskonzept<br />

Elektrisch unterstützte<br />

» Seite 34<br />

Lastenräder treffen den<br />

Nerv der Zeit. Mit Elastomerkupplungen<br />

von R+W gelang<br />

den Cargobike-Spezialisten Bayk<br />

ein entscheidender Entwicklungs -<br />

vorsprung.<br />

Titelbild: R+W Antriebelemente/BAYK/Konradin Mediengruppe<br />

MAGAZIN<br />

Branchennews<br />

Aluminiumverbindung mit starker Fluoreszenz entdeckt 6<br />

Bosch Rexroth übernimmt Kassow Robots 8<br />

Igus steigert Lieferfähigkeit und wächst um 32 % 10<br />

Tipps & Termine<br />

KI-Kongress „Smarte Maschinen im Einsatz“ 12<br />

Websession ‚Antriebstechnik –<br />

Wenig Platz ist kein Argument!‘ 14<br />

Antreiben – Steuern – Bewegen<br />

Der Trend in der Antriebstechnik geht weg von reaktiver<br />

Wartung hin zur Predictive Maintenance, der proaktiven<br />

Wartung.<br />

» Seite 26<br />

Technische Bürsten<br />

Im Rahmen eines Fünf-Stufen-Programms bietet Kullen-<br />

Koti Serviceleistungen, die die Auswahl vereinfachen und<br />

rasch zur optimalen Bürstenlösung führen.<br />

» Seite 50<br />

Bild: NSK<br />

Bild: Kullen-Koti<br />

<strong>KEM</strong> PORTRÄT<br />

Jürgen Roland, Leiter Business Unit Industrial, Stabilus<br />

„Wir wollen spezifisch angepasste Systemlösungen bieten“ 18<br />

TRENDS<br />

Digitalisierung<br />

3D-Druck-Marktplatz von Protiq bietet viele Vorteile 23<br />

<strong>KEM</strong> PERSPEKTIVEN<br />

Antreiben – Steuern – Bewegen (ASB)<br />

Condition Monitoring und Predictive Maintenance<br />

in der Antriebstechnik 26<br />

ANTRIEBSTECHNIK<br />

TITELSTORY<br />

Kupplungen & Bremsen<br />

Elastomerkupplungen für Cargobike-Antriebskonzept 34<br />

ANTRIEBSTECHNIK<br />

Elektrische Antriebe<br />

Positionierantriebe – die Aufgabe bestimmt den Motor 38<br />

Elektrozylinder für Verfahrbewegung einer Falzanlage 40<br />

Getriebe<br />

Planeten- versus Zykloidgetriebe 43<br />

Getriebemotor vereint Synchronmotor<br />

und einstufiges Stirnradgetriebe 46<br />

4 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Hochleistungs-<br />

Kunststoffe<br />

für die Sensorik.<br />

Bild: Protiq<br />

Additive Fertigung Protiq stellt einen 3D-Druck-Marktplatz zur Verfügung,<br />

der sowohl für Kunden als auch Anbieter vielfältige Vorteile bietet.<br />

» Seite 23<br />

Fluidtechnik<br />

VDMA zu Branchenentwicklungen und Fluidtechnik 4.0 48<br />

KOMPONENTEN<br />

Maschinenelemente<br />

Technische Bürsten von Kullen-Koti einfacher auswählen 50<br />

Gleit- & Wälzlager<br />

Wartungsfreie Kunststoff-Gleitlager 52<br />

Drahtwälzlager für Sondermaschinen von Risomat 54<br />

AUTOMATISIERUNG<br />

Elektrotechnische Bauelemente<br />

Fehler bei der Auswahl des Überstromschutzes vermeiden 56<br />

METHODEN & TOOLS<br />

Produktentwicklung<br />

Systemmodell macht Komplexität beherrschbar 58<br />

Variantenkonstruktion deutlich vereinfacht 62<br />

RUBRIKEN<br />

Editorial 3<br />

Wir berichten über 10<br />

Inserentenverzeichnis, Vorschau, Impressum 66<br />

Für anspruchsvolle Sensorik-Anwendungen<br />

bieten wir Ihnen innovative Lösungen mit<br />

individuellen Baugruppen aus maßgeschneiderten<br />

Hochleistungs-Kunststoffen<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 5


MAGAZIN » Branchen-News<br />

Burckhardt Compression setzt auf die AR-Software Vuforia von PTC<br />

Mit digitalen Lösungen Kompressoren überwachen<br />

Bild: PTC<br />

Burckhardt Compression<br />

setzt auf AR-Software<br />

Vuforia von PTC<br />

für Remote-Service-<br />

Lösungen<br />

Die Burckhardt Compression AG, einer der Marktführer<br />

im Bereich von Kolbenkompressor-Systemen,<br />

setzt auf die AR-Software Vuforia (Augmented Reality)<br />

von PTC, um Remote-Service-Lösungen zu entwickeln.<br />

Zudem arbeiten beide Unternehmen bei der<br />

Weiterentwicklung einer Art Metaverse-AR-Lösung<br />

zusammen.<br />

Burckhardt-Kompressoren werden in der Industrie<br />

eingesetzt, um Gase zu verdichten, zu transportieren<br />

und zu lagern. Ihre sehr lange Lebensdauer von 40<br />

bis 60 Jahren macht die Kundenbeziehung und den<br />

Service zu entscheidenden Faktoren für den Unternehmenserfolg.<br />

Unter dem Namen UP! Solutions bietet Burckhardt<br />

Compression digitale Lösungen, mit denen sich die<br />

Kompressoren in Echtzeit überwachen und aus der<br />

Ferne in Zusammenarbeit mit dem Anwender warten<br />

lassen. Die Anlagen werden mit Sensoren versehen,<br />

die ständig Daten wie Schwingungen oder Temperatur<br />

sammeln.<br />

Diese Daten werden dann ausgewertet und beispielsweise<br />

zur Erkennung von Anomalien oder zur Terminierung<br />

von Servicearbeiten genutzt. Die Experten<br />

müssen zur Wartung nicht mehr zum Anwender reisen,<br />

stattdessen schauen sie dem Mitarbeiter des<br />

Kunden mittels Tablet oder Hololens-Brille virtuell<br />

über die Schulter und können ihm Anweisungen, Erklärungen<br />

und Tipps geben.<br />

Burckhardt Compression setzt dabei zu einem großen<br />

Teil auf Vuforia, die Augmented-Reality-Lösung von<br />

PTC. Diese schaut einem Experten bei einem Ablauf<br />

zu, stellt Anweisungen für das „Anlernen“ weniger<br />

erfahrenen Kollegen zusammen und überwacht die<br />

Lernphase.<br />

(bec)<br />

www.ptc.com<br />

www.burckhardtcompression.com<br />

Forschende finden Fluoreszenz-Farbstoff mit nahezu 100-prozentiger Quantenausbeute<br />

Aluminiumverbindung mit sehr starker Fluoreszenz entdeckt<br />

Chemiker der Universität Jena haben einen<br />

neuen Rekord aufgestellt: Sie entdeckten<br />

eine fluoreszierende Aluminium-<br />

Verbindung, die die höchste bisher bekannte<br />

Quantenausbeute aufweist. Für<br />

nahezu jedes Lichtteilchen, das darauf<br />

einstrahlt, wird eines von der Substanz<br />

abgestrahlt. Davon könnten Anwendungen,<br />

etwa in der LED-Technik, profitieren.<br />

Wie immer, wenn Energie übertragen<br />

wird, geht auch bei der Fluoreszenz Licht-<br />

Energie verloren. „Der bisherige Rekord<br />

für Aluminiumverbindungen liegt bei<br />

rund 70 %“, erläutert Robert Kretschmer,<br />

Juniorprofessor für Anorganische Chemie<br />

der Katalyse der Friedrich-Schiller-Universität<br />

Jena. „Das heißt, dass bei dieser<br />

Quantenausbeute bei zehn eingestrahlten<br />

Lichtteilchen von der Substanz sieben<br />

Flavio Portwich (l.) und Jun.-Prof. Dr. Robert<br />

Kretschmer mit einem fluoreszierenden<br />

Polymervlies.<br />

neue ausgesendet werden. Bei unserer<br />

Verbindung wird aber fast jedes Lichtteilchen<br />

in ein neues umgewandelt.“<br />

Ein weiterer Vorteil ist, dass die rekordverdächtige<br />

Verbindung auf Aluminium<br />

basiert, einem vergleichsweise günstigen<br />

Rohstoff. „In unserer Substanz sind zwei<br />

Aluminium-Ionen in einem organischen<br />

Molekül, einem sogenannten Liganden,<br />

gebunden“, führt Kretschmer weiter aus.<br />

„Die Herstellung ist recht simpel und<br />

kann in größeren Mengen im Labor geschehen,<br />

also grammweise. Wir konnten<br />

die Substanz auch in ein Gewebe einspinnen<br />

lassen, das dann immer noch mit<br />

stattlichen 90 % Quantenausbeute fluoresziert.“<br />

Als nächstes wollen Kretschmer<br />

und sein Team die Verbindung genauer<br />

erforschen und die rekordhafte Fluoreszenz<br />

besser verstehen. „Wir werden die<br />

Aluminium-Ionen durch andere Metalle<br />

ersetzen und auch den organischen Liganden<br />

variieren.“ Ein Ziel sei es auch, die<br />

Verbindung stabiler zu machen. (eve)<br />

www.uni-jena.de<br />

Bild: Jürgen Scheere/Universität Jena<br />

6 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 7


MAGAZIN » Branchen-News<br />

Fabrikautomation gestärkt<br />

Bosch Rexroth übernimmt Kassow Robots<br />

Mit einer Mehrheitsbeteiligung am dänischen<br />

Cobot-Hersteller Kassow Robots<br />

investiert Bosch Rexroth in die Fabrikautomation.<br />

Einen entsprechenden Vertrag<br />

unterzeichneten Bosch Rexroth und Kassow<br />

Robots im März 2022 in Kopenhagen.<br />

Über die Höhe des Kaufpreises wurde<br />

Stillschweigen vereinbart. Die Transaktion<br />

steht unter dem Vorbehalt der Zustimmung<br />

der Kartellbehörden.<br />

Mit der Übernahme von Kassow Robots<br />

ergänzt Bosch Rexroth sein Produktportfolio<br />

an kollaborativen Robotern. Bislang<br />

beackerte Bosch Rexroth den Markt der<br />

kollaborativen Robotik mit seinem eigenen<br />

Roboter-System APAS Assistant – einem<br />

Industrieroboter von Fanuc oder Kuka,<br />

der über eine sensorgespickte Schutzhaut<br />

zum kollaborativem Roboter wurde.<br />

„Kollaborative Industrieroboter sind ein<br />

weiterer wichtiger Baustein für die wandelbare<br />

Fabrik der Zukunft“, sagt Dr. Marc<br />

Wucherer, Mitglied des Vorstands von<br />

Bosch Rexroth mit Verantwortung für den<br />

Vertrieb und die Fabrikautomation. „Der<br />

Bedarf für flexible Robotik ist enorm. In<br />

den kommenden Jahren soll der Markt für<br />

Bild: Bosch Rexroth<br />

Cobots jährlich zwischen 15 und 20 Prozent<br />

wachsen.“ Dieses Potenzial wolle<br />

Bosch Rexroth nutzen, „wovon auch Kunden<br />

in der Mobilitätsindustrie inklusive<br />

der Batteriefertigung sowie in der Halbleiterproduktion<br />

profitieren werden“, sagt<br />

Wucherer. Das vom einstigen Universal-<br />

Robots-Mitgründer Kristian Kassow gegründete<br />

Unternehmen Kassow Robots<br />

produziert kollaborative Roboter (Cobots)<br />

für industrielle Anwendungen mit rund<br />

25 Mitarbeitenden an den beiden Standorten<br />

Kopenhagen und Prag (Tschechien).<br />

Vorteil der Cobots von Kassow Robots: Sie<br />

verfügen über eine vergleichsweise hohe<br />

Dr. Marc Wucherer<br />

(li.), Bosch Rexroth<br />

und Kristian Kassow,<br />

Kassow Robots,<br />

unterzeichneten die<br />

geplante Transaktion.<br />

Traglast und Reichweite und können dank<br />

ihrer sieben Achsen auf engstem Raum<br />

arbeiten und quasi wie ein menschlicher<br />

Arm ums Eck greifen.<br />

Durch die Kombination von Reichweite<br />

und Traglast können die Cobots eine Vielzahl<br />

von Aufgaben übernehmen: vom<br />

Verpacken über die Maschinenbeladung<br />

und Pick-and-Place-Anwendungen bis<br />

hin zur optischen Qualitätskontrolle. Seit<br />

2019 hat Kassow Robots Cobots bereits<br />

im unteren dreistelligen Bereich verkauft.<br />

Bosch Rexroth plant, das Geschäft international<br />

deutlich auszubauen. (ab)<br />

www.boschrexroth.com<br />

Bild: Gimatic<br />

Bild: Omron<br />

Bild: IFR<br />

Bild: Keysight<br />

Thomas Trefzer, Gimatic<br />

Seit 1. März 2022 ist Thomas<br />

Trefzer Geschäftsführer<br />

bei der Gimatic Vertrieb<br />

GmbH. Der Dipl.-Ing. für<br />

Luft- und Raumfahrttechnik<br />

hatte verschiedene Management-Positionen<br />

innerhalb<br />

der Branche inne. Er übernimmt<br />

das Amt von Johannes<br />

Lörcher, der sich nun<br />

verstärkt der TG Ritter Spezialmaschinen<br />

widmet.<br />

Fernando Colás, Omron<br />

Fernando Colás wurde von<br />

Omron zum Chief Executive<br />

Officer (CEO) des Bereichs<br />

Industrieautomation für die<br />

EMEA-Region ernannt. Colás<br />

folgt auf Seigo Kinugawa,<br />

der nach Japan zurückkehren<br />

wird. Colás untersteht<br />

Junta Tsujinaga, President<br />

der Industrial Automation<br />

Company der Omron Corporation.<br />

Marina Bill, IFR<br />

Der Vorstand der International<br />

Federation of Robotics<br />

wählte Marina Bill zur IFR-<br />

Vizepräsidentin, nachdem<br />

Klaus König von seinen Ämtern<br />

zurücktrat. Marina Bill<br />

ist Global Head of Marketing<br />

and Sales Robotics bei ABB,<br />

Mitglied des IFR Executive<br />

Board und derzeitige Vorsitzende<br />

des Robot Suppliers<br />

Committee.<br />

Satish Dhanasekaran,<br />

Keysight<br />

Satish Dhanasekaran, derzeitiger<br />

Chief Operating Officer<br />

von Keysight Technologies,<br />

wird mit Wirkung zum 1. Mai<br />

2022 President und Chief<br />

Executive Officer des Unternehmens.<br />

Außerdem wird er<br />

dem Board of Directors von<br />

Keysight beitreten. Ron Nersesian<br />

wird in den Ruhestand<br />

gehen.<br />

8 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Entwicklungen mobiler Maschinen<br />

Liebherr und Tula gehen Forschungskooperation ein<br />

Auf dem Internationalen Motorenkongress<br />

in Baden-Baden stellten die Liebherr-Components<br />

AG und das US-Unternehmen<br />

Tula Technology die Ergebnisse<br />

ihrer gemeinsamen Studie über Schwerfahrzeuge<br />

vor. Gemeinsam forschten die<br />

Unternehmen an der Reduzierung von<br />

Treibhausgasen (THG) und Stickoxiden<br />

(NOX), die von schweren Nutzfahrzeugen<br />

erzeugt werden. Auf der Grundlage von<br />

Simulationen ermöglicht die Software<br />

Diesel Dynamic Skip Fire (DDSF) von Tula<br />

eine Reduzierung der NOX-Auspuffemissionen<br />

um 41 % und des Kohlendioxids<br />

(CO2) um 9,5 %. Für diese Studie stellte<br />

Liebherr Machines Bulle SA seinen<br />

D966-Motor zur Verfügung, der in einer<br />

Vielzahl von Anwendungen wie Mobiloder<br />

Schiffskranen oder Radladern eingesetzt<br />

wird. Die Forschungsergebnisse<br />

könnten die Entwicklung und Herstellung<br />

von Geländemaschinen weltweit positiv<br />

beeinflussen. Deshalb wird Liebherr-Components<br />

ein Hardware-Konzept zur Integration<br />

der DDSF-Software von Tula in<br />

sein Motorsystem weiterentwickeln.<br />

Der D966, ein sehr kompakter 13,5-l-6-<br />

Zylinder-Dieselmotor, wird ebenfalls in<br />

zukünftigen Tests eingesetzt. In einem<br />

nächsten Schritt wird Liebherr die Integration<br />

der DDSF-Software in andere Motoren<br />

seines Portfolios prüfen.<br />

Die Ergebnisse der gemeinsamen Studie<br />

zeigen, dass DDSF eine wichtige Rolle bei<br />

der Bewältigung dieser Herausforderungen<br />

spielt und Teil zukünftiger Lösungen<br />

zum Erreichen einer Nullemission sein<br />

kann.<br />

„Es gibt zwar bereits Vorschriften zur Verringerung<br />

der Emissionen von Off-Road-<br />

Maschinen und -Fahrzeugen, aber in diesem<br />

Jahrzehnt werden noch striktere<br />

Der Liebherr-Reihenmotor D966 wurde mit Tulas<br />

Diesel-Dynamic-Skip-Fire-Software getestet.<br />

Normen erwartet. Um diese einzuhalten,<br />

brauchen die Hersteller von Maschinen<br />

und Geräten Lösungen wie unsere patentierte<br />

DDSF-Software, mit der sie ihre<br />

Motoren effizienter betreiben und die<br />

Auspuffemissionen signifikant senken<br />

können“, so erklärt R. Scott Bailey, Präsident<br />

und Vorstandsvorsitzender von Tula<br />

Technology.<br />

(bt)<br />

www.liebherr.com/de<br />

Bild: Liebherr<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 9


MAGAZIN » Branchen-News<br />

Igus steigert Lieferfähigkeit und wächst um 32 Prozent<br />

Das Rekordjahr 2019 übertroffen<br />

Bild: Igus<br />

Insgesamt 500 neue Spritzgussmaschinen werden bei Igus in Köln aufgestellt, 100 ältere<br />

Spritzgussmaschinen wurden gegen 40% energieeffizientere getauscht.<br />

Die Anwender von Motion-Plastics-Produkten – von<br />

Antriebsleitung bis Zahnrad – haben auch im Jahr<br />

2021 ihre Bestellungen zu einem sehr hohen Anteil<br />

zügig erhalten. Der Plan von 2019, in Produktion und<br />

Supply Chain zu investieren, half, die sprunghaft gestiegene<br />

Nachfrage zu bedienen. Bis 2023 wird bei<br />

Igus weiter stark ausgebaut, auch mit Blick auf den<br />

Ukraine-Konflikt.<br />

„234 Millionen Euro mehr Umsatz in einem Jahr, bei<br />

fast gleichen Verkaufspreisen bis Ende des Jahres,<br />

und alles selbstproduziert und beschafft – das hatten<br />

wir noch nie“, sagt Igus-Geschäftsführer Frank Blase.<br />

„Unsere Kolleginnen und Kollegen haben Wunder<br />

vollbracht. Und wir hatten Glück, dass wir unsere Investitionspläne<br />

auch im schlechten Jahr 2020 umgesetzt<br />

haben.“ Der Umsatz im Jahr 2021 betrug 961<br />

Millionen Euro.<br />

In diesem Jahr begann auch die Umsetzung des<br />

Plans, der intern „No. 1 Catalog“ heißt: Mehr als<br />

80.000 Artikel liegen seitdem mehr auf Lager oder<br />

mit höheren Mengen. In 15 weltweiten Verteillagern<br />

stieg die Quote der Katalogprodukte, die am selben<br />

Tag oder in 24 Stunden versendet werden, auf mindestens<br />

25 %.<br />

Der Ukraine-Krieg und die Verknappungen auf vielen<br />

Märkten veranlassen Igus dazu, kurzfristig noch einmal<br />

mehr in die Materialverfügbarkeit zu investieren.<br />

Gleichzeitig gehen die Investitionen in höhere Produktionskapazitäten<br />

weiter.<br />

Seit 2020 wurde die Produktion in Köln um 300<br />

Spritzgussmaschinen aufgestockt oder modernisiert.<br />

Weitere 200 sind in Bestellung. Das neue Produktionsgebäude<br />

in Köln mit zusätzlichen 20.000 m² Fläche<br />

wird voraussichtlich am 1. Mai 2023 fertiggestellt.<br />

Neue Lagerorte für 12.000 Paletten hat man<br />

bereits 2021 gebaut.<br />

(bec)<br />

www.igus.de<br />

Wir berichten über<br />

ABB .................................................................................. 8<br />

ACE ................................................................................ 18<br />

BAYK ............................................................................. 34<br />

Bosch Rexroth ..................................................... 8, 26<br />

Burckhardt Compression ........................................ 6<br />

Celonis ......................................................................... 12<br />

Cultraro ....................................................................... 18<br />

Datatroniq .................................................................. 12<br />

ebm-papst .................................................................. 38<br />

Eplan ............................................................................. 62<br />

Fabreeka ...................................................................... 18<br />

Festo ............................................................................. 12<br />

Franke ................................................................... 26, 54<br />

Fraunhofer IPA ......................................................... 12<br />

General Aerospace .................................................. 18<br />

Gimatic ........................................................................... 8<br />

Hahn Gasfedern ....................................................... 18<br />

HAW Landshut ......................................................... 58<br />

IFR .................................................................................... 8<br />

Igus ........................................................................ 10, 52<br />

Kassow Robots ............................................................ 8<br />

KBB ................................................................................ 62<br />

Keysight ......................................................................... 8<br />

Konradin Mediengruppe ...................................... 12<br />

Kullen-Koti ................................................................. 50<br />

Liebherr-Components .............................................. 9<br />

Maxon Motor ............................................................ 14<br />

Melior Motion ........................................................... 43<br />

Nord Drivesystems .......................................... 26, 46<br />

NSK ............................................................................... 26<br />

Omron ............................................................................ 8<br />

Plus10 .......................................................................... 12<br />

Posital-Fraba ............................................................. 14<br />

Protiq ............................................................................ 23<br />

PTC ................................................................................... 6<br />

R+W .............................................................................. 34<br />

Risomat ....................................................................... 54<br />

Roland Ruegenberg .............................................. 40<br />

Schaeffler ................................................................... 26<br />

SEW-Eurodrive ......................................................... 40<br />

Sick ................................................................................ 12<br />

Siemens ....................................................................... 12<br />

SKF ................................................................................. 26<br />

Stabilus ........................................................................ 18<br />

Synapticon ................................................................. 18<br />

Tech Products ........................................................... 18<br />

Tiki Instituts für angewandte KI ........................ 12<br />

Tridonic ........................................................................ 12<br />

Tula Technology .......................................................... 9<br />

Unetiq .......................................................................... 12<br />

Universität Jena .......................................................... 6<br />

Verband Deutscher Maschinen- und<br />

Anlagenbau (VDMA)...............................................<br />

48<br />

10 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


ANTRIEBSKETTEN UND KETTENRÄDER<br />

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Traditionshersteller KÖBO bietet maßgeschneiderte Förder- und Transportlösungen<br />

Innovative Kettentechnologie<br />

Seit über 125 Jahren entwickelt und produziert KÖBO in Wuppertal Spezial-Förder- und Transportketten für alle<br />

Industrien in allen erdenklichen Bauarten und Abmessungen.<br />

Keine Kette ist wie die andere, aber alle eint<br />

die hohe Qualität für lange Lebensdauer<br />

und rationellen Einsatz. KÖBO-Ketten stehen<br />

seit jeher für hohe Standzeiten, geringe<br />

Reibwerte und ein Maximum an Produktivität.<br />

Das nach DIN 9001 zertifizierte Qualitätsmanagement<br />

garantiert zudem die<br />

gleichbleibende Güteklasse der Produkte.<br />

Möglich wird dies durch den Einsatz von<br />

optimal geeigneten Werkstoffen und die<br />

kontinuierliche Weiterentwicklung der verschiedenen<br />

Kettenbestandteile. So konnte<br />

das Unternehmen z. B. durch die permanente<br />

Weiterentwicklung der Rolleneinheit<br />

eine Optimierung für das Back-Business<br />

schaffen. Im Vergleich zu herkömmlichen<br />

Gleitlagern stellt diese sich als deutlich<br />

wirtschaftlicher dar.<br />

Individuelle Kundenlösungen<br />

Jede Förder- und Transportlösung hat individuelle<br />

Anforderungen, die von den<br />

KÖBO-Ingenieuren detailliert analysiert und<br />

ausgewertet werden. Ob durch Maßaufnahmen<br />

vor Ort, anhand von Mustern in unserem<br />

Werk oder mit Koordination der lokalen<br />

Wartungsteams – das KÖBO-Team setzt<br />

alles daran, die optimale Kettenkonstruktion<br />

für den Kunden zu realisieren.<br />

In allen Industrien zu Hause<br />

Je nach Anforderung können für die Kettenproduktion<br />

korrosionsbeständige Werkstoffe<br />

und hochlegierte Stähle verwendet<br />

werden.<br />

Dabei setzt die KÖBO-Entwicklung alles daran,<br />

den Verschleiß zu minimieren. Durch<br />

eine Vergrößerung der Bolzen und Buchsen<br />

wird beispielsweise die Flächenpressung<br />

minimiert. Durch eine Veränderung der<br />

Dimensionen im Kettengelenk kann die<br />

Flächenpressung minimiert und somit eine<br />

längere Laufzeit der Kette erreicht werden.<br />

Immer die passenden Räder<br />

Erst die richtigen Kettenräder bringen die<br />

Ketten effizient ins Rollen, denn Ketten<br />

und Räder greifen ineinander. KÖBO fertigt<br />

Kettenräder in verschiedenen Ausführungen<br />

für alle Anforderungen.<br />

Kontakt:<br />

KÖBO GmbH & Co.KG<br />

Hatzfelder Str. 115 • 42281 Wuppertal<br />

Tel.: 0202 / 7093-0<br />

E-Mail: info@koebo.com<br />

Die Anwendungsbereiche der hochwertigen<br />

KÖBO Produkte sind breit gestreut<br />

und haben sich vielfach bewährt. Zu nennen<br />

wären beispielhaft:<br />

• Schüttgutindustrie<br />

• Stahlindustrie<br />

• Holzindustrie<br />

• Lebensmittelindustrie<br />

• Automobilindustrie<br />

• Papierindustrie<br />

• Fahrtreppenindustrie<br />

• Recyclingindustrie<br />

• Freizeitparkindustrie<br />

Man sieht, KÖBO Ketten sind in allen Elementen<br />

zu Hause und in allen Umgebungen<br />

zuverlässig einsatzfähig.<br />

DIE KÖBO KETTE<br />

KANN‘S<br />

Maßgefertigte Förderketten und<br />

Kettenräder für den wirtschaftlichen<br />

und nachhaltigen Einsatz.<br />

www.koebo.com<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 11<br />

Lebensmittel • Fahrtreppen • Automobil • Stahl • Recycling • Schüttgut • Holz • Papier • Freizeitparks


SERVICE » Tipps & Termine<br />

Auf dem ganztägigen Kongress „Smarte Maschinen im Einsatz“ am 10. Mai 2022 präsentieren Experten aktuelle Trends beim Einsatz von Künstlicher<br />

Intelligenz in Unternehmen und berichten von ihren Erfahrungen.<br />

Bild: Konradin Mediengruppe<br />

Künstliche Intelligenz<br />

Veranstaltungstipp: Kongress<br />

„Smarte Maschinen im Einsatz“<br />

Am 10. Mai 2022 veranstalten die Konradin Mediengruppe und das Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik<br />

und Automatisierung IPA den Kongress „Smarte Maschinen im Einsatz“ – bereits zum dritten Mal.<br />

Interessierte können die Vorteile Künstlicher Intelligenz aus Anwenderperspektive von Mittelständlern,<br />

Start-ups und großen Konzernen kennenlernen. Führende Forscher und eindrucksvolle Berichte, sowie vielfältige<br />

Network Möglichkeiten runden den Tag ab. Anmeldeschluss ist der 30.<strong>04.2022</strong>.<br />

Die Künstliche Intelligenz (KI) durchdringt immer<br />

mehr Prozesse in Unternehmen aller Branchen.<br />

Das schafft Herausforderungen, bietet aber auch Chancen.<br />

Die drei wichtigsten betreffen Effizienz, Sicherheit<br />

und Nachhaltigkeit. Hier kann die KI enorme Fortschritte<br />

bewirken, die<br />

anders kaum erreichbar<br />

WEITERE INFO UND<br />

ANMELDUNG<br />

Das detaillierte Kongress-Programm finden<br />

Sie online. Dort können Sie sich auch anmelden.<br />

Reservieren Sie sich Dienstag, 10.<br />

Mai 2022 für diesen Kongress und melden<br />

Sie sich bis zum 30. April an. Die Teilnahmegebühr<br />

beträgt € 630 zzgl. MwSt. Statt<br />

eines persönlichen Besuchs ist auch eine<br />

Teilnahme über Live-Stream möglich. Die<br />

Gebühr dafür beträgt € 490 zzgl. MwSt.<br />

Übrigens: Wer an dem KI-Webinar am 1.<br />

Dezember 2021 teilgenommen hat, erhält<br />

einen Rabatt von € 49 zzgl. MwSt. Er wird<br />

bei der Anmeldung automatisch abgezogen.<br />

hier.pro/1advc<br />

wären – etwa, wenn es<br />

darum geht, Abläufe in<br />

Fertigung, Organisation<br />

und Logistik zu optimieren<br />

oder Energieverbrauch<br />

zu reduzieren.<br />

• Was bedeutet das in<br />

der Praxis?<br />

• Welche Erfahrungen<br />

haben mutige Vorreiter<br />

gemacht<br />

• Was lässt sich daraus<br />

lernen?<br />

Diese Fragen stehen im<br />

Fokus des 3. Kongresses<br />

der Reihe „Smarte Maschinen<br />

im Einsatz“.<br />

Nach zwei Events vor<br />

Ort und einem KI-Webi-<br />

nar im Dezember 2021 bieten die Konradin Mediengruppe<br />

und das Stuttgarter Fraunhofer-Institut für<br />

Produktionstechnik und Automatisierung IPA damit erneut<br />

ein Forum für einen Austausch strategischer Entscheider<br />

aus Unternehmen und Verbänden. Das Motto:<br />

„Effizient, sicher und nachhaltig mit Künstlicher Intelligenz“.<br />

Gerade in der Phase nach der Corona-Krise,<br />

wenn die Wirtschaft wieder auf Touren gebracht werden<br />

muss, dürfte deren Einsatz von unschätzbarem<br />

Wert sein.<br />

Auf dem ganztägigen Kongress präsentieren Experten<br />

von Datatroniq, Festo, plus10, Siemens, Sick, Tridonic<br />

und Unetiq sowie von Celonis aktuelle Trends beim Einsatz<br />

von KI in Unternehmen und berichten von ihren<br />

Erfahrungen. Ein Vertreter des Tiki Instituts berichtet<br />

über Praxiserfahrungen in der Produktion.<br />

Prof. Thomas Bauernhansl und Prof. Marco Huber, beide<br />

Fraunhofer IPA, sowie Prof. Hans Uszkoreit, wissenschaftlicher<br />

Direktor am Deutschen Forschungszentrum<br />

für Künstliche Intelligenz, informieren über neueste<br />

Fragen und Ergebnisse aus der Forschung.<br />

Neben den Vorträgen sind Einblicke in die Labors am<br />

Fraunhofer IPA möglich – begleitet von IPA-Robotik-<br />

Abteilungsleiter Dr. Werner Kraus. Moderator der Veranstaltung<br />

ist der KI-Publizist Ulrich Eberl. (eve)<br />

www.industrie.de/kuenstliche-intelligenz-2022<br />

12 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


POWER TO MOVE.<br />

AUSGEZEICHNET MIT DEM DEUTSCHEN UMWELTPREIS<br />

HIGHTECH MIT KLIMANUTZEN!<br />

Wir lösen individuelle<br />

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Motoren und Generatoren:<br />

100 - 600 000 Nm | 100 - 3000 kW<br />

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Benzstraße 12 | 63897 Miltenberg<br />

oswald@oswald.de | 09371/97190<br />

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30. Mai - 2. Juni 2022<br />

Gemeinschaftsstand<br />

Bayern Innovativ<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 13


SERVICE » Tipps & Termine<br />

Bild: Photocreo Bednarek/stock.adobe.com<br />

Platzsparende Lösungen für den Maschinen- und Anlagenbau<br />

Leistungsstarke Antriebstechnik<br />

– wenig Platz ist kein Argument!<br />

Maschinen- und Anlagenbauer stecken in einer Zwickmühle: Die Leistung der Maschine soll steigen – aber bitte<br />

bei weniger Bauraum und damit geringerem Footprint. Speziell die Antriebstechnik ist hier gefragt – elektrische<br />

Antriebe, Getriebe, Kupplungen und Bremsen sowie alle Maschinenelemente des Antriebsstrangs sind gefragt.<br />

Glücklicherweise liefert die Miniaturisierung in allen Feldern der Antriebstechnik Antworten. <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong><br />

stellt diese Lösungen in der Websession ‚Antriebstechnik – Wenig Platz ist kein Argument!‘ am 4. und 5. Mai<br />

2022 vor. Die Teilnahme ist nach Anmeldung kostenlos.<br />

Immer kompaktere bis hin zu miniaturisierten Antrieben<br />

erfordern immer kompaktere Subsysteme –<br />

seien es Elektromotoren, Getriebe, Kupplungen oder<br />

auch die zugehörige Steuerungstechnik und verbaute<br />

Maschinenelemente wie etwa Federn und Sicherungsringe<br />

beziehungsweise Fluidtechnik-Ventile etc. Da<br />

parallel die Leistung nicht sinkt sondern eher gesteigert<br />

wird, ergeben sich zahlreiche konstruktive Anforderungen<br />

– immer kleinere Bauteile müssen hohen Belastungen<br />

standhalten, die Temperaturbeständigkeit<br />

muss gegeben sein und alles muss unter beengten<br />

Platzverhältnissen verbaut werden können. Nur so<br />

lässt sich der Footprint der Maschinen und Anlagen<br />

wie gewünscht senken.<br />

Beispiel Multiturn-Drehgeber für<br />

miniaturisierte Antriebe<br />

Da sich aus der Miniaturisierung viele Vorteile für den<br />

Anwender ergeben, bleibt die weitere Verkleinerung<br />

der Antriebe auch in Zukunft eine der zentralen Aufgaben<br />

der F&E-Teams der Hersteller. Ein Beispiel dafür<br />

sind Multiturn-Drehgeber für Klein- und Kleinstantriebe.<br />

Damit die absolute Positionierung auch bei diesen<br />

möglich ist, ohne die oft teuren Referenzfahrten, hat<br />

Posital-Fraba einen Kit-Encoder mit nur 22 mm Durchmesser<br />

vorgestellt. Auch der zugehörige Wiegand-<br />

Sensor konnte miniaturisiert werden. Laut Posital-Fraba<br />

eine große Herausforderung.<br />

Während der auf eine Fingerkuppe passende Wiegand-<br />

Sensor – mit dem 15 mm kurzen haarfeinen Wiegand-<br />

Draht als Kernkomponente – nicht weiter verschlankt<br />

werden konnte, knöpften sich das F&E-Team des Unternehmens<br />

dessen Innenleben intensiv vor. Ziel war<br />

es, genügend Output aus einem Magnetfeld mit wesentlich<br />

kleinerem Permanentmagneten zu generieren.<br />

Das F&E-Zentrum in Aachen, wo auch der Wiegand-<br />

Draht gefertigt wird, arbeitete daran, das kleinere<br />

Magnetfeld über eine Vielzahl von Parametern wie Abstände,<br />

Schirmung und noch präzisere Qualitätsvorgaben<br />

in Sachen ‚Draht’ für die Mini-Kits zu optimieren.<br />

Jeder Schritt wurde per Magnetfeldsimulation geprüft.<br />

Nur weil Posital-Fraba beim Wiegand-Thema schon<br />

lange alles – von der Grundlagenforschung bis zur<br />

praktischen Umsetzung – in einer Hand anbietet,<br />

konnten die Energy-Harvesting-Bausteine für die<br />

22er-Kits fit gemacht werden. Zu den engsten Kooperationspartnern<br />

von Posital-Fraba bei der Entwicklung<br />

der 22-mm-Kits gehörte auch maxon motor. Für den<br />

Schweizer Spezialisten für Klein- und Kleinstantriebe<br />

war gerade die Multiturn-Funktionalität mit Wiegand-<br />

14 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Antriebssysteme werden immer leistungs -<br />

fähiger und gleichzeitig kleiner. Der Nutzen<br />

liegt auf der Hand: Maschinenbauer senken<br />

den Footprint ihrer Maschinen und Anlagen<br />

– und damit letztlich Kosten.<br />

Sensor, bei der die Bewegungen der nachlaufenden<br />

Welle auch im stromlosen Zustand präzise erfasst werden,<br />

der entscheidende Faktor. Mehr und mehr Maxon-Kunden<br />

fragen nach absoluter Positionierung, mit<br />

der unnötige und oft teure Referenzfahrten entfallen<br />

können.<br />

Miniaturisierte Antriebe bieten auch im Schaltschrank<br />

Vorteile, denn sie sind leichter zu installieren und sparen<br />

Platz. Somit können beispielsweise Schaltschrankbauer<br />

mehr Frequenzumrichter in einen Standardschrank<br />

einbauen, der Schaltschrank kann kleiner ausfallen,<br />

die Anlagen werden kompakter und die Elektroräume<br />

kleiner und kostengünstiger. Der Nutzen liegt<br />

klar auf der Hand: Durch kleinere Komponenten spart<br />

man Bauraum. Bei integrierten Lösungen führt die hohe<br />

Leistungsdichte zudem zu geringeren Massen, die<br />

im Bewegungsablauf beschleunigt und abgebremst<br />

werden müssen. Die Bewegungen werden dadurch dynamischer<br />

und die Zykluszeiten von Maschinen kürzer.<br />

Die Grenzen dieser Entwicklung liegen einzig in der<br />

Wärmeabfuhr: Die Wärme aus den Komponenten muss<br />

prozesssicher abgeführt werden.<br />

Die Herausforderungen bei der Miniaturisierung von<br />

Antrieben bestehen hauptsächlich in der Ableitung genau<br />

dieser Bauteilwärme und der Vermeidung elektromagnetischer<br />

Störeinflüsse. Je kompakter etwa Frequenzumrichter<br />

werden, umso kleiner müssen auch die<br />

verwendeten elektrischen Bauelemente und ihre Abstände<br />

untereinander auf den Leiterplatten werden,<br />

was den Abtransport der entstehenden Wärme aufgrund<br />

geringerer Kühlfläche erschwert. Und auch hinsichtlich<br />

der benötigten Kühlfläche gibt es Grenzen.<br />

Diese gibt es auch bei den Anschlüssen, da Kabel mit<br />

ausreichendem Querschnitt für die Stromübertragung<br />

untergebracht werden müssen. Die technologischen<br />

Grenzen für kompaktere Leistungselektronik sind jedoch<br />

noch lange nicht erreicht. Für die Miniaturisierung<br />

in der Mikroelektronik scheint es keine Grenzen<br />

zu geben, und die gleiche Technologie findet wenige<br />

später Eingang in die Halbleiter-Industrie.<br />

Bei identischer Siliziumoberfläche werden<br />

die Verluste reduziert. Das bedeutet nicht<br />

nur kleinere Halbleiter, sondern auch einen<br />

geringeren Kühlungsaufwand im<br />

Frequenzumrichter. So können kleinere<br />

Kühlkörper verwendet und das Luftvolumen<br />

im Frequenzumrichter verringert<br />

werden: Das Ergebnis sind immer kleinere<br />

Umrichter.<br />

Miniaturisierte Antriebe senken Kosten<br />

Am Ende ermöglicht die Miniaturisierung antriebstechnischer<br />

Komponenten und Systeme kompakt ausgelegte<br />

Maschinen und Anlagen, die sich dadurch grundlegend<br />

flexibler und vielfältiger umsetzen lassen. Nicht<br />

zuletzt macht sich der geringere Platzbedarf auch in<br />

dem geforderten geringeren Footprint der Maschinen<br />

und Anlagen bemerkbar. Auf diese Weise ergeben sich<br />

viele Vorteile leistungsfähiger und gleichzeitig kompakter<br />

Antriebstechnik: Die verfügbare Hallenfläche<br />

lässt sich intensiver nutzen, Abwärme wird reduziert<br />

und die Ausfallsicherheit gesteigert – mit anderen<br />

Worten: die Kosten sinken!<br />

(jg)<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Höhere Leistungen in weniger<br />

Bauraum – die Antriebstechnik<br />

bietet zahlreiche<br />

platzsparende Lösungen für<br />

den Maschinen- und<br />

Anlagenbau.<br />

ANTRIEB<br />

DER<br />

Intelligent Flexibel Verlässlich<br />

ANTRIEBS-<br />

ELEKTRONIK<br />

GETRIEBE + MOTOR + UMRICHTER = DER ANTRIEB.<br />

Getriebebau NORD GmbH & Co. KG | T: +49 4532 289-0 | info@nord.com | www.nord.com<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 15


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Foto: Franz Morat Group<br />

Der hochübersetzende speeroX Radsatz – bestehend aus Schnecke und spiralverzahntem Rad<br />

Hohe Übersetzung auf engem Raum<br />

Der Zahnradspezialist Framo Morat präsentiert den neuen speeroX Radsatz, bei<br />

dem die Verzahnung des Rads auf die Planseite wandert. Dies resultiert in einer<br />

Verkleinerung des Bauraums. speeroX ermöglicht hohe Übersetzungen in<br />

nur einer Getriebestufe und ist zugleich leise und effizient.<br />

Ein Elektromotor liefert hohe Drehzahlen bei vergleichbar<br />

geringem Drehmoment. Um Lasten bewegen<br />

zu können, werden Getriebe eingesetzt, die<br />

die vom Motor bereitgestellte Rotation in eine langsamere,<br />

dafür aber kräftigere Bewegung umwandeln.<br />

Die Klassiker bei hochübersetzenden Getrieben sind<br />

mehrstufige Stirnrad- und Planetenradsätze oder Kegel-<br />

und Schneckenradsätze, wenn eine winklige Anordnung<br />

erforderlich ist. Häufig kommen Kombinationen<br />

aus den genannten Varianten zum Einsatz.<br />

Aufgrund immer anspruchsvollerer Anforderungen<br />

an Bauraum, Geräusch, Wirkungsgrad etc. stoßen<br />

herkömmliche Getriebevarianten an ihre Grenzen.<br />

Mehrstufige Stirnrad- und Planetenradsätze bestehen<br />

aus vielen Komponenten. Kegelradsätze sind<br />

laut und erfordern mindestens eine Vorstufe. Schneckenradsätze<br />

verlieren Leistung und Lebensdauer<br />

durch Reibung. Hier kommt der von Framo Morat entwickelte,<br />

hochübersetzende speeroX-Radsatz ins<br />

Spiel.<br />

Durch die Verlagerung der Verzahnung des Rads auf<br />

die Planseite wird der Bauraum reduziert. Es entsteht<br />

eine Verzahnung mit Spiralcharakter, die durch eine<br />

modifizierte Schnecke angetrieben wird. Daraus resultieren<br />

kinematisch günstige Verhältnisse, die die<br />

Gleitanteile und damit die Reibung reduzieren. Dennoch<br />

bleibt die Verzahnung dank der hohen Überdeckung<br />

und des eingleitenden Eingriffs leise. Eine verschleißarme<br />

Stahl-Paarung erhöht<br />

die Leistungsdichte und<br />

die Lebensdauer.<br />

Die kundenspezifische Auslegung<br />

ermöglicht es, gezielt<br />

Schlüsselkriterien (z.B. Bauraumreduktion)<br />

zu priorisieren.<br />

Eine besonders hohe Performance<br />

kann erzielt werden, wenn nur eine<br />

Drehrichtung gefordert ist. In der passenden<br />

Anwendung schlägt der speeroX-Radsatz<br />

übersetzungsseitig klassische mehrstufige Getriebe.<br />

Er ist leise und weist einen hohen Wirkungsgrad auf.<br />

Und das in nur einer Getriebestufe mit reduziertem<br />

Bauraum, bestehend aus lediglich zwei Komponenten:<br />

Schnecke und Rad.<br />

KONTAKT<br />

Framo Morat GmbH & Co. KG<br />

Franz-Morat-Straße 6<br />

D-79871 Eisenbach<br />

Ansprechpartner: Bastian Gloeden<br />

Telefon: +49 (0)7657 88–309<br />

E-Mail: speeroX@framo-morat.com<br />

https://de.speero-x.com/<br />

Zu diesem<br />

Thema hält Bastian<br />

Gloeden von Framo Morat<br />

einen Vortrag im Rahmen der<br />

Websession Antriebstechnik<br />

am 04.05.2022<br />

zwischen 10 und 12 Uhr<br />

Für die Teilnahme ist eine Anmeldung<br />

erforderlich unter http://hier.pro/oX6uW<br />

16 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04|2022 |


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Foto: Hänchen<br />

Drei hydraulische Hänchen-Achsen in einer<br />

Prüfmaschine mit passendem Sicherheitskonzept<br />

Keine Angst vor Hydraulik<br />

Sichere Antriebslösungen können mit hydraulischen Antrieben einfach verwirklicht<br />

werden. Die Komponenten erzeugen sehr hohe Kräfte und benötigen<br />

wenig Raum, schlüsselfertige Lösungen von Hänchen machen die An -<br />

wendung auch ohne Hydraulikkenntnisse zum Rundum-Sorglos-Paket.<br />

Fluidtechnische Systeme haben in vielen Bereichen<br />

entscheidende Vorteile gegenüber elektromechanischen<br />

Antrieben. Nur werden diese oft nicht<br />

erkannt – vielfach weil das Wissen fehlt, wie sich Hydraulik<br />

einfach, effizient und sauber einsetzen lässt.<br />

Hydraulikantriebe erzeugen große Kräfte und hohe<br />

Leistungen mit kleinen Bauteilen und bieten Vorteile<br />

in der Baugröße vor Ort an der Maschine. Große und<br />

schwere Getriebe entfallen, da der Zylinder direkt eine<br />

lineare Bewegung erzeugt.<br />

Damit sind aufgrund der kleinen bewegten Massen<br />

bei Hydraulikzylindern das Anfahren aus dem Stillstand<br />

unter Volllast, eine schnelle Umkehr der Bewegungsrichtung<br />

oder stufenlose Geschwindigkeitsänderungen<br />

kein Problem, auch bei großen Kräften.<br />

Die vom Antrieb erzeugte Kraft und die Verfahrgeschwindigkeit<br />

sind unabhängig voneinander. Somit<br />

kann bei Hydraulikzylindern stets die volle Leistung<br />

ohne Lebensdauerverluste abgegriffen werden. Es<br />

brauchen bei der Auslegung keine Lastkollektive<br />

oder genauen Belastungsprofile, wie das bei elektromechanischen<br />

Antrieben erforderlich ist, berücksichtigt<br />

werden.<br />

Und in Kombination mit einfachen elektronischen<br />

Regelungskonzepten und passenden Sensoren können<br />

sie feine, gleichmäßige und stufenlos regelbare<br />

Bewegungen generieren.<br />

Hydrospeicher erlauben es<br />

zudem, Energie mit sehr geringen<br />

Verlusten für unbegrenzte<br />

Zeit zu puffern und speichern.<br />

Damit Unternehmen auch ohne<br />

eigene Hydraulik-Fachkompetenz<br />

alle Vorteile von Hydraulik-Antrieben<br />

nutzen können, bietet Hänchen Plugand-Play-Lösungen<br />

für Hydraulik-Systeme bis<br />

hin zu kompletten Sondermaschinen an. Hier fließt<br />

das komplette Hänchen-Know-how ein.<br />

Diese Rundum-Sorglos-Pakete können Beratung,<br />

Engineering, Realisierung mit allen Komponenten,<br />

das Sicherheitskonzept, die Inbetriebnahme bis hin<br />

zum Service umfassen.<br />

KONTAKT<br />

Herbert Hänchen GmbH<br />

Brunnwiesenstr. 3<br />

73760 Ostfildern<br />

Ansprechpartner: Sarah Bässler<br />

Telefon: +49 (0)711 44139-0<br />

E-Mail: info@haenchen.de<br />

www.haenchen.de<br />

Zu diesem<br />

Thema hält<br />

Klaus Wagner von Hänchen<br />

einen Vortrag im Rahmen der<br />

Websession Antriebstechnik<br />

05.05.2022 zwischen 10 und 12 Uhr<br />

Für die Teilnahme ist eine Anmeldung<br />

erforderlich unter (http://hier.pro/oX6uW)<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04|2022 | 17


TRENDS » Maschinenelemente Porträt<br />

Stabilus betrachtet Bewegungskontrolle ganzheitlich<br />

„Wir wollen spezifisch angepasste<br />

Systemlösungen bieten“<br />

Einzelne Komponenten wie Stoßdämpfer oder Gasfedern übernehmen auch heute noch wichtige Aufgaben,<br />

müssen aber eingebunden sein in eine Systemlösung, berichtet im Interview Jürgen Roland, Leiter der<br />

Business Unit Industrial der Stabilus GmbH, Koblenz. Ziel dieser Business Unit ist deswegen, neben dem<br />

Produkt- auch das Anwendungs-Know-how zu stärken, um ein Ecosystem für Motion-Control-Anwendungen<br />

zu schaffen. Über integrierte Sensorik hält dabei auch die Digitalisierung Einzug in die Systemlösungen.<br />

Interview: Michael Corban und Johannes Gillar, Chefredaktion <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong><br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Herr<br />

Roland, Ende 2021 erst hat<br />

Stabilus eine Partnerschaft<br />

mit der Cultraro Automazione<br />

Engineering S.r.l., Rivoli/Italien,<br />

geschlossen. Was für ein<br />

Ziel verfolgen Sie damit?<br />

Jürgen Roland (Stabilus):<br />

Ziel ist ganz klar die Erweiterung<br />

unseres Produktangebots<br />

im Bereich Bewegungssteuerung.<br />

Die Produkte von Cultraro<br />

Jürgen Roland, Leiter der Business Unit Industrial,<br />

Stabilus<br />

– Rotationsdämpfer, Axialdämpfer,<br />

lineare Dämpfer und Push-Push-Verriegelungen<br />

– ergänzen unsere eigenen Lösungen aufgrund des<br />

kleineren Formats optimal und kommen in einer Vielzahl<br />

von Anwendungen zum Einsatz, unter anderem in<br />

der Medizintechnik, im Automobil und in Haushaltsgeräten.<br />

Durch die Anteilserwerbe an Cultraro und zuvor<br />

Synapticon, einem auf die Entwicklung hochkompakter<br />

und hochintegrierter Motion-Control-Elektroniken<br />

spezialisierten Technologieunternehmen mit umfangreicher<br />

Software- und Mikrochip-Kompetenz, bauen<br />

wir unser Angebot speziell für den Industriebereich<br />

sukzessive aus. Bei Stabilus ist dieses Angebot – ausgenommen<br />

alle Anwendungen im Automobil – in der<br />

Business Unit Industrial zusammengefasst.<br />

Bild: Stabilus<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Ist gerade der Aspekt der Miniaturisierung<br />

in Zusammenhang mit der Partnerschaft<br />

mit Cultraro ein Betätigungsfeld mit Potential?<br />

Roland: Wir sehen diesen Trend gerade bei Gasfedern<br />

schon seit über 15 Jahren. Damals lag der Außendurchmesser<br />

einer Standard-Gasfeder bei 15 mm, heute<br />

sind es 6 mm. Die Miniaturisierung kommt dabei vor<br />

allem der Integration in das jeweilige Produktdesign<br />

zugute – häufig sind unsere Elemente gar nicht mehr<br />

zu sehen, verrichten aber dennoch zuverlässig ihren<br />

Dienst.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Sie hatten die Aufstellung von<br />

Stabilus mit der Business Unit Industrial bereits kurz<br />

erwähnt, die Ende 2019 im Rahmen einer neuen Organisations-<br />

und Management-Struktur aufgebaut<br />

wurde. Hat sich diese Struktur bewährt?<br />

Roland: Sie hat sich sehr bewährt, weil wir über die<br />

gemeinsame Ausrichtung der Unternehmen in der<br />

Gruppe – neben Stabilus sind dies ACE, Hahn Gasfedern,<br />

Fabreeka, Tech Products und General Aerospace<br />

– nun verstärkt Kompetenz in den adressierten Märkten<br />

aufbauen können. Das ist ein sehr zentraler Punkt,<br />

da sich diese Kompetenz nur gemeinsam mit unseren<br />

Kunden in erfolgreiche Produkte überführen lässt. Mit<br />

der Fokussierung auf einzelne Marktsegmente können<br />

unsere Mitarbeiter nun das Branchen-Know-how mit<br />

der Breite unseres Angebots verbinden und auf diese<br />

Weise eine Brücke bauen. Oder konkreter: Wir bieten<br />

jetzt nicht nur Stoßdämpfer, sondern können diese bei<br />

Bedarf mit Gasfedern oder aktiver Antriebs- beziehungsweise<br />

Verzögerungstechnik verbinden und vernetzen<br />

– abgestimmt auf die Anforderungen der jeweiligen<br />

Anwendung. Unsere Kunden begrüßen das.<br />

Erfreulicherweise zeigen die Ergebnisse, dass uns das<br />

bereits im ersten Geschäftsjahr gut gelungen ist.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Machen Sie damit den Schritt<br />

vom Produkt- zum Systemanbieter?<br />

Roland: Genau – wir wollen unsere Kompetenz als<br />

Systemanbieter weiter ausbauen. Das ist schon seit jeher<br />

eine unserer Stärken. Bei ACE zum Beispiel wurde<br />

18 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


»Wir bieten jetzt nicht nur Stoßdämpfer,<br />

sondern können diese bei Bedarf mit<br />

Gasfedern oder aktiver Antriebsbeziehungsweise<br />

Verzögerungstechnik<br />

verbinden und vernetzen – abgestimmt auf<br />

die Anforderungen der jeweiligen<br />

Anwendung.«<br />

IM GESPRÄCH<br />

Jürgen Roland,<br />

Leiter der<br />

Business Unit Industrial,<br />

Stabilus GmbH,<br />

Koblenz<br />

Bild: Stabilus<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 19


TRENDS » Maschinenelemente Porträt<br />

ein mehr oder weniger standardisiertes Produkt schon<br />

immer zusammen mit dem Kunden in die Anwendung<br />

‚hineinkonstruiert‘ – der Austausch war und ist immer<br />

sehr intensiv.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Sie hatten zuvor auch schon die<br />

Partnerschaft mit Synapticon angesprochen und Ihre<br />

Kollegen aus dem Automobilbereich bieten beispielsweise<br />

die Powerise-Lösungen zum automatischen<br />

Öffnen und Schließen von Heckklappen an. Werden<br />

wir auch in der Business Unit Industrial mehr und<br />

mehr Systeme mit Elektronik sehen?<br />

Roland: Viele Aufgaben lassen sich auch in Zukunft<br />

mechanisch gut lösen, aber in der Tat wollen wir genau<br />

diese Kompetenz hin zur Integration etwa von Sensoren<br />

aufbauen, um ‚komplette‘ Systeme anbieten zu<br />

können. Das umfasst dann auch die Nutzung der Daten,<br />

die sich mit solchen Systemen gewinnen lassen.<br />

Und weil Sie das Thema Powerise erwähnt haben: Im<br />

Bereich Industrie hatten wir neulich die Aufgabe, die<br />

Bedienung von Wandbetten zu erleichtern. Mit Rahmen<br />

und Matratze ist das durchaus Masse, die zu bewegen<br />

ist – idealerweise sollte sich solch ein Wandbett<br />

aber von einer Person mit einer Hand öffnen und<br />

schließen lassen; und zwar gefahrlos, ohne sich die<br />

Finger einzuklemmen. Klassisch wurde diese Aufgabe<br />

mit Gasfedern gelöst. Im konkreten Fall konnten wir<br />

nun aber eine Kombination aus Powerise und Gasfeder<br />

anbieten, wobei letztere die statische Last aufnimmt<br />

und das Powerise-System das kontrollierte Bewegen<br />

und Positionieren. Diese Lösung zeigt zudem: Gerade<br />

wenn es um sicherheitsrelevante Aspekte geht, erfordert<br />

das System mehr Logik – deswegen wollen wir<br />

diese Kompetenz ausbauen.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Wie das Beispiel des Wandbetts<br />

zeigt bleiben aber Gasfedern oder Stoßdämpfer wesentliche<br />

Elemente solcher Systeme. Wie haltbar<br />

sind denn insbesondere Gasfedern oder Stoßdämpfer<br />

– müssten diese dann auch in bestimmten Intervallen<br />

getauscht werden?<br />

Roland: Das hängt immer sehr von der konkreten Anwendung<br />

ab. Einige Stoßdämpfer sehen wir erst nach<br />

Jahrzehnten wieder. Ganz klar ist aber auch, dass sowohl<br />

ein Stoßdämpfer als auch eine Gasfeder mit ihren<br />

Dichtungen ein tribologisches System bilden – und<br />

Dichtungen verschleißen im Laufe der Zeit. Wird der<br />

Stoßdämpfer etwa zwei Mal pro Sekunde rund um die<br />

Uhr angefahren, ergibt sich schnell eine hohe Beanspruchung;<br />

bei Gasfedern ist das nicht so häufig der<br />

Fall. Von Dämpfern beispielsweise in einem Solarfeld<br />

werden aber durchaus 7 bis 10 Jahre Lebensdauer erwartet<br />

– und das lässt sich auch realisieren.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Steckt in der Entwicklung gerade<br />

von Stoßdämpfern und Gasfedern denn noch Potential<br />

– oder handelt es sich hier eigentlich um<br />

‚fertig entwickelte‘ Produkte?<br />

Roland: Das Schöne in unserem Geschäft ist ja, dass<br />

unsere Kunden immer wieder mit neuen Anforderungen<br />

an uns herantreten. Zudem gibt es generelle<br />

Trends hin etwa zur Minimierung des CO 2 -Footprints,<br />

was verbunden ist mit der Realisierung effizienterer<br />

Produktionsverfahren. Das hängt dann natürlich auch<br />

zusammen mit der Wahl der Materialien. Das schließt<br />

den Kreis zum tribologischen System, wobei uns die<br />

jahrzehntelange Erfahrung in diesem Bereich zugute<br />

kommt. Mit anderen Worten: Auch an bewährten Produkten<br />

lässt sich immer etwas verbessern.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Könnten Sie dazu ein konkretes<br />

Beispiel nennen?<br />

Dämpfer kommen heute auch in Solarfeldern zum Einsatz, bei denen die Solarpaneele<br />

entsprechend dem Sonnenstand mitgeführt werden. Dies erfordert zudem einen Antrieb<br />

inklusive Bremse.<br />

Bild: Stabilus<br />

Roland: Ein interessantes Beispiel sind etwa die<br />

Dämpfer in Solarfeldern. Werden die Solarpaneele hier<br />

entsprechend dem Sonnenstand mitgeführt, muss ein<br />

Antrieb inklusive Bremse eingebaut werden. Hinzu<br />

kommt dann die Windbelastung, die insbesondere die<br />

Bremszylinder sehr fordert – vor allem über die auftretenden<br />

Vibrationen. Genau an dieser Stelle greift unser<br />

Systemansatz, der das technische mit dem Anwendungs-Know-how<br />

zusammenführt und eine Lösung<br />

findet. Konkret haben wir dazu einen Sensor entwickelt,<br />

der an der Stelle der größten Belastung nah am<br />

20 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Kolben die Temperatur misst. Datenanalysen in Verbindung<br />

mit Wetterdaten erlauben dann Aussagen dazu,<br />

unter welchen Bedingungen die Vibrationen auftreten.<br />

Damit kann der Betreiber dann sehr gezielt die Paneele<br />

in kritischen Situationen in die ‚Safe-Harbour-Stellung‘<br />

fahren, ansonsten aber die Ausbeute durch das<br />

Nachführen der Paneele optimal nutzen. Das Gesamtsystem<br />

wird damit im Sinne bestmöglicher Energieausbeute<br />

und Langlebigkeit optimiert.<br />

Um die Vibrationsbelastung<br />

der Solarpaneele zu<br />

erfassen, hat Stabilus<br />

einen Sensor entwickelt,<br />

der an der Stelle der<br />

größten Belastung nah<br />

am Kolben des Dämpfers<br />

die Temperatur misst.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Sind solche Lösungen in Kombination<br />

mit Sensorik – gerade mit Blick auf IoT-Lösungen<br />

– generell ein spannendes Feld?<br />

Roland: Wir verwenden etwa bei Lagern für Autobahnbrücken<br />

heute Beschleunigungssensoren. Damit<br />

lässt sich viel früher erkennen, welche Belastungen etwa<br />

am Loslager auftreten – und es kann reagiert werden,<br />

bevor die Brücke zu großen Schaden nimmt. Genau<br />

an diesen Lagern treten nämlich die größten Belastungen<br />

auf, so dass sie sich hervorragend zur Analyse<br />

eignen. Für uns bedeutet das, ein Produkt, das wir<br />

sowieso schon herstellen, zu kombinieren mit Sensorik.<br />

Entscheidend ist dann aber die Zusammenarbeit mit<br />

dem Kunden, dem Betreiber – und diese Projekte machen<br />

richtig Spaß, weil jeder seine Kompetenzen einbringen<br />

kann und muss.<br />

Und um ein Beispiel aus dem Bereich der Gasfedern zu<br />

nennen: Hier bieten sich natürlich Drucksensoren an,<br />

um den Gasdruck zu messen. Verliert das System Druck<br />

Bild: Stabilus<br />

Reihenklemmen<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 21


TRENDS » Maschinenelemente Porträt<br />

wäre dies ein erster Indikator für Verschleiß und damit<br />

die vorbeugende Instandsetzung. Analog lassen sich<br />

auch Temperatursensoren verwenden oder etwa die<br />

Positionsbestimmung, die wir bei Sicherheitsstoßdämpfern<br />

schon sehr lange einsetzen.<br />

Generell ist dabei aber immer ein Punkt entscheidend:<br />

Sensorik macht nur Sinn, wenn damit ein Mehrwert<br />

erzeugt wird. Nur dann lohnt sich auch der Mehraufwand.<br />

Ist der Nutzen aber erkennbar, rechnet sich der<br />

Aufwand meist sehr schnell.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Wie lassen sich die Sensordaten<br />

denn abgreifen?<br />

Roland: Auch das hängt individuell von der jeweiligen<br />

Anwendung ab. Denkbar ist zum Beispiel, dass IPCs in<br />

der Anwendung die Daten per Bluetooth auslesen und<br />

dann verarbeiten. Auf diesem Weg ist auch der Transfer<br />

in die Cloud machbar. In einer Werkzeugmaschine<br />

erfolgt der Datentransfer analog und ist dann über die<br />

Steuerung und das Bussystem abrufbar. Letztlich sind<br />

das aber eigentlich immer individuelle Lösungen, die<br />

wir zusammen mit den Kunden erarbeiten.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Damit sind wir ja definitiv auch<br />

beim Thema Digitalisierung: Welche Ideen hat Stabilus<br />

in diesem Bereich noch im Köcher?<br />

Roland: Betrachten wir zum Vergleich gerne noch einmal<br />

die Powerise-Lösungen: Dabei handelt es sich inzwischen<br />

um ein komplettes System, das vollständig<br />

sowohl in das Fahrzeug als auch dessen Bussystem integriert<br />

ist. Diesen Trend zu solchen integrierten Systemlösungen<br />

sehen wir ganz klar. Ein schönes Beispiel<br />

sind berührungslos arbeitende Systeme zum Öffnen<br />

und Schließen im Bereich der Luftfahrt – weswegen<br />

wir 2019 ja auch General Aerospace übernommen haben.<br />

Vergleichbare Anfragen kommen inzwischen aber<br />

auch aus anderen Industriebereichen – nicht zuletzt<br />

getriggert durch die Corona-Pandemie. In Fernbussen<br />

etwa wünscht man sich die Bedienung der Ladeklappen<br />

vom Fahrerplatz aus. Dann muss aber auch sichergestellt<br />

sein, dass die Klappen nach dem Schließen geschlossen<br />

sind. Hier bietet sich dann wieder eine Kombination<br />

aus Powerise und Gasfeder an, um die Systemfunktion<br />

zu realisieren. Integriert werden muss<br />

dann zusätzlich auch ein Schloss – deswegen ist die<br />

Systemkompetenz so wichtig, die wir uns in der Vergangenheit<br />

erarbeitet haben und zukünftig gezielt erarbeiten<br />

werden. Dass solche Lösungen nur mittels<br />

Digitalisierung beziehungsweise Integration in die<br />

Steuer- und Kontrollsysteme umzusetzen sind, liegt<br />

auf der Hand. Auch hier ist unser Know-how gefragt.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Da Sie das Thema Corona ansprachen<br />

– gab es verursacht durch die Pandemie<br />

oder möglicher Lieferschwierigkeiten Ihrer Zulieferer<br />

– Probleme bei Stabilus und wie gehen Sie damit<br />

um?<br />

Roland: Natürlich gilt es hier, Herausforderungen zu<br />

bewältigen. Allerdings haben wir über die Jahre ein<br />

sehr stabil funktionierendes Lieferantennetzwerk aufgebaut,<br />

was uns jetzt zugute kommt. Hilfreich ist dabei<br />

auch unser regionaler Fokus – wir wollen immer einen<br />

großen Teil unserer Produkte regional erzeugen<br />

mit einem hohen Anteil von regionalen Zulieferern.<br />

Das gelingt natürlich nicht bei allen Komponenten,<br />

weshalb eine gewisse Lagerhaltung als Puffer zweckdienlich<br />

ist. Das gibt uns allerdings auch immer die<br />

Flexibilität, schnell auf Anforderungen des Marktes<br />

reagieren zu können.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Lassen Sie uns abschließend<br />

noch einen Blick auf die weitere Strategie Ihrer<br />

Business Unit werfen – gibt es eine Strategie 2030?<br />

Roland: Die haben wir definitiv. Es lohnt sich immer, 8<br />

bis 10 Jahre im Voraus zu denken. Auf der anderen Seite<br />

gilt es aber natürlich immer noch, die eingangs erwähnte<br />

neue Aufstellung von Stabilus – deren eines<br />

Standbein die Business Unit Industrial ist – mit Leben<br />

zu füllen. Mit der Business Unit bedienen wir ja 26<br />

Marktsegmente, idealerweise regional aufgestellt in<br />

den drei Regionen Americas, Europe und Asia-Pacific.<br />

Zusammen mit unseren Kooperationspartnern arbeiten<br />

wir an der Umsetzung eines Ecosystems, das in den<br />

adressierten Marktsegmenten die beschriebenen Systemlösungen<br />

entwickeln und liefern kann. Für ein solches<br />

Ecosystem brauchen Sie neben Lösungspartnern<br />

dann auch die Kooperation mit Universitäten. Am Ende<br />

entsteht auf diese Weise eine Plattform, mit der sich<br />

zahlreiche Aufgaben im Sinne einer Systemlösung<br />

adressieren lassen – das ist unser Ziel.<br />

www.stabilus.com<br />

INFO<br />

Details zu Powerise-Lösungen<br />

für die Industrie:<br />

hier.pro/Vc0OP<br />

22 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Digitalisierung « TRENDS<br />

3D-Druck-Marktplatz von Protiq bietet viele Vorteile<br />

Rundumservice für alle Beteiligten<br />

Was im Privatbereich mit Plattformen wie Amazon oder Zalando seit vielen Jahren etabliert ist, fasst<br />

zunehmend in der Industrie Fuß: Online-Marktplätze. Im Umfeld des 3D-Druck stellt Protiq eine solche<br />

Lösung zur Verfügung, die sowohl für Kunden als auch Anbieter vielfältige Vorteile eröffnet.<br />

Stefan de Groot, Technologiemanager und Projektleiter Additive Fertigung, Protiq GmbH, Blomberg<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Der Protiq Marketplace für<br />

den 3D-Druck wächst<br />

beständig.<br />

Die Branche der additiven Fertigung erfreut<br />

sich eines starken Wachstums.<br />

Die steigende Nachfrage nach Bauteilen<br />

aus dem 3D-Drucker sowie das große Interesse<br />

aller industriellen Bereiche bietet hier<br />

auf der Anbieter- ebenso wie der Kundenseite<br />

eine Vielzahl an Möglichkeiten. Gemäß<br />

dem Leitsatz „Präzise. Schnell. Zuverlässig.“<br />

begegnet der Protiq Marketplace,<br />

der 26 Anbieter umfasst, diesem Bedarf des<br />

Marktes sowie dem daraus resultierenden<br />

Potenzial auf Seiten der Dienstleister mit<br />

einer intuitiv bedienbaren Plattform. Besonders<br />

in Zeiten der Digitalisierung ist es<br />

bei diesem Geschäftsmodell von großer<br />

Bedeutung, dem Kunden eine größtmögliche<br />

Transparenz zu verschaffen sowie die<br />

Sichtbarkeit der Anbieter zu erhöhen.<br />

Umfassende Auswahl, -<br />

sofortige Angebote<br />

Auf dem Protiq-Marktplatz für die additive<br />

Fertigung wird dem Kunden die Option eröffnet,<br />

seine Bestellung eines individuellen<br />

3D-Bauteils intuitiv und schnell zu platzieren,<br />

ohne über einen langwierigen Prozess<br />

Angebote einholen zu müssen. Bereits auf<br />

der Startseite des Protiq Marketplace kann<br />

er dazu einen Datensatz des gewünschten<br />

Bauteils hochladen. Der Upload unterstützt<br />

dabei alle gängigen 3D-Datenformate. Im<br />

Anschluss prüft eine Algorithmik den Datensatz<br />

auf generelle Baubarkeit und geometrische<br />

Abmessungen. Falls ein Modell<br />

Fehler aufweist – etwa offene Konturen –,<br />

werden die erforderlichen Reparaturen<br />

vorgenommen. Nach diesem Schritt erhalten<br />

die Kunden ein direktes visuelles Feedback<br />

des Bauteils. Neben der dreidimensionalen<br />

Ansicht haben sie die Möglichkeit,<br />

das Modell zu skalieren oder die reparierte<br />

Datei kostenlos herunterzuladen. Anschließend<br />

können die Kunden aus dem gesamten<br />

Material-Portfolio des Marktplatzes<br />

den gewünschten Werkstoff inklusive einer<br />

optimalen Nachbearbeitung auswählen. In<br />

diesem Zusammenhang profitieren sie vom<br />

Live-Pricing aller Anbieter, deren Offerten<br />

einander auf einen Blick gegenübergestellt<br />

werden. Abgesehen von Kunststoffen und<br />

Metallen lassen sich beispielsweise auch<br />

Keramiken in 3D drucken. Im Rahmen des<br />

Konfigurationsprozesses werden die durchschnittliche<br />

Lieferzeit sowie die Versandkosten<br />

ebenfalls angegeben.<br />

Vielfältige Konfiguratoren<br />

Für die Nutzung der beschriebenen Funktionalitäten<br />

ist die Erstellung eines priva-<br />

Bild: Protiq<br />

„Präzise. Schnell. Zuverlässig.“ – das ist das Wertversprechen, welches der Protiq Marketplace mit 26 Anbietern seinen Kunden gibt.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 23


TRENDS » Digitalisierung<br />

Unmittelbar auf der Startseite besteht die Möglichkeit, Bauteildaten hochzuladen, um diese im<br />

Folgeprozess zu konfigurieren.<br />

ten oder geschäftlichen Kundenkontos<br />

nicht notwendig. Auf diese Weise vereinfacht<br />

und verkürzt sich auf Seiten des Kunden<br />

die zeitaufwändige Online-Recherche,<br />

die mit dem konventionellen Prozess der<br />

Angebotseinholung einhergeht. Die Auswahl<br />

des passenden Anbieters zur Projektumsetzung<br />

kann also unmittelbar erfolgen.<br />

Die konfigurierten Modelle lassen sich<br />

dann in den Warenkorb überführen. Neben<br />

der Option, eine interne Bestellnummer für<br />

sämtliche Begleitdokumente zu vermerken,<br />

können die Kunden sich ein offizielles Angebot<br />

der getätigten Konfiguration abspeichern.<br />

Im letzten Schritt des Bestellvorgangs<br />

lässt sich vom Warenkorb nach Auswahl<br />

der gewünschten Versand- und Zahlungsart<br />

innerhalb weniger Sekunden eine<br />

Bestellung erteilen. Ein weiteres Feature,<br />

das kundenseitig zu einer Vereinfachung<br />

der internen Prozesse führt, stellt ein auf<br />

der Plattform integriertes Rollen-Rechte-<br />

System dar. Der Kunde kann die konfigurierten<br />

Warenkörbe als Projekt sichern und<br />

teilen. Zum Beispiel lässt sich dem operativen<br />

Einkauf so eine Bestellanforderung zuweisen,<br />

sodass sich die Kommunikationsund<br />

Dienstwege verkürzen. Als andere Besonderheit<br />

des Protiq Marketplace seien<br />

die sogenannten Tiny Tools genannt, die<br />

dem Kunden einen kostenneutralen Mehrwert<br />

bieten. Dazu zählt eine Vielzahl von<br />

Konfiguratoren für unterschiedliche Applikationen.<br />

Diese befähigen den Nutzer, eigene<br />

Modelle auf Basis von spezifischen<br />

Anforderungen zu generieren, ohne Kenntnisse<br />

im CAD-Bereich und der <strong>Konstruktion</strong><br />

zu benötigen. Aufgrund der zahlreichen<br />

Parameter kann er so im Rahmen der Konfiguration<br />

individuelle Gestaltungsmöglichkeiten<br />

realisieren. Eine Plausibilitätsprüfung<br />

stellt sicher, dass jede Konfiguration<br />

auch herstellbar ist.<br />

Umfassende Transparenz<br />

Als ein wesentlicher Aspekt für den Protiq<br />

Marketplace erweist sich die Transparenz.<br />

Auf dieser Basis können die Kunden bewusst<br />

entscheiden, bei welchem Anbieter<br />

ein (Teil-)Auftrag platziert werden soll. Darüber<br />

hinaus sollen die Kunden nah am<br />

Fertigungsprozess partizipieren. Die durchgängige<br />

Automatisierung des 3D-Druck-<br />

Marktplatzes auf der digitalen Ebene<br />

macht dies möglich. Der Kunde weiß somit<br />

zu jedem Zeitpunkt genau, in welchem<br />

Prozessschritt sich sein Auftrag gerade befindet.<br />

Für die Anbieter des Marktplatzes<br />

stellt die Transparenz eine Grundlage zur<br />

Verfügung, um mit eigenem Namen und<br />

Logo aufzutreten sowie von der Sichtbarkeit<br />

der Plattform zu profitieren. Auf diese<br />

Weise erweitern sie die eigenen Geschäftsfelder<br />

als Basis für eine Expansion. Bedingt<br />

durch das stetige Wachstum der gesamten<br />

Branche sorgt das immer umfassendere<br />

Herstellerangebot dafür, dass es insbeson-<br />

dere für kleine und mittelständische<br />

3D-Druck-Dienstleister deutlich schwieriger<br />

wird, sich auf dem Markt zu positionieren.<br />

Darum ist es essenziell, die Potenziale<br />

des Online-Handels für sich zu erkennen<br />

und zu heben.<br />

Abgesicherter Händlerbereich<br />

E-Commerce hat sich zu einem relevanten<br />

Absatzkanal entwickelt, der Dienstleistern<br />

aus der Industrie ebenfalls unverzichtbare<br />

Vorteile bietet, beispielsweise durch den<br />

Wegfall von Standortnachteilen wegen der<br />

weltweiten Verfügbarkeit und Unabhängigkeit<br />

von Öffnungszeiten. Als Partner des<br />

Protiq Marketplace nutzen die Anbieter alle<br />

Vorteile des E-Commerce, ohne sich Gedanken<br />

um Risiken oder eventuelle Nachteile<br />

machen zu müssen. Durch einen eigenen<br />

abgesicherten Händlerbereich haben<br />

sie außerdem Zugriff auf eine Infrastruktur,<br />

die auf der Grundlage langjähriger Erfahrungen<br />

mit Kunden aus der Industrie umgesetzt<br />

worden ist. Die Anbieter profitieren<br />

besonders von den zentral gesteuerten Aktivitäten<br />

im Umfeld des Online-Marketing,<br />

das mit der Aussendung von Newslettern,<br />

Bild: Protiq<br />

»Auf dem Protiq-Marktplatz für die<br />

additive Fertigung wird dem Kunden<br />

die Option eröffnet, seine Bestellung<br />

eines individuellen 3D-Bauteils<br />

schnell zu platzieren.«<br />

Bild: Protiq<br />

Durch Tiny Tools erhalten die Nutzer des Protiq<br />

Marketplace intuitiv bedienbare und kostenlose<br />

Hilfestellungen, um die Vorteile der additiven<br />

Fertigung noch besser zu adressieren.<br />

24 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Alle Akteure auf dem<br />

Protiq Marketplace<br />

profitieren von einer<br />

Vielzahl an Optionen<br />

und Vorteilen.<br />

Bild: Protiq<br />

gezielten AdWords-Kampagnen und suchmaschinenoptimierten<br />

Inhalten wertvolle<br />

Leads sowie die weitere Steigerung der<br />

Sichtbarkeit bewirkt.<br />

Seit dem Go-Live der Protiq-Plattform im<br />

Dezember 2016 sowie der Weiterentwicklung<br />

zum Protiq Marketplace im November<br />

2017 kommen ständig neue Anbieter, Fertigungsverfahren<br />

und Materialien hinzu.<br />

Die Kunden ziehen folglich einen Vorteil<br />

aus dem immer größer werdenden Dienstleistungsspektrum.<br />

Auf der anderen Seite<br />

haben auch Anbieter die Möglichkeit, sich<br />

durch innovative Werkstoffe oder Technologien<br />

von den Marktbegleitern abzuheben<br />

und Alleinstellungsmerkmale zu schaffen.<br />

Die Qualität der auf dem Protiq Marketplace<br />

angebotenen Dienstleistungen erweist<br />

sich als einer der wichtigsten Faktoren und<br />

bildet daher die Grundlage für ein erfolgreiches<br />

Onboarding von potenziellen<br />

Marktplatzteilnehmern. Wesentliche Voraussetzung<br />

für die Teilnahme am Marktplatz<br />

sind deshalb ein zuverlässiges Qualitätssicherungskonzept<br />

sowie die Vorlage<br />

von einschlägigen Zertifizierungen, zum<br />

Beispiel gemäß ISO 9001. Die erfolgreiche<br />

Freischaltung eines neuen Anbieters auf<br />

dem 3D-Druck-Marktplatz bedarf deswegen<br />

stets eines persönlichen Qualifizierungsprozesses,<br />

damit sich neben hoher<br />

Qualität und Zuverlässigkeit eine Vertrauensbasis<br />

aufbauen kann.<br />

(jg)<br />

www.protiq.com<br />

Von den Anbietern wird höchste<br />

Bauteilqualität und Zuverlässigkeit<br />

für eine erfolgreiche Partnerschaft<br />

gefordert.<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zum<br />

Protiq Marketplace:<br />

hier.pro/7zgdi<br />

Bild: Protiq<br />

<strong>KEM</strong>_Norlem.pdf - Februar 28, 2022 x<br />

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TRENDS » Perspektiven<br />

Bild: NSK<br />

Via Vor-Ort-CMS mit Schwingungsanalyse unterstützt NSK Anwender von Wälzlagern und gewinnt selbst Erfahrung in der Analyse von Sensordaten.<br />

Condition Monitoring und Predictive Maintenance in der Antriebstechnik<br />

Zusammenspiel im Sinne des IIoT<br />

Der Trend in der Antriebstechnik geht weg von reaktiver Wartung hin zur Predictive Maintenance,<br />

der proaktiven Wartung. Diese basiert auf einer permanenten Überwachung und Auswertung von<br />

Maschinen- und Prozessdaten und zielt darauf ab, Antriebe und die angebundenen Komponenten in<br />

einem einwandfreien Zustand zu halten und somit einen störfreien Maschinenbetrieb zu gewährleisten.<br />

Nico Schröder, Korrespondent <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>, Augsburg<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Welche Bedeutung haben Ansätze<br />

zu Condition Monitoring (CM) und Predictive<br />

Maintenance (PM) für aktuelle Entwicklungen in<br />

der Antriebstechnik?<br />

Frank Kaufmann (Bosch Rexroth): Der Trend in<br />

der Antriebstechnik geht weg von reaktiver Wartung<br />

hin zur Predictive Maintenance, der proaktiven<br />

Wartung. Diese basiert auf einer permanenten Überwachung<br />

und Auswertung von Maschinen- und<br />

Prozessdaten und zielt darauf ab, Antriebe und die<br />

angebundenen Komponenten in einem einwandfreien<br />

Zustand zu halten und somit einen störfreien<br />

Betrieb der Maschinen zu gewährleisten. Wichtige<br />

Informationen für Predictive Maintenance können<br />

dabei aus dem Condition Monitoring – der Zustandsüberwachung<br />

von Fertigungsanlagen – abgeleitet<br />

werden. Dabei werden periodisch oder auch kontinuierlich<br />

Antriebs- und Zustandsdaten erfasst, um die<br />

Betriebssicherheit, Effizienz und Verfügbarkeit von<br />

Maschinen und Anlagen zu optimieren. Ziele des<br />

Zusammenspiels von Condition Monitoring und<br />

Predictive Maintenance sind die frühzeitige Detektion<br />

von Defekten, das Reduzieren von Ausfallzeiten<br />

sowie die Erhöhung der Gesamtanlageneffektivität<br />

und -lebensdauer. Mit diesen Methoden können<br />

Anwender Industrie-4.0-konform handeln und<br />

Effizienz- sowie Qualitätssteigerungen erzielen. Der<br />

Bedarf an diesen serviceorientierten Technologien<br />

wird weiter steigen. Deshalb berücksichtigen wir dies<br />

heute schon in der Entwicklung – insbesondere bei<br />

der Software, denn sie bildet schlussendlich die<br />

Grundlage für zukünftige Analysen und Vorhersagen<br />

über den Zustand der Produkte.<br />

26 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Daniel Lindenlaub (Franke): Condition Monitoring<br />

und Predictive Maintenance sind für uns wichtige<br />

Voraussetzungen zur Umsetzung von Industrie 4.0.<br />

Digitale Produktfeatures wie die Integration von<br />

Sensoren und Aktoren in Gehäuse und umschließende<br />

<strong>Konstruktion</strong>en von Wälzlagern und Linearsystemen<br />

machen diese Produkte zu wertvollen Komponenten<br />

für Maschinen und Anlagen. Neben der Ermittlung<br />

und Generierung von Daten liegt dabei<br />

auch deren Speicherung sowie die Weitergabe und<br />

Kommunikation zwischen Maschinenteilen im Fokus.<br />

Diese Intelligenz der Produkte wird sukzessive bis<br />

zum digitalen Zwilling erweitert werden. Wir streben<br />

hierbei die Vision eines Smart Bearings an, das unseren<br />

Kunden im besten Fall bereits vor einem Totalausfall<br />

unseres Lagers eine Empfehlung zur Instandsetzung<br />

oder zum Austausch kommuniziert. Das<br />

Smart Bearing soll Felddaten bei verschiedenen Kunden<br />

sammeln und mithilfe einer künstlichen Intelligenz<br />

Parameter lernen, bei denen unser Lager an seine<br />

Grenzen kommt. Hiervon würden unsere Kunden<br />

stark profitieren, da somit ungeplante Ausfallzeit in<br />

geplante Wartungszeit umgewandelt werden könnte.<br />

Der zweite Ansatz zur Nutzung von Condition Monitoring<br />

und Predictive Maintenance liegt in der Herstellung<br />

der Produkte. Durch den Einsatz von geeigneter<br />

Sensorik möchten wir den Herstellprozess<br />

überwachen und mittels einer geeigneten künstlichen<br />

Intelligenz unseren Anlagen anlernen, bei welchen<br />

Prozessparametern ein gutes Produkt herauskommt.<br />

Im besten Fall greift hier dann eine intelligente<br />

Regelung ein und hält die Prozessparameter<br />

immer in diesem Korridor. Mithilfe von Predictive<br />

Maintenance entwickeln wir unsere Anlagen noch<br />

stärker in Richtung effektiver Auslastungen. Durch<br />

eine vorzeitige Meldung von eintretenden Defekten<br />

an diversen Bauteilen innerhalb der Anlagen kann<br />

ein ungeplanter Maschinenstillstand vermieden werden<br />

und schlimmere Beschädigungen bleiben aus.<br />

Unsere Vision ist es, von der vorbeugenden manuellen<br />

Instandhaltung hin zur Predictive Maintenance<br />

Lösung zu kommen.<br />

sowie die Gesamtanlageneffektivität<br />

erhöht werden. Eine zustandsorientierte<br />

Instandhaltung ersetzt dabei die<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Features und Services rund um<br />

traditionelle zeitbasierte Instandhaltung.<br />

Aus dem Condition Monitoring<br />

Condition Monitoring (CM) und<br />

Predictive Maintenance (PM)<br />

können wichtige Informationen für<br />

heben Entwicklungen in<br />

Predictive Maintenance abgeleitet<br />

der Antriebstechnik auf ein<br />

werden. Gerade bei Antriebssystemen in<br />

neues Level.<br />

anspruchsvollen Industrieumgebungen –<br />

beispielsweise in der Intralogistik, der<br />

Lebensmittelindustrie oder bei Industriegetrieben<br />

im Heavy-Duty-Bereich – ergänzt das Condition<br />

Monitoring den Dreiklang aus Getriebe, Elektromotor<br />

und Frequenzumrichter und verbessert die Sicherheit<br />

und Zuverlässigkeit.<br />

Ralf Petersen (NSK): Aus unserer Sicht hat das<br />

Thema sehr hohen Stellenwert. Wälzlager und auch<br />

Komponenten der Lineartechnik können mit Sensoren<br />

ausgestattet werden, die den Betriebszustand der<br />

Antriebskomponenten und auch der kompletten<br />

Maschine im Sinne des Condition Monitoring überwachen.<br />

Ergänzt durch eine intelligente Software für<br />

die Auswertung der Signale ist im Sinne der Predictive<br />

Maintenance auch eine Einschätzung der Lebensdauer<br />

der Wälzlager möglich. Diese Optionen bieten<br />

wir unseren Kunden. Sie werden insbesondere in sehr<br />

anspruchsvollen Anwendungsbereichen genutzt, vor<br />

»Predictive Maintenance, also die<br />

vorausschauende Wartung, ist die konsequente<br />

Fortführung des Condition Monitoring mit<br />

dem Ziel, die Maschinen und Anlagen<br />

proaktiv zu warten.«<br />

Jörg Niermann (Nord Drivesystems): Predictive<br />

Maintenance gehört zu den Schlüsselthemen der<br />

Industrie 4.0 und spielt in der Antriebstechnik eine<br />

wichtige Rolle. Predictive Maintenance, also die<br />

vorausschauende Wartung, ist die konsequente Fortführung<br />

des Condition Monitoring mit dem Ziel, die<br />

Maschinen und Anlagen proaktiv zu warten. Beim<br />

Condition Monitoring werden periodisch beziehungsweise<br />

kontinuierlich Antriebs- und Zustandsdaten<br />

erfasst. So können unzulässige Betriebszustände<br />

frühzeitig erkannt und Ausfallzeiten reduziert<br />

Jörg Niermann ist Bereichsleiter Marketing bei der Nord<br />

Drivesystems Group.<br />

Bild: Nord Drivesystems<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 27


TRENDS » Perspektiven<br />

allem in Windkraftanlagen und im Antriebsstrang<br />

von Schienenfahrzeugen. Hier haben wir bereits umfassende<br />

Erfahrungen gesammelt. Entsprechende<br />

Gesamtlösungen bieten wir unter der Bezeichnung<br />

Acous Navi an.<br />

Dass NSK in den Aufgabengebieten Condition Monitoring<br />

und Predictive Maintenance ein wichtiges<br />

Wachstumsfeld für die Zukunft sieht, zeigt die Übernahme<br />

des CMS-Spezialisten B&K Vibro im März<br />

2021. Das Unternehmen gehört zu den weltweit führenden<br />

Anbietern im Bereich der Anlagenwartung<br />

und Condition Monitoring System (CMS) für rotierende<br />

Maschinen wie Pumpen, Turbinen, Kompressoren<br />

und Generatoren. Die Synergieeffekte zu den<br />

Sensorlager-Aktivitäten von NSK sind offensichtlich:<br />

Gemeinsam können wir unsere CMS-Geschäftsplattform<br />

weiter ausbauen. Ein aktueller Trend geht dahin,<br />

den sensorisch überwachten Wälzlagern neue<br />

Einsatzfelder zu erschließen. Zum Beispiel arbeiten<br />

wir gemeinsam mit Herstellern von Werkzeugmaschinen<br />

und –spindeln an Predictive-Maintenance-<br />

Systemen für die hoch belasteten Spindellager, deren<br />

Präzision entscheidend für den Bearbeitungsprozess<br />

und somit für die Qualität der Endprodukte ist. Da<br />

moderne Werkzeugmaschinen umfassend sensorisch<br />

überwacht werden, nutzen wir hier vorhandene Sensoren<br />

für die Zustandserfassung. Eine Herausforderung<br />

besteht in der Auswertung der Daten. Zum Beispiel<br />

muss ermittelt werden, ob die von der Sensorik<br />

erfassten Unregelmäßigkeiten auf das Lager, die<br />

Kupplung, das Werkzeug oder andere Einflussfaktoren<br />

zurückzuführen sind. Das Acous-Navi-System<br />

muss somit entsprechend ertüchtigt werden.<br />

Bild: SKF<br />

Dr. Ralph Werner ist Manager Reliability Engineering bei SKF.<br />

»Wie bei einem EKG in der Medizin kann<br />

man über die richtige Sensorik<br />

Informationen über die Anlage und den<br />

Antrieb erlangen, um notwendig Maßnahmen<br />

rechtzeitig einzuleiten.«<br />

Dr. Philipp Jussen (Schaeffler): Praktisch kein<br />

Anbieter von Systemlösungen in der Antriebstechnik<br />

kann es sich heute leisten, das Condition Monitoring<br />

nicht in seinem Portfolio in irgendeiner Weise abzubilden,<br />

sei es durch Eigenentwicklungen, Kooperation<br />

oder Zukauf. Die Lösungen und Ziele unterscheiden<br />

sich zum Teil sehr stark. Grundsätzlich kann man<br />

aber zwischen der Zustandsüberwachung von einzeln<br />

Maschinenelementen (Kupplungen, Bremsen, Lager)<br />

beziehungsweise kompletten Maschinen (Pumpen,<br />

Lüfter, Mühlen, Aggregate) und der Überwachung<br />

von Veränderungen in den Produktionsprozessen unterscheiden.<br />

Dass sich die Anbieter von Antriebstechnik<br />

in den letzten Jahren besonders intensiv auf diesem<br />

Gebiet engagieren, hat einen einfachen Grund:<br />

Die hohe Produktivität der heutigen Fertigungsanlagen<br />

führt bei einem ungeplanten Stillstand zu exorbitanten<br />

Kosten aufgrund der entgangenen Stückzahlen<br />

beziehungsweise der nicht produzierten Menge<br />

und zu ernsthaften Problemen mit den Lieferterminen<br />

gegenüber den Kunden. Je höher die Produktivität<br />

einer Anlage, desto attraktiver und bedeutender<br />

werden CM und PM.<br />

Ein weiterer Punkt: Traditionell wurden und werden<br />

vor allem system- und prozesskritische Anlagenteile<br />

mit Hilfe von CMS zustandsüberwacht. Die Kosten<br />

für die Überwachungssysteme fallen hier nicht so<br />

sehr ins Gewicht. Das bedeutet aber auch, dass heute<br />

Bild: Bosch Rexroth<br />

IIoT-Service: Mit dem ctrlX Device<br />

Portal von Bosch Rexroth werden<br />

Geräteeinstellungen verwaltet und<br />

gepflegt sowie Fernwartungen<br />

durchgeführt.<br />

28 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


noch deutlich über 90 % aller Aggregate und Antriebe<br />

in Produktionsanlagen „im Blindflug“ betrieben<br />

werden – sie fallen irgendwann ungeplant aus und<br />

legen so Teile der Produktion zeitweise still. Gerade<br />

hierfür eine effiziente und wirtschaftliche Überwachungslösung<br />

wie Schaeffler Optime anzubieten, sehen<br />

wir als den nächsten, wichtigen Entwicklungsschritt<br />

für die Branche.<br />

Dr. Ralph Werner (SKF): Vernetzung, Konnektivität<br />

und Intelligenz haben schon länger Einzug in die Antriebstechnik<br />

gehalten. Im Zuge der Digitalisierung<br />

haben sich die Möglichkeiten für Energieeinsparung,<br />

Effizienzsteigerungen und erhöhte Verfügbarkeit<br />

noch einmal stark verbessert. Ein wichtiges Puzzleteil<br />

in diesem Gesamtbild bildet die moderne Technologie<br />

für Datenerfassung, Auswertung und Diagnose: das<br />

Condition Monitoring. Wie bei einem EKG in der Medizin<br />

kann man über die richtige Sensorik Informationen<br />

über die Anlage und den Antrieb erlangen, um<br />

notwendig Maßnahmen rechtzeitig einzuleiten. SKF<br />

verwendet diese Technologie bereits seit Jahrzehnten<br />

erfolgreich in nahezu allen Industriezweigen. Die Bedeutung<br />

dieser Technologie nimmt mit den neuen<br />

Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz stetig zu.<br />

SKF hat diese Entwicklung frühzeitig erkannt und intensiv<br />

in den Bereich der Digitalisierung und künstlichen<br />

Intelligenz investiert.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Wo setzen Sie hard- und softwaretechnisch<br />

– von Sensoren über Gateways bis<br />

hin zu Analytics und KI-Technologien – an, um den<br />

Zustand und die Qualität von Produkten zu überwachen<br />

und unerwünschte Betriebszustände zu<br />

prognostizieren?<br />

Kaufmann (Bosch Rexroth): Bosch Rexroth hat bereits<br />

vor 20 Jahren damit begonnen, systematisch<br />

Felddaten in einer Service- und Reparaturdatenbank<br />

zu sammeln. Spannend wurde es, als wir diese Daten<br />

mit dem Prozesswissen der Anwendenden und unserem<br />

Entwicklungs-Know-how verknüpft haben. Von<br />

Big Data zu Smart Data – das möchten wir gemeinsam<br />

mit unseren Partnerunternehmen und Anwendenden<br />

umsetzen. Ein Ziel ist dabei das Vorverdichten<br />

von Daten an Ort und Stelle mit klaren prozessund<br />

produktrelevanten Handlungsempfehlungen.<br />

Frank Kaufmann ist Leiter Produktmanagement Antriebe &<br />

Motoren der BU Automation & Electrification Solutions bei<br />

Bosch Rexroth.<br />

»Wichtige Informationen für<br />

Predictive Maintenance können aus dem<br />

Condition Monitoring – der<br />

Zustandsüberwachung von Fertigungsanlagen –<br />

abgeleitet werden.«<br />

Bild: Bosch Rexroth<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> HOHER » 04 | 2022 29<br />

WIRKUNGSGRAD


TRENDS » Perspektiven<br />

Bild: Franke<br />

High-End-Wälzlager von<br />

Franke sind mit integriertem<br />

Torque-Motor LTD und<br />

Sensoren bestückt.<br />

Daniel Lindenlaub ist bei Franke für Lean Management<br />

und Digitalisierung verantwortlich.<br />

»Condition Monitoring und Predictive<br />

Maintenance sind für uns wichtige<br />

Voraussetzungen zur Umsetzung<br />

von Industrie 4.0«<br />

Ein Werkzeug für die Überwachung – und damit die<br />

Basis für Predictive Maintenance – ist der Analytik-<br />

Baustein der App ctrlX Digital Service Assistant<br />

(DSA). Der Service Indicator stellt detaillierte Informationen<br />

über die in der Maschine verbauten Antriebsregelgeräte<br />

und Motoren dar. Diese Informationen<br />

können beispielsweise für eine vorbeugende<br />

Wartung genutzt werden. Das Auslesen der Daten<br />

kann in der Online-Diagnose-Funktion der App erfolgen,<br />

indem der dynamische, auf dem Display unseres<br />

Antriebssystems ctrlX Drive erzeugte QR-Code gescannt<br />

wird. Die Analyse, in welchem Status sich die<br />

Komponente befindet, geschieht im Backend-System.<br />

Bild: Franke<br />

Lindenlaub (Franke): Wir befinden uns noch am<br />

Anfang unserer Reise. Derzeit testen wir verschiedene<br />

Sensorik in unseren Fertigungsanlagen und versuchen<br />

diese dann in eine smarte Regelung zu überführen.<br />

Hierzu müssen erst einmal Daten gesammelt<br />

werden, die später zum Anlernen der smarten Regelung<br />

dienen. Außerdem wird derzeit eine Strategie<br />

erarbeiten wie die erfassten Daten in Form von Metadaten<br />

in einer IIoT-Plattform (Industrial Internet of<br />

Things) gespeichert und verarbeitet werden können.<br />

Hierzu haben wir einen Benchmark verschiedener<br />

Hersteller durchgeführt und befinden uns in ersten<br />

Kennenlerngesprächen mit Systemintegratoren. Innerhalb<br />

dieser IIOT-Plattform soll später dann die effektive<br />

Verarbeitung der Daten stattfinden. Die Verbindung<br />

der einzelnen Anlagen wird ebenfalls in unserer<br />

Strategie erarbeitet. Da wir verschiedene Anbieter<br />

von Anlagen besitzen, die alle unterschiedliche<br />

Steuerungen und technisches Equipment besitzen,<br />

muss eine Anbindung der jeweiligen Anlage immer<br />

unterschiedlich durchleuchtet werden.<br />

Niermann (Nord Drivesystems): Unsere Intelligenz<br />

sitzt im Frequenzumrichter. All unsere Frequenzumrichter<br />

haben eine integrierte PLC zur Verarbeitung<br />

externer und interner Daten. Dabei können anwendungsnahe<br />

Prozesse abgearbeitet werden. Die PLC<br />

übernimmt wichtige Steuerungs- und Überwachungsfunktionen<br />

direkt im Frequenzumrichter des<br />

Antriebssystems. Sensorinformationen können entweder<br />

aus den vorhandenen Daten im Antrieb stammen,<br />

sogenannte virtuelle Sensoren, oder durch die<br />

Integration externer Sensoren wie Temperatur-,<br />

Schwingungs- und anderer Sensoren gewonnen werden.<br />

Die Antriebs- und Anwendungsdaten können an<br />

den Leitstand, an vernetzte Komponenten oder an eine<br />

Cloud übermittelt werden. Das ermöglicht eine<br />

kontinuierliche Zustandsüberwachung (CM) und legt<br />

damit die Basis für vorausschauende Wartungskonzepte<br />

(PM) sowie eine optimierte Anlagendimensionierung.<br />

Alle industrieüblichen Kommunikationswege<br />

können mit Nord-Frequenzumrichtern realisiert werden.<br />

Die Ausstattung des Antriebes ist dabei optional<br />

erweiterbar und lässt sich jederzeit an die jeweilige<br />

Automatisierungsaufgabe anpassen. Der Kunde kann<br />

wählen, welche Aufgaben – Antriebsüberwachung,<br />

Antriebssteuerung und/oder Prozesssteuerung – er<br />

direkt in den Antrieb verlagern möchte.<br />

Petersen (NSK): Als zentraler Parameter für die Zustandsanalyse<br />

von Wälzlagern hat sich die Schwingung<br />

erwiesen. Die Integration des Schwingungssensors<br />

im Bereich des Lagers ist dabei noch die leichtere<br />

Aufgabe. Eine größere Herausforderung ist die Da-<br />

30 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


tenanalyse: Welche Art der Unregelmäßigkeit deutet<br />

auf welchen Lagerschaden hin? Und welche Lebensdauerprognose<br />

ergibt sich daraus? Um diese Fragen<br />

für jeden Anwendungsfall praxisgerecht beantworten<br />

zu können, müssen große Datenmengen erfasst<br />

und ausgewertet werden. Für diese Aufgabe nutzen<br />

wir Algorithmen, die eine möglichst exakte Bestimmung<br />

der Restlebensdauer ermöglichen. Die Entwicklung<br />

dieser Algorithmen ist sehr anspruchsvoll,<br />

ebenso die Konzeption der Hardware-Infrastruktur.<br />

Ein Beispiel: Aus Sicht von NSK macht es wenig Sinn,<br />

alle Daten dauerhaft zu speichern, die das Acous-<br />

Navi-System erfasst und auswertet. Zielführender ist<br />

die kurzfristige Vor-Ort-Datensammlung nach dem<br />

Prinzip des Edge Computing. Dabei werden die relevanten<br />

Daten gefiltert, ausgewertet und dem Anwender<br />

gegebenenfalls auf einer Cloud-Plattform<br />

zur Verfügung gestellt.<br />

In der Vergangenheit gab es bei den Anwendern häufig<br />

Vorbehalte, was die Kosten und den Aufwand für<br />

die Integration von CM-Systemen betrifft. Die neueren<br />

von NSK entwickelten und genutzten CMS-Lösungen<br />

sind aber nicht nur kostengünstiger, die Datenverwaltung<br />

ist auch einfacher und für die kompakte<br />

Auswerteeinheit findet sich in jedem Schaltschrank<br />

ein Platz. Die Verbreitung von CM- und PM-<br />

Systemen wird auch dadurch gefördert, dass Maschinenhersteller<br />

entsprechende Standards erarbeiten.<br />

Chaos<br />

im Schaltschrank?<br />

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»In den Aufgabengebieten Condition<br />

Monitoring und Predictive Maintenance sehen<br />

wir ein wichtiges Wachstumsfeld<br />

für die Zukunft.«<br />

IP66<br />

Ralf Petersen, Manager Industrial Bearings,<br />

European Technology Center, NSK Deutschland<br />

Bild: NSK<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 31


TRENDS » Perspektiven<br />

Bild: Schaeffler<br />

Dr. Philipp Jussen ist Leiter Portfolio und Produktmanagement<br />

Industrie 4.0 bei Schaeffler.<br />

»Je höher die Produktivität einer Anlage,<br />

desto attraktiver und bedeutender werden<br />

Condition Monitoring und Predictive<br />

Maintenance.«<br />

Ein weit fortgeschrittenes Projekt ist das von Fanuc<br />

entwickelte und etablierte FIELD-System (Fanuc Intelligent<br />

Edge Link & Drive System). NSK hat bereits<br />

eine Acous-Navi-Lösung entwickelt, die an die offene<br />

FIELD-Softwareplattform andockt. In Japan ist<br />

dieses System bereits verfügbar.<br />

Dr. Jussen (Schaeffler): Zunächst einmal stehen<br />

für uns nicht bestimmte Technologien im Vordergrund,<br />

sondern die Bedürfnisse und täglichen Entscheidungsprobleme<br />

unserer Kunden. Lösungen werden<br />

dann regelmäßig genutzt, wenn sie einfach und<br />

intuitiv anzuwenden sind. Daher steht im Zentrum<br />

unserer Entwicklungen die User Experience – und<br />

diese lässt sich in der Tat mit einigen Technologien<br />

auf ein ganz neues Niveau heben: Im Bereich Analytics<br />

setzen wir Algorithmen ein, die auf Basis unserer<br />

langjährigen CM- und Wälzlagererfahrung in Kombination<br />

mit Machine Learning weiterentwickelt wurden.<br />

Der große Vorteil für unsere Kunden hierbei besteht<br />

darin, dass wir automatisch – das heißt ohne<br />

manuelle Bewertung durch Spezialisten – Angaben<br />

zum Zustand der überwachten Maschinen geben<br />

können. Im Gegensatz zu konventionellen CM-Lösungen<br />

am Markt müssen an unseren Überwachungssystemen<br />

Kennwerte nicht mehr manuell und<br />

individuell für jede Maschine eingestellt werden, da<br />

wir das „individuelle Verhalten der Maschinen“<br />

anlernen. Unsere Systeme sind so wesentlich schneller<br />

betriebsbereit und für den Kunden vereinfacht<br />

sich die Inbetriebnahme – da größtenteils automatisch<br />

– beträchtlich. Die Analysen laufen physisch in<br />

der Cloud, wodurch Software-Updates Geschichte<br />

sind. Diese Verfahren setzen wir auch bei unserem<br />

neuesten Condition Monitoring System Optime ein.<br />

Hier sind wir noch einen Schritt weiter gegangen:<br />

Wir nutzen die Mesh-Netzwerk-Technologie. Die kabellosen<br />

Sensoren vernetzen sich völlig selbstständig.<br />

Die Datenübertragung in die Cloud ist besonders<br />

sicher, auch bei Ausfall einzelner Messpunkte, und<br />

das Netz kann jederzeit und beliebig um weitere<br />

Messstellen erweitert oder reduziert werden. Auf<br />

diese Weise gelingt die Zustandsüberwachung von<br />

Hunderten Standardantrieben und Aggregaten verteilt<br />

in einem Werk besonders einfach. Die Inbetriebnahme<br />

pro Messstelle nimmt nur wenige Minuten in<br />

Anspruch, da für die Konfiguration minimale Angaben<br />

notwendig sind. Unser CMS-Angebot wird mit<br />

dem mehrkanaligen Pro Link und dem einkanaligen<br />

Smart Check abgerundet, um auch komplexere Maschinen<br />

mit besonderen Anforderungen an die Überwachung<br />

abzubilden.<br />

Tobias Roepke (SKF): Die Kette der notwendigen<br />

Schritte hin zu einer treffenden Handlungsempfehlung<br />

ist lang. Grundlage ist die korrekte Datenaufnahme.<br />

Hier gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher<br />

Sensorik, wobei durch moderne Technologien auch<br />

immer mehr Funksensorik mit smarter und energiesparender<br />

Vernetzung zum Einsatz kommt. Die Intelligenz<br />

der Systeme ist hierbei sehr stark abhängig<br />

von den verwendeten Technologien in Zusammenhang<br />

mit der richtigen Zusammensetzung der Entwicklerteams.<br />

Es sind zunächst physikalische Zusammenhänge<br />

zur Schallübertragung und Kenntnisse<br />

über Digitalisierung und Datenübertragung für eine<br />

korrekte Datenerfassung notwendig. Um eine Handlungsempfehlung<br />

zu geben und die notwendigen<br />

Maßnahmen einzuleiten, sind weiterhin der Bereich<br />

der Datenverarbeitung, künstliche Intelligenz sowie<br />

INFO<br />

Hintergründe zu Linearführungen<br />

mit Optionen fürs<br />

Condition Monitoring:<br />

hier.pro/4Yj8E<br />

32 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


www.mo-ka.net<br />

Sicher.<br />

Bild: Schaeffler<br />

Schaeffler Optime ist eine kabellose<br />

IIoT-Lösung für das Condition Monitoring<br />

von Maschinen in Produktionsprozessen.<br />

das Verständnis mechanischer Zusammenhänge und<br />

Erfahrungen aus der Instandhaltung notwendig. SKF<br />

bietet für alle dieser Bereiche Lösungen an und hat<br />

somit ein breites Portfolio für eine umfassende Strategie.<br />

Ein Beispiel aus einem aktuellen Kundenprojekt:<br />

Zur Steigerung der Verfügbarkeit einer Drahtstraße<br />

in einem Stahlwerk wurden zunächst alle Antriebe<br />

und Walzgerüste mit Sensorik und Auswertungshardware<br />

ausgestattet. Um bei den wechselnden<br />

Betriebsbedingung eine effiziente Alarmierung<br />

zu ermöglichen, wurden über eine Prozessdatenankopplung<br />

aller relevanten Prozessparameter dem<br />

System zugeführt. Die Datenübertragung erfolgt hier<br />

direkt in die SKF-Cloud, wodurch eine sehr effektive<br />

Zusammenarbeit zwischen dem Anlagenbetreiber<br />

und den SKF-Analyseexperten erreicht wurde. Es<br />

wurde sehr schnell eine signifikante Verfügbarkeitssteigerung<br />

erreicht. Die sehr guten Ergebnisse können<br />

unter Einsatz neuer Technologien und künstlicher<br />

Intelligenz zukünftig weiter gesteigert werden.<br />

Um das eigentliche Ziel einer erhöhten Verfügbarkeit<br />

zu erreichen, sind die neuen Technologien bei adäquatem<br />

Einsatz sehr gute und skalierbare Werkzeuge.<br />

Überlastschutz für Ketten- und Zahnriemenantriebe<br />

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TITEL » Kupplungen & Bremsen<br />

Bild: R+W Antriebelemente/BAYK/Konradin Mediengruppe<br />

In jedem Schwerlastenrad-Antrieb von BAYK stecken zwei<br />

R+W-Präzisionskupplungen basierend auf der EKL-Serie.<br />

Die Präzision definiert sich über die hochgradig angepasste<br />

Geometrie der Klauenkontur, die mit einem eigenen Prüfmaß<br />

garantiert wird.<br />

Elastomerkupplungen von R+W für elektrisch unterstützte Lastenräder<br />

Neuartiges<br />

Antriebskonzept<br />

Elektrisch unterstützte Lastenräder, als umweltfreundliche Alternative in den Städten für<br />

Paket- und Lieferdienste sowie für den Personentransport, sind das Spezialgebiet der BAYK<br />

AG. Der Hersteller aus Regensburg gilt international als Innovationstreiber für gewerblich<br />

genutzte Pedelecs. Die Fahrzeuge müssen den rauen Arbeitsalltag überstehen und möglichst<br />

hohe Laufleistungen im gewerblichen Einsatz schaffen. Mit Elastomerkupplungen von<br />

R+W gelang den Cargobike-Spezialisten wieder ein entscheidender Entwicklungsvorsprung.<br />

34 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022<br />

Sina Odenwald, Marketing-Referentin bei der R+W Antriebselemente GmbH, Wörth am Main


Die BAYK AG trifft mit ihren Transport-Pedelecs den<br />

Nerv der Zeit. Die Zunahme von Onlineshopping<br />

auf regionaler und überregionaler Ebene lässt den Lieferverkehr<br />

anschwellen. Jeder kennt die gelben, braunen<br />

oder weißen Kastenwagen, die in zweiter Reihe zur<br />

Auslieferung parken und die Straßen versperren. Die<br />

Auspuffgase der Verbrennermotoren belasten die Luft<br />

der Städte. Dennoch wollen beispielsweise nun auch<br />

Lebensmittelmärkte und der örtliche Einzelhandel dem<br />

Wunsch der Kunden „Lieferung direkt nach Hause“ entsprechen.<br />

Die Branche der Kurier-, Express- und Paketdienstleister,<br />

kurz KEP, weiß schon heute nicht mehr,<br />

woher sie die vielen dazu benötigten Personen mit Führerschein<br />

nehmen soll. Außerdem gilt die „letzte Meile“<br />

als der größte Kostenfaktor bei der Zustellung.<br />

Emissionsfreie Transportlösung<br />

für den urbanen Dschungel<br />

»Unsere Fahrzeuge ermöglichen<br />

effizient, emissionsfrei und<br />

zuverlässig Waren zu liefern,<br />

Menschen zu bewegen und<br />

Fahrerlebnisse zu schaffen.«<br />

Johannes Maier<br />

Nun kommt eine elegante Lösung aus Bayern. Genauer<br />

gesagt aus Pielenhofen bei Regensburg. Entstanden<br />

aus einer Fahrradmanufaktur, findet sich dort heute<br />

mit BAYK ein hochprofessioneller Hersteller und Entwickler<br />

von emissionsfreien Transportmitteln. Als Pedelec<br />

25 gelten sie rechtlich als Fahrrad und dürfen ohne<br />

Führerschein oder Versicherungskennzeichen auf allen<br />

für Räder zugelassenen Wegen gefahren werden. Staus<br />

lassen sich somit geschickt auf Radwegen umgehen,<br />

für Autos vorgeschriebene Zeitfenster zum Be- und<br />

Entladen entfallen, der Abgasausstoß liegt bei null. Damit<br />

avancieren sie zum idealen Allzwecktransporter im<br />

urbanen Dschungel. Das Konzept umfasst inzwischen<br />

drei Produktlinien: Lastentransport mit dem Modell<br />

Bring, Personentransport mit dem CityCruiser – Das Velotaxi<br />

– und dem CareCruiser – Dem Erlebnismobil für<br />

Senior*innen. Johannes Maier ist verantwortlich für die<br />

Bereiche Einkauf & Logistik bei den Pielenhofenern und<br />

bringt die Vorteile auf den Punkt: „Unsere Fahrzeuge<br />

ermöglichen unseren Partnern, effizient, emissionsfrei<br />

und zuverlässig Waren zu liefern, Menschen zu bewegen<br />

und Fahrerlebnisse zu schaffen.“ Ganz nebenbei<br />

fungieren die modern designten und auffälligen Funktionsräder<br />

noch als attraktive Werbefläche.<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Elastomerkupplungen<br />

optimieren<br />

Schwerlastenrad-Antrieb<br />

Allen drei Produktlinien gemeinsam ist die harte Beanspruchung<br />

im gewerblichen Bereich. Im Gegensatz zur<br />

privaten Nutzung gibt es gerade in der KEP-Branche<br />

tägliche Fahrerwechsel, Zeitdruck, wenig Verantwortungsgefühl<br />

für das Fahrzeug und hohe Fahrleistungen<br />

auf unterschiedlichstem Terrain. Johannes Maier zitiert<br />

hier gerne einen seiner Kunden, der einen großen Paketdienstleister<br />

vertritt: „`Die härteste Anforderung an<br />

Nutzfahrzeuge hat in Deutschland das Militär, auf Platz<br />

zwei folgt bereits die KEP-Branche´. Das bedeutet für<br />

uns, dass wir nicht einfach Rücksichtnahme auf unsere<br />

Fahrzeuge von unseren Kunden erwarten können, sondern<br />

dass wir gefordert sind, die Fahrzeuge so zu konstruieren<br />

und zu bauen, dass diese den Gegebenheiten<br />

standhalten.“<br />

Antrieb neu positioniert<br />

Das Herzstück eines jeden Lastenrades bildet der Antrieb.<br />

Um diesen maximal zu schützen und einfach zu<br />

warten, ist er bei den Bayern in einem eigens konzipierten<br />

Schutzgehäuse nahe der Hinterachse untergebracht.<br />

Jede Antriebswelle verfügt über einen separaten<br />

Antriebsmotor mit jeweils 110 Nm Drehmoment.<br />

Dieser spezielle Antrieb über die Hinterachse und die<br />

geschützte Unterbringung ist zwar optimal für die Modelle<br />

des Unternehmens, ist aber vom Motorenhersteller<br />

so nicht vorgesehen, wie Maier erläutert: „Im Geschäftsumfeld<br />

der Nutz- und Cargobikes gibt es in<br />

Deutschland im Prinzip nur einen Motorenhersteller.<br />

Die Elastomerkupplung<br />

mit Klemmnabe überträgt<br />

je Serie 0,5 bis 2.150 Nm<br />

Drehmoment und überzeugt<br />

durch eine kurze<br />

Bauweise.<br />

Bild: R+W Antriebselemente<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 35


TITEL » Kupplungen & Bremsen<br />

Das Ausgleichselement einer jeden Elastomerkupplung ist der Elastomerkranz. Dieser überträgt das Drehmoment spielfrei und schwingungsdämpfend.<br />

Es gibt ihn in 5 Standard-Ausführungen in verschiedenen Shorehärten und aus verschiedenen Werkstoffen.<br />

Bild: R+W Antriebselemente<br />

Dieser bietet standardmäßig Nabenmotoren an, die in<br />

der Regel im Rad eingespeicht sind. Für die extreme Art<br />

der Beanspruchung der Motoren wollten wir mit unserem<br />

Cargobike einen neuen Ansatz finden. So haben<br />

wir uns die Frage gestellt, wie die Kraftübertragung<br />

von Motor auf die Antriebswelle aussehen könnte.“<br />

Beratung vor Ort bei BAYK bringt<br />

den Durchbruch<br />

In der Folge kam es zu einem regen Austausch zwischen<br />

den Entwicklungsingenieuren der BAYK AG und<br />

den Kupplungsfachleuten der R+W Antriebselemente<br />

GmbH. Das Ergebnis war eine bahnbrechende Neukonstruktion<br />

für Cargobike-Antriebe. Der Kontakt ergab<br />

sich aus einem Tipp des BAYK-Vorstandsvorsitzenden,<br />

welcher noch ein Metalltechnik-Unternehmen führt<br />

und den Erfahrungen eines Konstrukteurs des Pedelec-<br />

Herstellers, welcher an der Uni Bayreuth studierte.<br />

R+W betreibt eine Entwicklungspartnerschaft mit der<br />

Uni Bayreuth und der RWTH Aachen. Maier beschreibt<br />

die Zusammenarbeit mit dem Kupplungsspezialisten:<br />

„Für uns war es höchst erfreulich, dass sich mit Herrn<br />

Bremauer sofort jemand persönlich um uns gekümmert<br />

hat, obwohl wir bestimmt nicht die größten Stückzahlen<br />

an Kupplungen abnehmen. Im Vor-Ort-Termin mit<br />

unserer <strong>Konstruktion</strong> hat sich dann auch sofort eine<br />

Lösung abgezeichnet, durch die Verwendung der richtig<br />

konfigurierten Elastomerkupplung in Kombination mit<br />

einer optimalen Passung zur Achsverbindung.“<br />

Dämpfung, Toleranz, Montage<br />

Im März 2019 kam es dann zur Auslieferung der ersten<br />

Kupplung für den Musterbau. Die wesentlichen Eigenschaften<br />

einer Elastomerkupplung sind die Toleranz gegenüber<br />

axialen, lateralen und angularen Versätzen sowie<br />

die Dämpfung von Stößen. Außerdem sind die<br />

Kupplungen steckbar. Diese vielfältigen Eigenschaften<br />

kommen den Ansprüchen des Cargobike-Herstellers<br />

sehr entgegen, da bei der Verbindung von Motor und<br />

Achse Toleranzen notwendig sind und selbstverständlich<br />

im Betrieb jede Toleranz und Dämpfung die Lebensdauererhaltung<br />

des Antriebsstrangs fördert. Bei<br />

der Anbindung der Kupplung ist seitens R+W exakt auf<br />

die Anforderungen von Passfeder und Klemmung bei<br />

BAYK eingegangen worden. Die Steckbarkeit der Kupplungen<br />

erleichtert die Montage im eng begrenzten<br />

Bauraum.<br />

Die Lastenräder und Fahrradrikschas der BAYK AG sind ein wichtiger Bestandteil der<br />

Verkehrswende im Bereich der Mikromobilität.<br />

Bild: BAYK<br />

Mehr als Elastomer<br />

Heute stecken in jedem Schwerlastenrad-Antrieb aus<br />

Pielenhofen zwei R+W-Präzisionskupplungen basierend<br />

auf der EKL-Serie. Die Präzision definiert sich über<br />

die hochgradig angepasste Geometrie der Klauenkontur,<br />

die mit einem eigenen Prüfmaß garantiert wird. Der<br />

Elastomerkranz passt sich dieser spielfrei an. Nur so ist<br />

eine verschleißarme Drehmomentübertragung unter jeder<br />

Belastung gewährleistet. Die Elastomerkränze gibt<br />

es in verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlichen<br />

Shorehärten, je nach gewünschtem Dämpfungsgrad.<br />

Das Besondere der Elastomerkränze des Kupplungsherstellers<br />

ist die speziell entwickelte Geometrie<br />

in Verbindung mit der zur Auswahl stehenden Shorehärte.<br />

Selbst bei einer Überlast gerät der Elastomerkranz<br />

nicht in den kritisch plastischen Bereich der irre-<br />

36 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Das Cargobike ‚Bring‘<br />

überzeugt mit hoher<br />

Antriebskraft, belastbarer<br />

<strong>Konstruktion</strong> und Wendigkeit.<br />

Es kann überall dort<br />

fahren, wo Fahrräder fahren<br />

dürfen. Ein spezieller<br />

Führerschein und ein<br />

Versicherungskennzeichen<br />

sind nicht notwendig.<br />

Bild: BAYK<br />

versiblen Umformung. Vielmehr kehrt er zurück in seine<br />

ursprüngliche Form und kann seiner Aufgabe wieder<br />

anstandslos gerecht werden. Das Vorhandensein all<br />

dieser Faktoren in der Standardausführung, macht eine<br />

R+W-Elastomerkupplung sehr besonders.<br />

Erfolgreiches Konzept<br />

„Für uns hat sich die Entscheidung für Elastomerkupplungen<br />

von R+W mehr als bewährt“, fasst Maier zusammen.<br />

„Wir sind gerade dabei, das Konzept auf die<br />

Velotaxi-Modelle zu übertragen, eben weil es so robust<br />

und modular ist. Sollte beispielsweise ein Speichen-<br />

Rad angefahren oder beschädigt sein, kann man dieses<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

Elastomerkupplungen von<br />

R+W Antriebselemente:<br />

hier.pro/PZozP<br />

»Die wesentlichen Eigenschaften einer<br />

Elastomerkupplung sind die Toleranz<br />

gegenüber axialen, lateralen und<br />

angularen Versätzen sowie die Dämpfung<br />

von Stößen.«<br />

unabhängig vom, in der Regel eingespeichten Motor,<br />

austauschen. Wir sind bereits international damit erfolgreich.<br />

Aktuell läuft die Integration des Velotaxis in<br />

den öffentlichen Nahverkehr von Paris. Trotz der hohen<br />

Belastung mit durchschnittlich 1.000 km pro Monat<br />

und 70 km Akkureichweite geben wir auf unsere BAYKs<br />

zwei Jahre Garantie. Ein hohes Qualitätsversprechen,<br />

dessen Einhaltung wir nicht zuletzt der guten partnerschaftlichen<br />

Zusammenarbeit mit unseren Ansprechpartnern<br />

bei der R+W Antriebselemente GmbH zu verdanken<br />

haben.“<br />

(jg)<br />

www.rw-kuplungen.de<br />

Wer steckt hinter der Applikation:<br />

Die BAYK AG ist als Hersteller von Lastenrädern und<br />

Fahrradrikschas wichtiger Bestandteil der Verkehrswende<br />

im Bereich der Mikromobilität.<br />

https://bayk.ag/<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 37


ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Servo- oder Schrittmotor?<br />

Die Positionieraufgabe<br />

bestimmt den Motortyp.<br />

Positionierantriebe von ebm-papst – die Aufgabe bestimmt den Motor<br />

Der Antrieb muss zur<br />

Positionieraufgabe passen<br />

In der industriellen Automation, der Intralogistik aber auch in der Medizintechnik oder<br />

bei Systemen zur Zugangskontrolle sind Positionierantriebe im Einsatz. Dabei stellen die<br />

verschiedenartigen Anwendungen sehr unterschiedliche Anforderungen an die eingesetzte<br />

Technik. Und auch der Kostenfaktor spielt meist eine nicht unwesentliche Rolle. Kein Wunder also,<br />

dass sich bei Positionieraufgaben recht unterschiedliche Antriebslösungen finden, die allerdings auch immer<br />

spezifische Vor- und Nachteile haben.<br />

Armin Pokorny (Markt Manager IDT), Patrick Schumacher (Leiter Produktmanagement IDT), ebm-papst in St. Georgen, Dr. Robert Michel<br />

(Markt Manager IDT), ebm-papst Service Center, St. Georgen<br />

Je nach Komplexität und Anforderungen<br />

einer Positionieraufgabe haben sich<br />

unterschiedliche Antriebskonzepte etabliert.<br />

Zu den gängigsten gehören AC-Servos,<br />

DC-Motoren – entweder mit Bürsten<br />

oder bürstenlos mit elektronischer Kommutierung<br />

(BLDC) – oder auch Schrittmotoren.<br />

Für alle gibt es typische Einsatzbereiche,<br />

in denen sie ihre jeweiligen funktionsbedingten<br />

Vorteile ausspielen können.<br />

AC-Servo- oder Schrittmotor?<br />

AC-Servomotoren gelten als besonders<br />

leistungsstark und reaktionsschnell. Ein<br />

typisches Einsatzfeld finden sie wegen ihrer<br />

hohen Dynamik beispielsweise bei<br />

schnellen Bestückungsautomaten. Für viele<br />

Positionieraufgaben übersteigt ihre Leistungsfähigkeit<br />

die Anforderungen und die<br />

Antriebe sind daher für diese Applikationen<br />

überteuert. In „einfacheren“ Anwendungen<br />

findet man deshalb oft Schrittmotoren, die<br />

entweder mit offenem oder geschlossenem<br />

Regelkreis arbeiten. Bei offenem Regelkreis<br />

gibt es keine Positionsrückmeldung. Dabei<br />

wird der Motor meist überdimensioniert,<br />

um die Drehmomentanforderungen stets<br />

zu erfüllen und sicherzustellen, dass keine<br />

Schritte verloren gehen. Das spart zwar<br />

Sensorik ein, Anwender können jedoch<br />

nicht eindeutig erkennen, ob der Motor<br />

tatsächlich in die gewünschte Position gebracht<br />

wurde. Zudem benötigen die überdimensionierten<br />

Motoren viel Energie. Arbeiten<br />

Schrittmotoren im geschlossenen<br />

Regelkreis, also mit Positionsrückmeldung<br />

Ausgestattet mit einem integrierten Elektronikmodul können viele intelligente Funktionen direkt im<br />

Antrieb realisiert werden; die bisher erforderliche SPS wird entlastet oder kann im Idealfall komplett<br />

entfallen.<br />

Bild: ebm-papst<br />

über einen Encoder, lässt sich die Drehmomentmarge<br />

reduzieren, weniger Energie<br />

wird erforderlich und die Motoren können<br />

wesentlich kleiner ausfallen. Solche leistungsmäßig<br />

auf die Anwendung angepassten<br />

Schrittmotoren sind allerdings nicht<br />

überlastfähig. Mit Wechselbelastungen<br />

kommen sie nicht klar, z. B. wenn auf einem<br />

Förderband unterschiedlich schwere<br />

Pakete transportiert werden. Bei einem Roboter<br />

oder Schwenkarm, der immer ungefähr<br />

gleich schwere Teile greift, können<br />

solche Antriebe aber durchaus die richtige<br />

Wahl sein. In einigen Bereichen sind allerdings<br />

die bei Schrittmotoren unvermeidbaren<br />

Geräusche im Hinblick auf den Arbeitsschutz<br />

nicht tolerierbar.<br />

DC-Servomotoren sind ebenfalls häufig in<br />

Positionieranwendungen zu finden. Die<br />

elektronisch kommutierten Varianten kennen<br />

praktisch keinen Verschleiß und sind<br />

sehr langlebig. Durch die Schutzkleinspannung<br />

(24 V DC oder 48 V DC ) ist sowohl der<br />

Anspruch an die Ausbildung der Personen,<br />

die einen solchen Antrieb installieren, als<br />

auch der Dokumentationsaufwand für den<br />

Anwender deutlich geringer als bei den bereits<br />

erwähnten AC-Servomotoren und die<br />

Antriebe bauen kleiner. Im Vergleich zu<br />

Schrittmotoren positionieren sie genauer,<br />

sind dynamischer sowie ausgesprochen leise<br />

und energieeffizient. Zudem lassen sich<br />

für die unterschiedlichsten Positionieraufgaben<br />

passende Antriebssysteme „von der<br />

Stange“ finden, was die Kosten für die leis-<br />

38 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Positionierantriebe aus dem modularen<br />

Antriebssystem: Das Herzstück bilden die<br />

Innenläufermotoren mit Abgabeleistungen<br />

von 30 bis zu 750 W. Je nach Anwendung<br />

lassen sie sich individuell mit Regelelektronik,<br />

unterschiedlichen Getriebe-, Bremsenund<br />

Encoder-Modulen kombinieren.<br />

Bild: ebm-papst<br />

tungsfähigen Antriebe im Rahmen hält.<br />

Das beweist der Motorenspezialist ebmpapst<br />

mit seinem modularen ECI-Antriebssystem.<br />

Das Herzstück der Baureihe bilden<br />

die Innenläufermotoren mit Abgabeleistungen<br />

von 30 bis zu 750 W. Je nach Anwendung<br />

lassen sie sich individuell mit Regelelektronik,<br />

unterschiedlichen Getriebe-,<br />

Bremsen- und Encoder-Modulen kombinieren.<br />

Zudem ist in die Entwicklung dieses<br />

Baukastens viel Applikations-Know-how<br />

geflossen. Die Experten wissen, was die<br />

Anwender aus den unterschiedlichsten<br />

Branchen von der Automatisierungstechnik<br />

über die Logistik bis hin zur Medizintechnik<br />

brauchen. So sind präzise Bewegungen bei<br />

kleinen Drehzahlen ebenso möglich wie der<br />

schnelle Wechsel zu einem dynamischen<br />

Betrieb. Die Antriebe arbeiten mit hohen<br />

Wirkungsgraden und lassen sich auch bei<br />

beengten Einbauverhältnissen gut unterbringen.<br />

Die Aktivteile (bewickelter Stator<br />

und mit Magneten bestückter Läufer) sind<br />

lediglich 20, 40 oder in der leistungsstärksten<br />

Variante 60 mm kurz. Ausgestattet mit<br />

einem integrierten Elektronikmodul können<br />

viele intelligente Funktionen direkt im<br />

Antrieb realisiert werden. Die bisher erforderliche<br />

SPS wird entlastet oder kann im<br />

Idealfall komplett entfallen. Die Ansteuerung<br />

ist dabei über die digitalen und analogen<br />

Ein- und Ausgänge möglich. Der Integration<br />

in Industrie 4.0 Konzepte steht<br />

damit nichts im Weg.<br />

Positionierantriebe mit breitem<br />

Einsatzspektrum<br />

Typische Positionieranwendungen für die<br />

ECI-Antriebe gibt es viele. Ein Beispiel sind<br />

Werkstückträger-Transportsysteme, die<br />

Teile in der Produktion schnell und effizient<br />

von einem Montageschritt zum nächsten<br />

bringen. Dabei darf nichts ruckeln oder<br />

wackeln, damit empfindliche Produkte<br />

nicht beschädigt werden. In verschiedenen<br />

Anwendungen haben die ECI-Motoren mit<br />

integrierter Elektronik und Schneckengetriebe<br />

die ehemals eingesetzten AC-Getriebemotoren<br />

abgelöst. Anwender sparen dadurch<br />

bis zu 80% Energie. Die ECI-Motoren<br />

punkten zudem durch ihre Drehmomentregelung<br />

und die große Überlastfähigkeit. Da<br />

der Motor Drehmoment und Strom reguliert,<br />

können unterschiedlich schwere<br />

Werkstücke bei gleichbleibender Geschwindigkeit<br />

transportiert werden. Auch<br />

bei der Postsortierung in großen Logistikzentren<br />

haben die kompakten bürstenlosen<br />

Gleichstromantriebe an den Bändern,<br />

Schleusen und Weichen die früher üblichen<br />

AC-Motoren mit ihren großen Schaltschränken<br />

für die Regler abgelöst. Die ECI-<br />

Antriebe lassen sich einfach und platzsparend<br />

montieren und machen zudem aufwendige<br />

Pneumatiklösungen an Weichen<br />

oder Hubeinrichtungen überflüssig. Die industriegerecht<br />

ausgelegten Antriebe eignen<br />

sich für zahllose weitere Positionieranwendungen.<br />

(jg)<br />

www.ebmpapst.com<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

Antriebslösungen von<br />

ebm-papst:<br />

hier.pro/IfzVW<br />

34. Control<br />

Internationale Fachmesse<br />

für Qualitätssicherung<br />

D 03. – 06. Mai 2022<br />

a Stuttgart<br />

industrial image processing<br />

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intelligence - machine<br />

learning - 3d-metrology<br />

- additive manufacturing<br />

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- microscopy - endoscopy<br />

- heat flow thermography<br />

- ultrasound - magnetic<br />

resonance - X-ray CT - OCT<br />

- ellipsometry - polarization<br />

- associated components<br />

- precision measurement<br />

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networking - QA systems<br />

@ www.control-messe.de<br />

Ä #control2022 ü?ägB<br />

Veranstalter: SP. E. SCHALL GmbH & Co. KG<br />

f +49 (0) 7025 9206-0<br />

m control@schall-messen.de<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 39


ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe<br />

Elektrozylinder von SEW-Eurodrive für Verfahrbewegung einer Falzanlage<br />

Maximalkraft bis 24.000 N<br />

Um Fügeprozesse bei Produktionsabläufen in der Automobilbranche zu verbessern, entwickelte ein<br />

Sondermaschinenbauer eine neuartige Doppelfalztechnologie. Anstelle herkömmlicher Hydraulik setzte<br />

er dabei Servoantriebs- und Steuerungstechnik mit Elektrozylindern ein. Die Ergebnisse sind bessere<br />

Haltbarkeit der Blechverbindungen, weniger Platzbedarf, geringerer Serviceaufwand und höhere<br />

Arbeitssicherheit.<br />

Gunthart Mau, Referent Fachpresse bei SEW-Eurodrive, Bruchsal<br />

herrscht oft Ungewissheit über die wirkenden Falzkräfte.<br />

Andererseits bestand die Kundenforderung nach<br />

kompakten Baumaßen der gesamten Anlage. Die bisherige<br />

Technologie basierte auf einem einfachen Falz im<br />

Verbund mit einer Punktschweißung. Die Festigkeit<br />

dieser Verbindung ließ sich allerdings noch steigern:<br />

Durch mehrmaliges Einfalten und eine spezifische Form<br />

weist der Falz eine besonders hohe Stabilität auf.<br />

Bild: SEW-Eurodrive<br />

Die Bewegungssteuerung der Falzanlage erfolgt durch einen Movi-C Controller power von<br />

SEW-Eurodrive. Auf ihm läuft das Softwaremodul Movikit MultiAxisController, das mechanisch<br />

gekoppelte Antriebe von loser bis starrer Kopplung per Softwaremodul realisieren kann.<br />

»Die Elektrozylinder erreichen<br />

eine maximale Dauervorschubkraft<br />

bis zu 10.000 N.«<br />

Die Roland Ruegenberg GmbH in Bad Sobernheim<br />

entwickelt und baut Falzanlagen, die zwei Blechelemente<br />

ohne Schweißen schnell und zuverlässig verbinden.<br />

Beim Auftrag eines Automobilzulieferers über<br />

mehrere automatische Falzanlagen waren Produktvielfalt,<br />

Rüstzeit, enge Platzvorgaben und ein enger Terminplan<br />

die besonderen Herausforderungen. Technisch<br />

anspruchsvoll gestaltete sich die Erfüllung der Kundenforderungen<br />

nach hoher Verfahrgeschwindigkeit und<br />

Kraft sowie synchronem Verfahren im Verbund, auch<br />

bei unterschiedlichen Kräften. In umfangreichen Vorversuchen<br />

stellte Ruegenberg fest, dass sich ein Bördelprozess<br />

am besten eignet. Allerdings ist Falzen oder<br />

Bördeln durchaus technisch anspruchsvoll: Zum einen<br />

Elektrozylinder ersetzen<br />

Hydraulikzylinder<br />

Die genaue Dosierbarkeit der Einzelkräfte ist äußerst<br />

wichtig, damit zum einen jeder Einzelvorgang beim<br />

Bördeln korrekt ausgeführt wird und zum anderen die<br />

schmalen Stempel und Matrizen des Werkzeugs nicht<br />

beschädigt werden. Daher wurde der Crimp zunächst<br />

mit einer Handvorrichtung erzeugt und dabei der erforderliche<br />

Kraftaufwand gemessen. Für die Arbeitshübe<br />

und Zwischenpositionen setzte Ruegenberg schon bei<br />

der Vorserie einen Vierer-Achsverbund mit Elektrozylindern<br />

ein. Der Zweier-Achsverbund für die Schließbewegung<br />

wurde zunächst mit Hydraulikzylindern realisiert.<br />

Nach verschiedenen Tests mit diesem Probewerkzeug<br />

stellte sich heraus, dass Hydraulikzylinder zu<br />

langsam sind und sich nicht punktgenau steuern lassen.<br />

Deshalb fiel die Entscheidung, auch den bisherigen<br />

Hydraulikhub durch eine elektrische Verfahrbewegung<br />

zu ersetzen. Daher wurde jedes Werkzeug mit insgesamt<br />

sechs Elektrozylindern von SEW-Eurodrive ausgestattet.<br />

Vier Zylinder der Baureihe CMSB71 im achsseriellen<br />

Aufbau bilden eine Gruppe und realisieren Arbeitsbewegungen<br />

und Zwischenpositionen der Werkzeugplatten.<br />

Die zweite Gruppe, ebenfalls achsseriell aufgebaut,<br />

bilden zwei Elektrozylinder vom Typ CMSMB71. Diese<br />

beiden Zylindersind für die Schließbewegung des<br />

Werkzeugs verantwortlich und erzeugen die Vorspannung.<br />

Jeder der Antriebe kann Druckkräfte bis 24 kN<br />

aufbauen. Eine Verriegelung der Werkzeughälften verhindert,<br />

dass die Zylindergruppen gegeneinander arbeiten.<br />

Die schlanke Bauweise dieser Servoachsen half, die<br />

40 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


strengen Platzvorgaben des Endkunden zu erfüllen.<br />

Aus dem Ölbadschmiersystem der Elektrozylinder resultieren<br />

eine gute Wärmeabfuhr, ein hoher Wirkungsgrad<br />

sowie Wartungsfreiheit über die gesamte Lebensdauer.<br />

Die Elektrozylinder eignen sich besonders für Anwendungen,<br />

bei denen hohe Laufleistungen gefordert und<br />

mit hohen, hublängenunabhängigen Lineargeschwindigkeiten<br />

kombiniert werden. Ebenso sind sie für Kurzhubanwendungen<br />

unter 1 mm mit sehr kurzen Zykluszeiten<br />

(z. B. 10 Hz) prädestiniert, die mit einer Fettschmierung<br />

nicht mehr möglich sind. In Kombination<br />

mit Umrichtern von SEW-Eurodrive sind Programmierund<br />

Diagnosemöglichkeiten<br />

gegeben. Die Elektrozylinder<br />

der Baureihe CMSB gibt es in<br />

mehreren Baugrößen und<br />

Ausführungen, die sich durch<br />

ihre Dauervorschubkräfte<br />

und Maximalkraft unterscheiden.<br />

Zudem sind in jeder<br />

Baugröße unterschiedliche<br />

Hublängen lieferbar, von<br />

100 mm bis 1.200 mm. Als<br />

Spindeltyp kommt bei allen<br />

Modellen ein Kugelgewindetrieb<br />

mit 5 oder 6 mm Spindelsteigung<br />

zum Einsatz. Die<br />

maximale Vorschubgeschwindigkeit<br />

beträgt hublängenunabhängig<br />

450<br />

mm/s. Je nach Baugröße<br />

können die Elektrozylinder<br />

eine maximale Dauervorschubkraft<br />

bis zu 10.000 N<br />

und eine Maximalkraft bis<br />

24.000 N erreichen. In der<br />

Ausführung CMSMB stehen<br />

die Baugrößen 50 bis 71 als<br />

sogenannte modulare Elektrozylinder<br />

sowohl achsseriell<br />

als auch achsparallel zur<br />

Verfügung.<br />

ein und die Bauteilaufnahme wird abgesenkt. Mithilfe<br />

zweier Elektrozylinder schließt das Werkzeug und<br />

die beiden Werkzeughälften werden verriegelt.<br />

Anschließend fahren die Stempelplatten runter<br />

und führen die erste Vorfalzung durch. Nach<br />

der Kopplung von Stempel- und Matrizenplatte<br />

fährt der Plattenverbund hoch und die<br />

Matrizenplatte wird um einen definierten Betrag<br />

mitgenommen. Dadurch knickt das Blech<br />

für den ersten Falz an. Danach wird der Plattenverbund<br />

runtergefahren und die Matrizenplatte<br />

wieder auf der untersten Position abgesetzt.<br />

eco® – Getriebe<br />

mit Wow-Effekt<br />

Zykloidgetriebe der nächsten Generation: Die Neco ® -Serie<br />

setzt Maßstäbe in puncto Design, Leistungsfähigkeit und<br />

Anwenderfreundlichkeit<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Elektrozylinder von SEW-<br />

Eurodrive optimieren Wärmeabfuhr<br />

sowie Wirkungsgrad<br />

und sind wartungsfrei.<br />

Komplizierter Ablauf<br />

einfach beschrieben<br />

Zu Beginn, wenn das Werkzeug<br />

öffnet, befindet sich die<br />

Bauteilaufnahme in der oberen<br />

Position. Die Stempelplatten<br />

stehen auf Distanz<br />

zueinander und die Matrizenplatte<br />

befindet sich in der<br />

unteren Position. Dann legt<br />

ein Roboter das Werkstück<br />

Mit der Neco ® -Serie schlägt Nabtesco ein neues Kapitel auf. Die kompakten Servogetriebe<br />

begeistern mit einem modularen Getriebekonzept, ganzheitlichem Korrosionsschutz, modernem<br />

Design sowie maximaler Flexibilität bei der Motoranbindung. Auch bei der Handhabung geht<br />

der Zykloidgetriebespezialist neue Wege. Noch nie waren Suche, Konfiguration, Montage und<br />

Anwendung so einfach. Eine wirtschaftliche Lösung für höchste Ansprüche.<br />

www.nabtesco.de<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 41


ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe<br />

Im nächsten Schritt fährt der Plattenverbund weiter,<br />

um die erste Falzung fertigzustellen. Beim Hochfahren<br />

der Stempelplatten wird die Matrizenplatte wieder ein<br />

Stück mitgenommen und in einer definierten Zwischenposition<br />

abgesetzt. Anschließend fahren die<br />

Stempelplatten ohne Matrizenplatte in die oberste Position<br />

und schließen ihre Distanz zueinander. Dadurch<br />

erfolgt der Stempelwechsel. Jetzt fahren die Stempelplatten<br />

wieder nach unten und fertigen die zweite Vorfalzung.<br />

Danach werden Stempelplatten und die Matrizenplatte<br />

wieder miteinander gekoppelt und fahren einen<br />

definierten Betrag nach oben. Dabei erhält die<br />

Blechbördelung den Knick als Voraussetzung für die<br />

Fertigstellung des zweiten Falzes. Durch die erneute<br />

Abwärtsbewegung des Plattenverbundes wird zunächst<br />

die Matrizenplatte in der erhöhten Zwischenposition<br />

abgesetzt, bevor die Stempelplatten den zweiten Falz<br />

fertig drücken. Nun heben die Stempelplatten die Matrizenplatte<br />

in die zweite Zwischenposition und richten<br />

somit den fertigen Falz auf. Danach wird die Matrizenplatte<br />

wieder in der untersten Position abgesetzt, entkoppelt<br />

und die Stempelplatten fahren wiederum in die<br />

oberste Position. Dort öffnen und sperren sie wieder ihre<br />

Distanz und wechseln damit die eingreifenden<br />

Stempel. Anschließend werden die Matrizenplattenzylinder<br />

drucklos geschaltet und die Verriegelungen der<br />

Werkzeughälften geöffnet. Die Werkzeughälften fahren<br />

auf, die Bauteilaufnahme wird hochgefahren und der<br />

Roboter entnimmt das fertige Werkstück und bringt<br />

das Bauteil zur Laserstation.<br />

In diesem Prozessschritt werden ein DataMatrix-Code<br />

(DMC) sowie Klarschrift aufgelasert. Im Anschluss an<br />

die Lasermarkierung wird ein Etikett gedruckt und aufgeklebt.<br />

Dann erfolgt eine Überprüfung des gelaserten<br />

DMC, des Etiketts, sowie der Klarschrift, um sicherzustellen,<br />

dass die Bauteile korrekt markiert wurden. Erst<br />

nach diesem Prozessschritt wird das Bauteil als i. O.-Teil<br />

auf einem Förderband für die weitere Bearbeitung ausgegeben.<br />

Eine Anforderung an die Anlage war, dass auf<br />

ihr unterschiedliche Bauteile gefertigt werden, die gegenwärtig<br />

drei verschiedene Werkzeuge erfordern.<br />

Wenn in Zukunft neue Bauteile hinzukommen, kann die<br />

modular aufgebaute Anlage so bleiben wie sie ist. Es<br />

müssen lediglich ein neues Werkzeug gestaltet und ein<br />

neues Rezept mit den Verfahrwegen und Kraftgrenzen<br />

der Motoren in die Steuerung geladen werden.<br />

Motion Control Herzstück der Anlage<br />

Die Bewegungssteuerung der Falzanlage erfolgt durch<br />

einen Movi-C Controller power von SEW-Eurodrive.<br />

Auf ihm läuft das Softwaremodul Movikit MultiAxis-<br />

Controller, das mechanisch gekoppelte Antriebe von loser<br />

bis starrer Kopplung per Softwaremodul realisieren<br />

kann. Es lässt sich flexibel zwischen der Angleichung<br />

Die schlanke Bauweise der Elektrozylinder von SEW-Eurodrive<br />

ermöglicht den Einbau auch bei engen Platzverhältnissen.<br />

einer Schräglage (Skewing) oder des Drehmoments<br />

(Torque) mehrerer Antriebe umschalten. In der Bördelmaschine<br />

ermöglicht es jedem Motor der Vierergruppe,<br />

seine eigene Position anzufahren, sie bei wechselnden<br />

Kräften zu halten und sich dabei im Verbund mit den<br />

anderen Motoren zu bewegen, ohne dass die Plattenführungen<br />

verkanten und die Funktionssteine kollidieren.<br />

Verglichen mit dem positionssynchronen Master-<br />

Slave-Betrieb hat das Movikit MultiAxisController einen<br />

erweiterten Funktionsumfang und übernimmt die<br />

Positions- und Fehlerüberwachung klassischer Master-<br />

Slave-Lösungen. Die Software übernimmt die Regelung<br />

für die gesamte Gruppe. Die Steuerung der gesamten<br />

Anlage wird über Ethernet/IP angebunden.<br />

Höhere Festigkeit, längere Lebensdauer<br />

Die Besonderheit der neuen Technologie zeigt sich darin,<br />

dass auch in Radien und Kurven die Falzkante geschlossen<br />

ist. Dies ermöglicht, das Bauteil mit einem<br />

rundum geschlossenen Falz ohne Unterbrechung zu<br />

versehen. Durch das zweifache Falzen und anschließendes<br />

Aufstellen der Falzkante wird eine höhere Festigkeit<br />

erzielt. Die innenliegende Isolierung ist vor eindringenden<br />

Flüssigkeiten wie Wasser oder Öl geschützt.<br />

Die thermischen Eigenschaften werden verbessert. Der<br />

Doppelfalz ist weniger anfällig gegenüber Vibrationen<br />

als eine punktgeschweißte Verbindung und weist dadurch<br />

eine höhere Lebensdauer auf.<br />

(jg)<br />

www.sew-eurodrive.de<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

Elektrozylindern von<br />

SEW-Eurodrive:<br />

http://hier.pro/l3O4c<br />

Bild: SEW-Eurodrive<br />

42 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Getriebe « ANTRIEBSTECHNIK<br />

Planetengetriebe von Melior Motion sind präziser als Zykloidgetriebe<br />

Präzise und langlebig<br />

Konstrukteure von Robotik- und Automationslösungen stehen vor der Wahl:<br />

Zykloid- oder Planetengetriebe? In den letzten Jahrzehnten lautete die Antwort<br />

häufig Zykloidgetriebe. Doch die Planetengetriebe haben aufgeholt und zeigen<br />

sich mittlerweile in vielerlei Hinsicht überlegen. Das Hamelner Unternehmen<br />

Melior Motion hat das Planetengetriebe revolutioniert und produziert mit seiner<br />

PSC-Reihe sehr präzise, leise sowie langlebige Antriebseinheiten.<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Planetengetriebe der<br />

PSC-Reihe von Melior<br />

Motion sind leise<br />

und langlebige<br />

Antriebseinheiten.<br />

Chris Morrell, Geschäftsführer Melior Motion GmbH, Hameln<br />

Dass Antriebslösungen mit Planetenrädern wenig<br />

präzise sind, ist ein altes Vorurteil. Mit der Entwicklung<br />

der PSC-Reihe zeigt Melior Motion, dass<br />

das nicht mehr zutrifft. Präzise, leise und langlebig<br />

sind die Planetengetriebe des Unternehmens aus Hameln.<br />

Damit heben sie sich nicht nur von gewöhnlichen<br />

Planetengetrieben, sondern auch von Zykloidgetrieben<br />

ab. Eine schräg verzahnte Vorstufe, eine<br />

konisch verzahnte zweite Stufe sowie ein patentierter<br />

Nachstellmechanismus bilden die Alleinstellungsmerkmale<br />

der Baureihe. Verglichen mit Zykloidgetrieben<br />

sind die Getriebe von Melior Motion um einiges<br />

präziser. Konkret bedeutet das: Sie haben ein<br />

Verdrehspiel von ≤= 0,1 Winkelminuten und ein Lost<br />

Motion von ≤= 0,6 Winkelminuten. Die meisten<br />

Zykloidgetriebe können lediglich mit einem Verdrehspiel<br />

von ≤= 1 Winkelminuten aufwarten – die PSC-<br />

Getriebe sind also bis zu zehn Mal präziser. Ihren Ursprung<br />

hat diese sehr hohe Genauigkeit in der konischen<br />

Verzahnung der zweiten Stufe. Diese drückt<br />

die Zähne der Planetenräder ineinander und sorgt für<br />

die Spielfreiheit des Getriebes.<br />

Konstant geringes Spiel<br />

Dass die Antriebslösungen der PSC-Reihe nicht nur<br />

kurzfristig, sondern über die gesamte Lebensdauer so<br />

viel präziser sind als gewöhnliche Planetengetriebe<br />

und auch als Zykloidgetriebe, hat vor allem einen<br />

Grund: Ein gerade einmal fingernagelgroßes Bauteil.<br />

Genauer gesagt ein selbstregulierendes Verzahnungssystem.<br />

Dieser Federmechanismus ist patentiert<br />

und sorgt für die lebenslange Spielfreiheit. Er<br />

kompensiert die Abnutzung der Zahnflanken und<br />

vermeidet aufwendiges Nachjustieren samt damit<br />

verbundenem Stillstand der Maschinen. Auch nach<br />

längerer Nutzungsdauer bleibt das Getriebe präzise<br />

wie zu Beginn und hebt sich damit klar von anderen<br />

(Zykloid-)Getrieben ab. Und auch wenn diese höchste<br />

Genauigkeit gar nicht für jede Anwendung zwingend<br />

notwendig ist, ist doch die Präzision das Aushängeschild<br />

eines jeden Roboters. Zumal, wenn der Roboter<br />

auch nach mehreren tausend Stunden Betriebsdauer<br />

noch ebenso genau arbeitet wie zu Beginn. Im<br />

Gegensatz zu anderen Antriebseinheiten sind mit<br />

den PSC-Getrieben 20.000 oder je nach Einsatzfall<br />

auch mehr Betriebsstunden ohne Präzisionsverlust<br />

möglich. Ein Wirkungsgrad von mehr als 90% und<br />

ein äußerst niedriges Losbrechmoment sorgen für eine<br />

sehr gute Energieeffizienz. Die Getriebetemperatur<br />

bleibt auf durchgängig niedrigem Niveau – in der<br />

Folge haben Verschleißteile und Schmierstoffe eine<br />

längere Lebensdauer.<br />

Leise und vibrationsarm durch schräg<br />

verzahnte Eingangsstufe<br />

In einigen Branchen wie der Medizintechnik kommt<br />

es nicht allein auf die Präzision, sondern auch auf eine<br />

geringe Lautstärke an. Im Behandlungsraum oder<br />

OP-Saal werden Geräusche ganz anders wahrgenom-<br />

Die Planetengetriebe von Melior Motion sind mit einem Verdrehspiel von ≤ 0,1<br />

Winkelminuten und einem Lost Motion von ≤ 0,6 Winkelminuten besonders präzise<br />

und gleichzeitig leise.<br />

Bild: Melior Motion<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 43


Bild: Melior Motion<br />

Am Stammsitz in Hameln entwickelt, produziert, montiert und testet Melior Motion innovative Präzisionsgetriebe für den weltweiten Markt.<br />

men als in einer riesigen Produktionshalle. Für das<br />

Wohlbefinden der Patientinnen und Patienten ist eine<br />

ruhige Umgebung wichtig. Und auch in Punkto<br />

Arbeitssicherheit sind leise Getriebe – in allen Branchen<br />

– im Vorteil. Die Getriebe des Herstellers macht<br />

die schräg verzahnte Eingangsstufe besonders geräuscharm<br />

im Betrieb. Deutlich leiser, als andere Planeten-<br />

oder auch Zykloidlösungen es sind. Mit einem<br />

»Mit den PSC-Getrieben sind<br />

20.000 oder je nach Einsatzfall<br />

auch mehr Betriebsstunden ohne<br />

Präzisionsverlust möglich.«<br />

Laufgeräusch von weniger als 65 dB(A) macht das<br />

insbesondere bei Anwendungen mit mehreren Getrieben<br />

einen deutlichen Unterschied.<br />

Hand in Hand mit der geringen Lautstärke geht die<br />

Vibrationsarmut. Diese ist zum einen in der sehr präzise<br />

laufenden Evolventenverzahnung, die alle Planetengetriebe<br />

gemein haben, begründet. Sie ermöglicht<br />

eine hocheffiziente Rollbewegung. Zykloidsysteme,<br />

die auf einer Gleitbewegung mit versetzten rotierenden<br />

Nocken beruhen, verursachen mehr Vibrationen<br />

und Verschleiß. Zum anderen geht die Vibrationsarmut<br />

ebenfalls auf die schräg verzahnte Eingangsstu-<br />

fe, die Besonderheit dieser Getriebe, zurück: Bei hohen<br />

Drehzahlen ist ein ruhiger und gleichmäßiger<br />

Lauf gegeben. Relevant ist das wiederum nicht nur<br />

im medizinischen Bereich, sondern beispielsweise<br />

auch bei Drehtischen von Werkzeugmaschinen.<br />

Planetengetiebe flexibel an Anwendung<br />

anpassbar<br />

Ein geringes Losbrechmoment bedeutet eine gute<br />

Kontrollierbarkeit für den Anwender. Und zwar besonders<br />

während der Anlaufphase und bei niedrigen<br />

Drehzahlen. Durch ihren Aufbau sind Planetengetriebe<br />

in dieser Hinsicht generell im Vorteil gegenüber<br />

Zykloidgetrieben. Die PSC-Systeme haben sogar ein<br />

zusätzliches Element, welches das Losbrechmoment<br />

weiter verringert. Vor dem Planetengetriebe befindet<br />

sich eine Stirnradstufe, bestehend aus nur einem<br />

einzelnen Ritzel und einem Zahnrad. Beide sind<br />

schräg verzahnt. Da im ersten Schritt nur wenige<br />

Komponenten bewegt werden, entsteht eine große<br />

Übersetzung von bis zu 16:1 in der ersten Stufe. Bei<br />

Getrieben mit geringem Losbrechmoment kann der<br />

Antriebsmotor kleiner ausgelegt werden.<br />

Gegenüber anderen Antriebseinheiten haben die<br />

PSC-Antriebe eine weitere Besonderheit, die für die<br />

Nutzer einen großen Vorteil bedeuten kann: Der Motor<br />

ist aus der Mitte gerückt. Was bei Hohlwellengetrieben<br />

ohnehin notwendig ist, nutzt der Hersteller<br />

auch für seine Vollwellengetriebe. Der veränderte<br />

44 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Getriebe « ANTRIEBSTECHNIK<br />

Einfach<br />

Die Planetengetriebe (hier im Modell) von Melior<br />

Motion kommen in verschiedensten Industriebereichen<br />

zum Einsatz. So finden sie sich in der Automation,<br />

in Werkzeugmaschinen, in Verpackungsmaschinen,<br />

Drehtischen und der Medizintechnik.<br />

Bild: Melior Motion<br />

Aufbau lässt eine weitaus flexiblere Planung zu. Konstrukteure<br />

können – wenn gewünscht – die Anlage<br />

oder den Roboter um das Getriebe herum bauen. Die<br />

erweiterten Möglichkeiten kommen also besonders<br />

zum Tragen, wenn Ingenieure die Getriebe möglichst<br />

früh in ihre Planungen einbeziehen. Mit seinen Getrieben<br />

räumt der Getriebespezialist mit alten Vorurteilen<br />

auf und beweist, wie viel Potenzial in der Planetengetriebetechnik<br />

steckt. Aufgrund der technischen<br />

Besonderheiten stellen die Antriebslösungen<br />

Zykloidgetriebe in den Punkten Präzision, Langlebigkeit<br />

und Geräuschkulisse in den Schatten. Die Präzisionsgetriebe<br />

sind somit eine echte Alternative für<br />

Anwendungsszenarien, in denen diese Antriebslösung<br />

bisher eine untergeordnete Rolle gespielt hat.<br />

(jg)<br />

www.meliormotion.com<br />

... die passende<br />

Metallfeder<br />

finden<br />

federnshop.com<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

Planetengetrieben der<br />

PSC-Reihe von Melior Motion:<br />

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service@gutekunst-co.com<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 45


ANTRIEBSTECHNIK » Getriebe<br />

Getriebemotor von Nord vereint Synchronmotor und einstufiges Stirnradgetriebe<br />

Clevere Kombination<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Das neue DuoDrive von Nord<br />

Drivesystems vereint ein<br />

Stirnradgetriebe und einen<br />

Synchronmotor.<br />

Mit dem IE5+-Synchronmotor setzte Nord Drivesystems neue Maßstäbe in Bezug auf die Energieeffizienz<br />

von Antriebssystemen in Lebensmittelindustrie und Intralogistik. Diesen Motor<br />

hat das Unternehmen nun in ein einstufiges Stirnradgetriebe integriert und damit den<br />

Systemwirkungsgrad optimiert. Kompakter Bauraum, eine hohe Leistungsdichte und sehr<br />

geringe Geräuschemissionen sind nur einige der Vorteile für Anwender in der Intralogistikbranche<br />

oder der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.<br />

Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing, Nord Drivesystems Gruppe, Bargteheide<br />

Bild: Nord Drivesystems<br />

Wichtige Merkmale des neuen<br />

Getriebemotors DuoDrive sind der<br />

hohe Systemwirkungsgrad und die<br />

konsequente Variantenreduktion<br />

bei gleichzeitig glatter, unbelüfteter<br />

und kompakter Bauweise.<br />

Wichtige Merkmale des neuen Getriebemotors<br />

DuoDrive sind der hohe<br />

Systemwirkungsgrad und die konsequente<br />

Variantenreduktion bei gleichzeitig glatter,<br />

unbelüfteter und kompakter Bauweise. Da<br />

viele Verschleißteile wegfallen, sinkt auch<br />

der Wartungsaufwand. Als Motoren kommen<br />

in dem Produkt die energieeffizienten<br />

IE5+-Permanentmagnet-Synchronmotoren<br />

zum Einsatz. Mit ihnen präsentiert Nord<br />

Drivesystems eine Antriebsgeneration, die<br />

sich durch deutlich geringere Verluste als<br />

die IE4-Baureihe auszeichnet. Der<br />

IE5+-Motor erreicht seinen hohen Wirkungsgrad<br />

über einen breiten Drehmomentbereich<br />

und ist damit für den wirtschaftlichen<br />

Betrieb im Teillastbereich ausgelegt.<br />

Er bietet eine hohe Leistungsdichte<br />

bei geringem Bauraum.<br />

Die Baugröße 71 für den<br />

Leistungsbereich von 0,35 bis 1,1<br />

kW mit einem Dauerdrehmoment<br />

von 1,6 bis 4,8 Nm ist bereits<br />

seit 2020 auf dem Markt.<br />

Jetzt erweitert die Baugröße 90<br />

mit einem Dauerdrehmoment<br />

von bis zu 18,2 Nm bzw. einem<br />

Leistungsbereich bis 4,0 kW das<br />

Synchronmotoren-Portfolio.<br />

Integration weitergedacht<br />

Mit dem DuoDrive stellt der Hersteller jetzt<br />

einen Getriebemotor im hygienischen<br />

Washdown-Design vor, bei dem der<br />

IE5+-Synchronmotor in einem Gehäuse<br />

zusammen mit einem einstufigen Stirnradgetriebe<br />

untergebracht ist. Diese vollständige<br />

Integration des Motors in das Getriebegehäuse<br />

ist eine Innovation auf dem<br />

Markt der Antriebstechnik und wurde zum<br />

Patent angemeldet. Das kompakte Konzept<br />

erzielt als System eine nochmals höhere<br />

Energieeffizienz als im LogiDrive-Konzept,<br />

bei dem der IE5+-Synchronmotor und das<br />

Kegelradgetriebe Nordbloc.1 kombiniert<br />

werden. Der neue Getriebemotor bietet mit<br />

bis zu 92% einen der höchsten Wirkungsgrade<br />

eines Getriebemotors dieser Leistungsklasse<br />

am Markt und erreicht auch im<br />

Teillastbetrieb eine hohe Systemeffizienz.<br />

Die erste verfügbare DuoDrive-Baugröße<br />

deckt Getriebeübersetzungen von i=3,24<br />

bis i=16,2 ab und ist für den Abtriebsdrehmomentbereich<br />

bis 80 Nm und Drehzahlen<br />

bis 1.000 min -1 ausgelegt.<br />

Getriebemotor kompatibel mit<br />

der Antriebselektronik<br />

Der Getriebemotor ist wie alle Produkte<br />

aus dem Nord-Portfolio kompatibel mit der<br />

Antriebselektronik des Herstellers und<br />

kann mit allen marktüblichen Hohlwellenabmessungen<br />

(20 bis 40 mm) sowie<br />

Flanschausführungen (B5 und B14) oder<br />

einer Drehmomentstütze ausgestattet<br />

werden. Für den Motoranschluss sind je<br />

nach Kundenwunsch Harting-HAN-Stecker,<br />

M12-Rundsteckverbinder oder eine<br />

Klemmenleiste vorgesehen. Durch die Integration<br />

des Motors und des Getriebes in einem<br />

einzigen Gehäuse ist das DuoDrive<br />

leicht und kompakt bei hoher Leistungsdichte.<br />

Durch das minimierte Ölvolumen<br />

sind auch die Plantschverluste geringer.<br />

Die <strong>Konstruktion</strong> kann ohne jegliche Änderungen<br />

und mit dem gleichen Ölvolumen in<br />

verschiedenen Einbaulagen montiert werden.<br />

Dadurch sinkt die Variantenzahl in Intralogistikprojekten<br />

zusätzlich. Die kompakten<br />

Gehäusemaße bewirken einen weiteren<br />

Vorteil: Der Getriebemotor ist<br />

schmaler als Wettbewerbsprodukte und<br />

bietet dadurch ein geringes Gassenmaß in<br />

Fördertechnikinstallationen. Da die Leis-<br />

46 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Bild: Nord Drivesystems<br />

Die erste verfügbare DuoDrive-Baugröße deckt<br />

Getriebeübersetzungen von i=3,24 bis i=16,2 ab<br />

und ist für den Drehmomentbereich bis 80 Nm<br />

und Drehzahlen bis 1.000 min -1 ausgelegt.<br />

Bild: Nord Drivesystems<br />

DuoDrive ist modular im Baukastensystem mit<br />

allen Getrieben und der Antriebselektronik von<br />

Nord kombinierbar, so dass Systemlösungen für<br />

die Intralogistik aus einer Hand entstehen<br />

tung des Getriebemotors ohne Änderung<br />

der äußeren Abmessungen im gleichen Design<br />

skaliert werden kann, ist bei Leistungsanpassungen<br />

keine Änderung des Anlagenlayouts<br />

erforderlich.<br />

Geringere Lärmemissionen<br />

Die insgesamt geringeren Verluste des Getriebemotors<br />

senken auch die Verlustleistung,<br />

die als Wärme abgeführt werden<br />

muss. DuoDrive kommt daher ebenso wie<br />

der IE5+-Motor ohne Lüfter aus. Dadurch<br />

läuft der Getriebemotor deutlich leiser: Die<br />

Lärmemissionen betragen maximal 65<br />

dB(A). Hier wirken sich auch die geringeren<br />

Vibrationen durch die gegengelagerte Motorwelle<br />

aus. So sorgt das Antriebssystem<br />

für ein angenehmeres Arbeitsumfeld, beispielsweise<br />

in Fördereinrichtungen am<br />

Flughafen-Check-in oder an Warenausgaben<br />

im B2C-Bereich. Ohne Lüfter kommt es<br />

nicht zur Verwirbelung von Stäuben und<br />

Keimen, was Anwendungen im Reinraumund<br />

Hygieneumfeld ebenso zu Gute kommt<br />

wie der Luftqualität am Arbeitsplatz. Die<br />

geringere Wärmeverlustleistung bewirkt<br />

angenehmere Temperaturen für das Personal<br />

in Logistikzentren und erhöht die Arbeitssicherheit,<br />

da die Antriebsoberflächen<br />

gefahrlos berührt werden können.<br />

Varianten- & Kostenreduzierung<br />

Das konstante Drehmoment über einen<br />

weiten Drehzahlbereich ermöglicht mit<br />

dem Getriebemotor eine gezielte Variantenreduzierung.<br />

So können administrative<br />

Aufwände minimiert und Herstellungs-,<br />

Logistik-, Lager- und Serviceprozesse<br />

schlanker gestaltet werden. So kombiniert<br />

DuoDrive die Vorteile des Baukastens und<br />

des höheren Wirkungsgrades mit den Möglichkeiten<br />

der Variantenreduzierung und<br />

amortisiert sich innerhalb kurzer Zeit. Positiv<br />

ist auch die Reduktion der Gesamtbetriebskosten:<br />

Die Lösung wird unter Ausnutzung<br />

der hohen Überlastfähigkeit der<br />

Motoren und des großen Verstellbereichs<br />

der Flachgetriebe auf jeden Kunden individuell<br />

zugeschnitten und gezielt auf das individuelle<br />

Lastkollektiv der Anlage ausgelegt.<br />

Das System ist modular im Baukastensystem<br />

mit allen Getrieben und der Antriebselektronik<br />

von Nord kombinierbar, so<br />

dass Systemlösungen für die Intralogistik<br />

aus einer Hand entstehen, bei denen alle<br />

Teile nahtlos aufeinander abgestimmt sind.<br />

Durch seine Bauweise und den Betrieb am<br />

Frequenzumrichter kann das DuoDrive mit<br />

der gleichen Motorvariante weltweit universell<br />

eingesetzt werden.<br />

(jg)<br />

www.nord.com<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zum<br />

neuen Getriebemotor<br />

DuoDrive von Nord:<br />

hier.pro/zxynz<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 47


ANTRIEBSTECHNIK » Fluidtechnik<br />

Fluidtechnik 4.0<br />

„Wir liefern in den kompletten<br />

Maschinenbau, der anzieht“<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Branchentrends rund um<br />

Industrie 4.0 und aktuelle<br />

Welche markt- und technologieseitigen Entwicklungen die Fluidtechnik-Branche<br />

Entwicklungen der Fluidtechniker<br />

erläutert der Geschäftsführer Fluidtechnik, sowie Dr. Steffen Haack, Vorstand für Entwicklung<br />

aktuell umtreiben, erläutern Hartmut Rauen, stv. Hauptgeschäftsführer VDMA und<br />

Fachverband Fluidtechnik bei Bosch Rexroth und Vorstandsvorsitzender des Fachverbands Fluidtechnik. Der<br />

im VDMA. Fachverband Fluidtechnik im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA)<br />

vertritt rund 200 Hydraulik-, Pneumatik- und Dichtungstechnikunternehmen.<br />

Interview: Nico Schröder, Korrespondent <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>, Augsburg<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Seine Umsätze<br />

konnte die Fluidtechnik-Branche<br />

Deutschland zuletzt um 20 % steigern<br />

(Umsatzzuwachs 2021 im Vergleich zu<br />

2020 – sowohl Hydraulik als auch<br />

Pneumatik mit plus 20 %). Dem ging<br />

2020 ein Umsatzrückgang von minus<br />

14 % in der Hydraulik und minus 7 % in<br />

der Pneumatik voraus. Für das aktuelle<br />

Jahr hat der VDMA (Stand November<br />

2021) für die Hydraulik ein Umsatzplus<br />

von 6 % im Vergleich zum Vorjahr prognostiziert,<br />

für die Pneumatik von<br />

7 %. Auf welche marktseitigen Entwicklungen<br />

sind die in 2021 vollzogenen<br />

und für 2022 absehbaren positiven<br />

Umsatzentwicklungen aus VDMA-Sicht<br />

zurückzuführen?<br />

Hartmut Rauen: Die Fluidtechnik ist<br />

stark durch das letzte Jahr gekommen.<br />

Wir liefern in den kompletten Maschinenbau,<br />

der anzieht. Wichtige Kundenbranchen<br />

wie Landtechnik oder Baumaschinen<br />

berichten von starken Zahlen, was die<br />

Fluidtechnik über den Durchschnitt hebt.<br />

Für 2022 ist auch noch einiges an Backlog<br />

in den Auftragsbüchern, was sich positiv<br />

auf die Umsatzerwartung auswirkt.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Wo sehen Sie derzeit<br />

die größten marktwirtschaftlichen<br />

Risiken für die Fluidtechnik-Branche?<br />

Gibt es branchenspezifische Eigenarten<br />

oder sehen Sie ähnliche Herausforde-<br />

Hartmut Rauen ist stellvertretender Haupt -<br />

geschäftsführer des VDMA und unter anderem<br />

Geschäftsführer des Fachverbandes Fluidtechnik<br />

im VDMA.<br />

»Besonderer Fokus liegt<br />

derzeit auf den Themen<br />

Digitalisierung,<br />

Nachhaltigkeit, Bildung<br />

und Fairness im<br />

Wettbewerb.«<br />

Bild: VDMA<br />

rungen über den gesamten Maschinenund<br />

Anlagenbau?<br />

Dr. Steffen Haack: Die Fluidtechniker<br />

stehen vor ähnlichen Herausforderungen<br />

wie andere Unternehmen. Als Branche<br />

punkten wir dabei mit nachhaltigen, flexiblen,<br />

robusten und sicheren Lösungen,<br />

die zunehmend digitalisiert werden.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Wie gehen die<br />

Unternehmen speziell mit irritierten<br />

Lieferketten und anhaltenden Lieferengpässen<br />

um? Welche strategischen<br />

Anpassungen der Unternehmen sehen<br />

Sie, um auf Lieferschwierigkeiten zu<br />

reagieren?<br />

Rauen: Allgemeine Strategien wurden in<br />

den VDMA-Blitzumfragen genannt: Erhöhung<br />

der Resilienz der Lieferketten durch<br />

verschiedene Maßnahmen wie: Verteilung<br />

der Bestellungen auf mehrere und auch<br />

neue Zulieferer, veränderte Beschaffungsprozesse<br />

und mehr Lagerhaltung, angepasste<br />

Lieferrouten und Logistikpartner<br />

oder vermehrte In-House-Produktion.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Digitalisierung gilt<br />

als Schlüsselkompetenz, um Innovationen<br />

und auch Weiterentwicklungen bei<br />

Standardprodukten voranzutreiben.<br />

Welche Fortschritte macht die Digitalisierung<br />

der Fluidtechnik, welche Rolle<br />

spielt die Interoperabilität digitaler<br />

Fluidtechnik und welchen Status quo<br />

sehen Sie hier?<br />

Haack: Die Fluidtechnik als Zulieferindustrie<br />

mit einer Vielzahl an Komponenten<br />

und Kombinationsmöglichkeiten kann<br />

nur sehr wenig standardisierte „Black-Boxes“<br />

mit vorgegebenen Ein-/Ausgängen<br />

bilden. Um bei der Digitalisierung diese<br />

Vielfalt abzubilden, wird der digitale<br />

48 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Bild: Alexander Limbach/stock.adobe.com<br />

Industrie 4.0 gilt als Top-Thema für den Maschinen- und Anlagenbau – auch die Fluidtechnik wird digitaler, vernetzter und kommunikativer.<br />

Zwilling und das Konzept der Verwaltungsschale<br />

genutzt.<br />

Rauen: Seit 2016 laufen dazu sehr intensive<br />

Standardisierungsaktivitäten (siehe<br />

Infokasten Factsheet Fluidtechnik 4.0,<br />

Anm. d. Red.). Die Standardisierung als<br />

Grundlage der fluidtechnischen Interoperabilität<br />

ist mittlerweile so weit vorangekommen,<br />

dass erste digitale Zwillinge<br />

erstellt und verwendet werden können.<br />

Zur Hannover-Messe werden VDMA<br />

Fluidtechnik und seine Mitglieder einen<br />

Demonstrator präsentieren.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Welches Potenzial<br />

haben neue digitale Geschäftsmodelle<br />

für Fluidtechnik-Unternehmen?<br />

Haack: Condition Monitoring und<br />

Predictive Maintenance sind für viele<br />

schon oft strapazierte Begriffe, aber inhaltlich<br />

immer noch brandaktuell: Durch<br />

geschickte Datenanalyse lassen sich<br />

Zustände der Komponenten und Systeme<br />

erfassen und vorhersagen. Dies ermöglicht<br />

neue Services und Geschäftsmodelle.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Wie fokussiert sich<br />

die Fluidtechnik-Branche in Bezug auf<br />

Nachhaltigkeit von Hydraulik- und<br />

Pneumatiklösungen?<br />

Haack: Eine Stärke der Fluidtechnik ist<br />

ihre Flexibilität und die optimale Anpassbarkeit<br />

auf die Anwendung. Moderne<br />

fluidtechnische Lösungen brauchen nicht<br />

den Vergleich mit konkurrierenden Technologien<br />

scheuen und punkten in der Gesamtbetrachtung<br />

mit weiteren Vorteilen,<br />

Bild: VDMA<br />

Dr. Steffen Haack ist Vorstand für Entwicklung<br />

bei Bosch Rexroth und seit 2021 Vorsitzender des<br />

Fachverbands Fluidtechnik im VDMA.<br />

»Als Branche punkten wir<br />

mit nachhaltigen,<br />

flexiblen, robusten und<br />

sicheren Lösungen, die<br />

zunehmend digitalisiert<br />

werden.«<br />

zum Beispiel Sicherheit, Robustheit,<br />

Langlebigkeit, Dynamik und guter Re-<br />

Usability.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Und welche<br />

Rahmenbedingungen flankieren die<br />

Nachhaltigkeitsziele der Unternehmen<br />

besonders?<br />

Rauen: Vor dem Hintergrund der nationalen<br />

und europäischen Gesetzgebung<br />

sowie der allgemeinen Tendenz im Markt<br />

hin zu klimaneutralen, nachhaltigen Produkten,<br />

unterstützt der VDMA und der<br />

Fachverband Fluidtechnik auf vielen Ebenen.<br />

Exemplarisch hervorzuheben sind<br />

beispielsweise die Beteiligungen an Konsultationen<br />

und Studien, Standardisierungsprojekte<br />

zu energieeffizienten Fluidtechniksystemen<br />

sowie Forschungsprojekte<br />

und Arbeitskreise zu branchenübergreifend<br />

konsistenten CO 2 -Fußabdrücken.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Welche Ausrichtung<br />

des Fachverbandes Fluidtechnik wird es<br />

insbesondere mit Dr. Steffen Haack,<br />

Bosch Rexroth, der 2021 neu zum Vorsitzenden<br />

des Fachverbandes gewählt<br />

worden ist, geben?<br />

Rauen: Herr Haack begleitet und verantwortet<br />

seit vielen Jahren als Vorstandsmitglied<br />

die Projekte und Ausrichtung des<br />

Fachverbands in enger Abstimmung mit<br />

den Vorstandskollegen und dem ehemaligen<br />

Vorstand. Diese kontinuierliche Weiterentwicklung<br />

von Themen und Branche<br />

wird es so auch weiterhin geben. Besonderer<br />

Fokus liegt derzeit auf den Themen<br />

Digitalisierung, Nachhaltigkeit, Bildung<br />

und Fairness im Wettbewerb mit anderen<br />

Technologien und Nationen.<br />

www.vdma.org<br />

INFO<br />

Factsheet Fluidtechnik 4.0<br />

des Fachverbands Fluidtechnik<br />

im VDMA als PDF<br />

hier.pro/ikhWv<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 49


KOMPONENTEN » Maschinenelemente<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Kullen-Koti bietet<br />

gestaffeltes Service-<br />

Angebot rund um sein<br />

Bürsten-Portfolio an.<br />

Service-Angebot: Technische Bürsten von Kullen-Koti einfacher auswählen<br />

Fünf Schritte zur besseren Bürste<br />

Im Rahmen eines Fünf-Stufen-Programms bietet Kullen-Koti den Anwendern seiner<br />

Bürstensysteme eine Fülle überaus sinnvoller Serviceleistungen. Sie vereinfachen die<br />

Auswahl, berücksichtigen alle technischen Aspekte und führen rasch zur optimalen<br />

Bürstenlösung. Zu den Highlights gehören ein Online-Produktberater, eine Vor-Ort-Analyse<br />

sowie das Kompetenz- und Technologiespektrum des Bürsten-Test-Centers (BTeC) in<br />

Reutlingen.<br />

Sie sind Entgrat-Werkzeug, Reinigungselement,<br />

Dichtmittel, Materialfluss-Komponente und vieles<br />

mehr – die technischen Bürsten von Kullen-Koti<br />

stehen heute im Mittelpunkt unzähliger Anwendungen<br />

in Industrie und Handwerk. Dabei bietet das Unternehmen<br />

mit einem Portfolio mit über 150.000<br />

verschiedenen Ausführungen für nahezu jedes Einsatzgebiet<br />

zahlreiche Möglichkeiten zur Konfiguration<br />

und Auswahl der optimalen Bürstenlösung. Um<br />

Kunden und Anwendern dieses Potenzial zugänglich<br />

zu machen, hat das Unternehmen im Laufe der Jahre<br />

ein systematisches Programm an Dienstleitungen<br />

entwickelt, das sich inzwischen als individuell abstimmbarer<br />

Fünf-Stufen-Service darstellt. Er ist nicht<br />

nur dafür ausgelegt, den Weg zu einer sicheren und<br />

schnellen Produktentscheidung zu ebnen, sondern<br />

beinhaltet auch die Chance, dass mehrwertschöpfende<br />

Win-Win-Partnerschaften zwischen dem Bürstenhersteller<br />

und seinen Kunden entstehen. Hierbei fällt<br />

insbesondere Service-Modulen, die auf einem gewissen<br />

Know-how-Transfer beruhen, große Bedeutung<br />

»Auf der fünften Stufe des<br />

Service-Programms geht es darum,<br />

durch einen individuell<br />

abgestimmten Support die hohe<br />

Verfügbarkeit der Bürstensysteme<br />

sicherzustellen.«<br />

zu. Denn gerade für den Anwender ergeben sich daraus<br />

häufig Erkenntnisse, die zu erheblichen Qualitätsoptimierungen<br />

und Effizienzsteigerungen – etwa<br />

von Fertigungs- oder Förderprozessen – führen<br />

können.<br />

Technische Bürsten – Orientierung und<br />

Auswahl<br />

Die erste Stufe des Serviceangebots des Herstellers<br />

zielt darauf ab, Kunden ganz unterschiedlicher<br />

Fachgebiete grundsätzliche Produktinformationen<br />

und eine erste Orientierung zu verschaffen. Schnell<br />

und sehr komfortabel geschieht dies mit den Branchenmenüs<br />

der Website sowie einem Online-Fachlexikon<br />

und einem Online-Berater, über die sich anwendungsorientiert<br />

und binnen Sekunden zu den<br />

passenden Bürstensystemen springen lässt. Auf der<br />

Bild: Kullen-Koti<br />

Im Rahmen eines Fünf-Stufen-Programms bietet<br />

Kullen-Koti Bürstenanwendern und -kunden eine Fülle<br />

von Serviceleistungen, die die Auswahl vereinfachen<br />

und rasch zur optimalen Bürstenlösung führen.<br />

50 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Im Bürsten-Test-Center von Kullen-Koti wird mit modernen<br />

Fertigungsanlagen und Prüfmaschinen systematisch der Frage<br />

nachgegangen, welche Bürste sich in welcher Ausführung am<br />

besten für die jeweils gestellte Aufgabe eignet.<br />

Bild: Kullen-Koti<br />

Für umfassende Entwicklungsstudien besteht die Möglichkeit,<br />

das BTeC von Kullen-Koti tage- oder wochenweise zu mieten,<br />

um verschiedene Bürstenvarianten zu vergleichen (Benchmarking)<br />

oder intensiv an speziellen Problemfällen zu arbeiten.<br />

Bild: Kullen-Koti<br />

zweiten Stufe stehen dem Interessenten alle Kommunikationswege<br />

offen für eine erste Beratung mit<br />

konkreter Angebotserstellung und – bei Bedarf – einer<br />

kurzfristigen Bemusterung. Da bereits auf dieser<br />

Ebene viele Standardanforderungen industrieller und<br />

handwerklicher Anwendungen abgedeckt sind, können<br />

etliche Kunden schon hier ihre konkreten Entscheidungen<br />

sicher fällen.<br />

Technische Bürsten – Vor-Ort-Analyse<br />

und Testläufe<br />

Für alle anderen greift Schritt 3 des Serviceprogramms:<br />

Die Vor-Ort-Analyse. Da Kullen-Koti in<br />

Deutschland über ein dichtes Kundendienst-Netzwerk<br />

verfügt, gibt es in jeder Region mehrere kompetente<br />

Bürsten-Fachberater mit oft langjähriger Erfahrung.<br />

Sie können rasch beim Kunden sein, um mit<br />

ihm zusammen die konkreten Anforderungen zu besprechen<br />

und entsprechende Lösungsvorschläge zu<br />

unterbreiten. Sollte sich herausstellen, dass die Komplexität<br />

der Anwendung eine weitere, tiefergehende<br />

Expertise benötigt, so lassen sich über die Kompetenzen<br />

und den Maschinenpark des Bürsten-Test-Center<br />

(BTeC) am Stammsitz des Unternehmens in Reutlingen<br />

zahlreiche weitere Register ziehen. Auf dieser<br />

vierten Stufe des Service-Portfolios stehen dem Kunden<br />

stets zwei Wege offen: Er kann Muster der zu<br />

bearbeitenden Werkstücke oder Oberflächen direkt<br />

ins Bürsten-Test-Center schicken, wo dann die gewünschten<br />

Testläufe erfolgen; oder aber er mietet<br />

das komplette Test-Center für einen definierten Zeitraum<br />

an und führt – fachkundig begleitet von den<br />

Anwendungstechnikern des Herstellers – alle erforderlichen<br />

Versuche und Simulationen durch.<br />

Technische Bürsten –<br />

Know-how-Transfer und<br />

Prozessoptimierung<br />

Auf der fünften Stufe des Service-Programms<br />

schließlich geht es vorrangig darum, durch einen<br />

maßgeschneiderten und individuell abgestimmten<br />

Support die hohe Verfügbarkeit und Effizienz der eingesetzten<br />

Bürstensysteme sicherzustellen. Das beinhaltet<br />

nicht nur die kontinuierliche Bereitschaft der<br />

Fachberater, sondern insbesondere umfangreiche Instandhaltungs-<br />

und Ersatzteil-Leistungen für den<br />

Kunden. Aus den hierbei entstehenden, oft langfristigen<br />

Partnerschaften ergeben sich immer wieder weiterführende<br />

Perspektiven, woraus insbesondere die<br />

Anwender wertvollen Mehrwert beziehen. Zum Beispiel<br />

durch die frühe Kenntnis über die neusten Entwicklungen<br />

auf dem Gebiet der Bürstentechnik oder<br />

durch den Know-how-Transfer mit den Bürsten-Experten<br />

des Herstellers, die miteinfließen in die weitere<br />

Prozessoptimierung.<br />

(jg)<br />

www.kullen.de<br />

Bild: Kullen-Koti<br />

Am Stammsitz in<br />

Reutlingen betreibt<br />

Kullen-Koti das<br />

Bürsten-Test-Center<br />

(BTeC). Dessen Leistungen<br />

und Kompetenzen<br />

sind eingebunden<br />

in das aktuelle<br />

Service-Portfolio des<br />

Unternehmens.<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

Technischen Bürsten von<br />

Kullen-Koti:<br />

hier.pro/Vyn2N<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 51


KOMPONENTEN » Wälz- & Gleitlager<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Kunststoff-Gleitlager von Igus sind wartungsfrei<br />

Trocken hohe Lasten lagern<br />

Trocken laufende Gleitlager<br />

sind belastbarer als Lager sind hohen spezifischen Belastungen ausgesetzt. Kunststoff-Gleitlager sind hierbei<br />

Lösungen aus Metall oftmals überlegen, denn sie sind schmier- sowie wartungsfrei<br />

ölgeschmierte Lager.<br />

und dadurch kostengünstiger. Die Iglidur- Polymer-Gleitlager des Kölner Lagerspezialisten<br />

bestehen zu 100% aus speziell für den Einsatz als Gleitlager optimierten Kunststoff-Compounds,<br />

haben hohe Standzeiten, geringe Reibwerte bei jeder Bewegungsart und eine hohe<br />

mechanische Dämpfung.<br />

Stefan Loockmann-Rittich, Leiter Geschäftsbereich Iglidur Gleitlager, Igus GmbH, Köln<br />

Bild: Igus<br />

In den Kunststoff integrierte Festschmierstoffe sorgen für positive tribologische Eigenschaften,<br />

wie die Reduzierung von Reibung und Verschleiß.<br />

Hohe spezifische Lagerbelastungen<br />

kommen nicht nur im Schwermaschinenbau<br />

vor. Auch kleinste Lagerungen weisen<br />

oftmals Belastungen mit sehr hohen<br />

spezifischen Belastungen auf. Eine genaue<br />

Trennung zwischen niedrigen, mittleren<br />

und hohen spezifischen Belastungen gibt es<br />

nicht. In der Praxis können aber solche<br />

Lageranwendungen mit mehr als 10 N/mm²<br />

als hoch belastet angesehen werden. Die<br />

spezifische Lagerbelastung ist die mittlere<br />

Belastung des Lagers pro Flächeneinheit.<br />

Bei Gleitlagern hat sich dabei die Flächeneinheit<br />

1 mm² durchgesetzt. Während im<br />

Radiallager die Belastungen an jeder Stelle<br />

variieren, geht die Berechnung der spezifischen<br />

Belastung von einer gleichmäßigen<br />

Verteilung der Kraft auf die projizierte Auflagefläche<br />

der Welle im Lager aus. Die maximal<br />

zulässige mittlere Flächenpressung<br />

ist für Gleitlager eine sehr wichtige mechanische<br />

Eigenschaft. Sie wird in der einen<br />

oder anderen Form für jedes Gleitlager angegeben.<br />

Damit wird ausgedrückt, für welche<br />

Belastungen ein Gleitlager höchstens<br />

eingesetzt werden kann. Mit Gleitlagern<br />

aus modifizierten thermoplastischen<br />

Kunststoffen mit eingelagerten Festschmierstoffen<br />

lassen sich Lagerungen mit<br />

Flächenpressungen bis 150 N/mm² realisieren.<br />

Bemerkenswert ist, dass diese Lager<br />

unter solchen Belastungen Bewegungen<br />

mit geringen Geschwindigkeiten aufnehmen<br />

können. Andere Gleitlager, die Gleitoder<br />

Schmiermittel benutzen, erlauben oft<br />

nicht einmal Belastungen von 50 N/mm².<br />

Trocken laufende Gleitlager<br />

belastbarer als ölgeschmierte<br />

Noch geringer ist die Belastbarkeit bei ölgeschmierten<br />

Lagern, die hydrodynamisch<br />

arbeiten: Die Tragfähigkeit ist vom<br />

Schmierstoff selbst, aber auch von der Wellenoberfläche,<br />

der Temperatur, vom Lagerspiel<br />

und vielen anderen Faktoren abhängig.<br />

Bei Gleitbewegungen muss sich ein<br />

Schmierfilm aufbauen, der die Welle vom<br />

Lager trennt. Bei sehr langsamen Bewegungen<br />

oder im Aussetzbetrieb kann der Film<br />

reißen. Oszillierenden Bewegungen können<br />

zu Kavitationsschäden an den Lagern oder<br />

der Welle führen. Auf kleinstem Raum, auf<br />

dem sich niemals ein Schmierfilm bilden<br />

kann, werden Spitzenbelastungen wirksam.<br />

Misch- und Trockenreibung stellen sich ein,<br />

der Verschleiß schreitet rasch fort. Auch<br />

Schwingungen belasten die Lagerung.<br />

Kurzzeitige Berührungen von Welle und Lager,<br />

die das Tribosystem schädigen können,<br />

sind möglich. Das zeigt, dass bei hohen Belastungen<br />

der Gleitfilm ausfallen kann und<br />

dies zu großen Problemen führt. Die Lösung<br />

können trocken laufende Gleitlager mit<br />

selbstschmierenden Eigenschaften sein.<br />

Ohne zusätzliche Schmierung, ohne<br />

Schmierfilm zwischen Welle und Lager<br />

kann dieser auch unter hohen Belastungen<br />

nicht weggedrückt werden. Igus entwickelt<br />

seit dreißig Jahren Werkstoffe für wartungsfreie<br />

Gleitlager. Ein Grundprinzip ist<br />

für alle Werkstoffe gleich: alle sind selbstschmierend<br />

und können trocken eingesetzt<br />

werden. Durch den Mikroabrieb werden<br />

ständig homogen verteilte Festschmierstoffteilchen<br />

freigesetzt. Sie lagern sich in<br />

die Täler der Wellenoberfläche ein.<br />

Iglidur-Gleitlager bestehen aus speziell<br />

entwickelten thermoplastischen Compounds.<br />

Der Zusatz von technischen Fasern<br />

verstärkt die mechanische Belastbarkeit<br />

thermoplastischer Legierungen. Außerdem<br />

übernimmt die Fasermatrix wichtige Aufgaben<br />

bei der Wärmformbeständigkeit und<br />

der Verschleißfestigkeit. Festschmierstoffe<br />

übernehmen die Aufgabe, die Reibwerte zu<br />

senken. Dadurch werden die abriebfesten<br />

Eigenschaften der thermoplastischen Legierung<br />

mit den Fasern zusätzlich verstärkt.<br />

Damit sie sich auch unter höchsten radialen<br />

Belastungen nicht wegdrücken können,<br />

müssen sie mikrofein in dem Werkstoff verteilt<br />

sein. Es kommt darauf an, Materialeigenschaften<br />

zu verbessern, ohne auf der<br />

anderen Seite andere wichtige Eigenschaften<br />

negativ zu beeinflussen. Bei Iglidur-<br />

Gleitlagern unterstützen sich alle Komponenten<br />

– thermoplastische Legierung, Fasermatrix<br />

und Festschmierstoffe – gegen-<br />

52 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


1793964-1.pdf - März 21, 2022 x<br />

EJOT. Bringing it together.<br />

seitig und haben gute Gleit- und sehr gute<br />

Abriebeigenschaften. Sobald die Lager dynamisch<br />

belastet werden, entsteht ein Mikroabrieb<br />

der Festschmierstoffe und thermoplastischen<br />

Komponenten. Dieser Mikroabrieb<br />

füllt das Rauhigkeitsprofil der Welle,<br />

der Selbstschmiereffekt entsteht. Nach der<br />

Einlaufphase nimmt der Mikroabrieb rapide<br />

ab, es beginnt die Phase des nahezu verschleißfreien<br />

Laufs. Ohne einen Film auf der<br />

Welle zu bilden, entsteht so eine optimale<br />

Paarung von Gleitlager und Welle. Dieser<br />

wichtige Unterschied erklärt auch die gute<br />

Eignung dieser Gleitlager für lineare Bewegungen.<br />

Das Lager muss nicht die Welle<br />

über die gesamte Strecke dauernd mit einem<br />

Gleitfilm überziehen. Probleme mit<br />

Gleitschichten können entstehen, weil das<br />

Lager diesen Film bei der nächsten Bewegung<br />

vor sich herschiebt. Oder es binden<br />

sich feine Schmutzpartikel in der Gleitschicht.<br />

Bei Kunststoff-Gleitlagern reicht<br />

es, wenn sich Welle und Lager einlaufen.<br />

Dann sind lange Strecken mit niedrigem<br />

Gleitwert und geringstem Verschleiß zu bewältigen.<br />

Gleitlager mit Festschmier -<br />

stoffen bringen Vorteile<br />

Ein Beispiel für Anwendungen, bei denen<br />

die Vorteile der homogenen Verteilung der<br />

Festschmierstoffe im Vordergrund stehen,<br />

sind Förderketten. Abhängig von den zu<br />

fördernden Lasten entstehen größte Zugkräfte,<br />

die auf die Kettenglieder und die<br />

Gelenke wirken. An den Umlenkpunkten<br />

kommt es zu sehr kleinen Schwenkbewegungen<br />

in den Gelenken. Ein weicher<br />

Schmierfilm würde sich bei der dauernden,<br />

sehr hohen Belastung von der eigentliche<br />

Lagerstelle wegdrücken. Dadurch kommt es<br />

bei den ständig neu einsetzenden Bewegungen<br />

zum Anlaufen ohne Schmierung.<br />

Durch die kleine Schwenkbewegung wird<br />

das Schmiermittel nicht wieder an die Lagerstelle<br />

transportiert. Im Laufe der Zeit<br />

kommt es so zu einer Mangelschmierung.<br />

Iglidur-Gleitlager mit ihren homogen verteilten<br />

Festschmierstoffen bringen entscheidende<br />

Vorteile. Trotz hoher radialer<br />

Drücke gibt das thermoplastische Compound<br />

mit seiner Fasermatrix nicht nach.<br />

Die mikroskopisch kleinen Schmierstoffpartikel<br />

bleiben so zwischen Welle und Lager<br />

Mehr als 50 unterschiedliche tribologische Werkstoffe<br />

hat igus im Gleitlager-Standardprogramm:<br />

Allrounder, für die Lebensmitteltechnik oder hohe<br />

Temperaturen. Trotz unterschiedlicher Eigenschaften<br />

sind sie alle tribologisch optimiert und<br />

damit schmiermittel- und wartungsfrei.<br />

eingebettet und werden bei der kleinsten<br />

Bewegung wirksam. In den Förderketten<br />

werden Belastungen an den Gelenkstellen<br />

bis zu 50 N/mm² erreicht. Außerdem werden<br />

solche Anlagen für den Transport verschiedener<br />

Güter eingesetzt. Die Palette<br />

reicht von Telefonzellen, Autotüren und<br />

Damenmäntel bis zum Transport unverpackter<br />

Nahrungsmittel. In sehr vielen Fällen<br />

muss ausgeschlossen sein, dass Öle oder<br />

Fette von der Kette herabtropfen. Diese<br />

Gründe und die Kostenvorteile führten zum<br />

Einsatz von Iglidur-G-Gleitlagern in diesen<br />

Förderketten. Ebenso bei Kantenbelastungen<br />

oder extremen Stößen und Schwingungen,<br />

die oft ein Vielfaches über der eigentlichen<br />

radialen Belastung liegen, kommt es<br />

darauf an, dass Schmierstoffe nicht von der<br />

Lagerstelle weg gequetscht werden können.<br />

Hier wirken sich zudem die elastischen Eigenschaften<br />

von Kunststoffen positiv aus.<br />

Sie verhindern, dass es zu einer bleibenden<br />

Verformung der Lager kommt. (jg)<br />

www.igus.de<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

Kunststoff-Gleitlagern von<br />

Igus:<br />

hier.pro/vrQcR<br />

Bild: Igus<br />

EJOT<br />

ALtracs ®<br />

Plus<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 />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04|2022 53


Bild: Franke GmbH<br />

Risomat baut maßgeschneiderte Lösungen für alle Fertigungsmethoden. Für seine Sondermaschinen nutzt das Unternehmen spezifische Drahtwälzlager von Franke.<br />

Drahtwälzlager von Franke für Sondermaschinen von Risomat<br />

Kompakte Lösungen für geringen Bauraum<br />

Ob in der elektrischen Zahnbürste, im E-Auto oder in einem Generator eines Notstromaggregats<br />

– Elektromotoren unterschiedlichster Größe bewegen unsere Welt und ihre<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Zahl wächst ständig. Mit den Fertigungsanlagen von Risomat können E-Motoren<br />

Risomat beschleunigt die und Generatoren hochautomatisiert hergestellt werden. Für seine Sondermaschinen<br />

nutzt der Maschinenbauer spezifische Drahtwälzlager von Franke.<br />

Elektrifizierung – mit Hilfe<br />

von Franke-Drahtwälzlagern.<br />

Christoph Robisch, freier Fachjournalist mit Sitz in Hüttlingen<br />

Das Unternehmen Risomat im oberschwäbischen<br />

Baienfurt entwickelt und baut Produktionslösungen<br />

für die Elektroindustrie: von der einzelnen Fertigungszelle<br />

bis hin zur kompletten Produktionslinie.<br />

Seit den 1980er-Jahren treibt das Unternehmen die<br />

Automatisierung in der Produktion von Elektromotoren<br />

voran. Und bereits seit 2010 baut es komplette<br />

Produktionslinien für E-Auto-Traktionsmotoren.<br />

Familienunternehmen mit Perspektive<br />

Risomat wird in Eigentümerhand von Hubert Halder<br />

und seinem Sohn Christian geführt. Der Sohn trat vor<br />

eineinhalb Jahren in das Familienunternehmen ein.<br />

Beide wurden nicht als Unternehmer geboren: Als Risomat<br />

im Jahr 2007 die Nachfolge regelte, war Hubert<br />

Halder angestellter Betriebsleiter bei Risomat.<br />

Um eine kontinuierliche Fortentwicklung des Unternehmens<br />

zu gewährleisten, entschloss er sich, den<br />

Betrieb zu übernehmen. Auf eine solide Zukunftsplanung<br />

legen die Halders großen Wert. Mit Christian<br />

Halder, 31 Jahre alt, ist die Nachfolge im Unternehmen<br />

bereits geregelt. „Bei einer Projektlaufzeit von<br />

mehreren Monaten bis Jahren und einer Nutzungszeit<br />

von meist über 10 Jahren macht sich der Kunde<br />

natürlich schon Gedanken: ‚Wo kaufe ich meine Maschine?‘“,<br />

sagt er. Ein Zeichen Richtung Zukunft setzt<br />

auch der 2019 fertiggestellte Neubau des Unternehmens<br />

in Baienfurt. Knapp 4 Mio. Euro wurden in den<br />

neuen Standort investiert. Alle Bereiche des Unternehmens<br />

finden sich dort heute unter einem Dach.<br />

Ein Stator ist eine Hauptkomponente im Elektromotor.<br />

Mit Risomat- Maschinen werden sie effizient hergestellt.<br />

Bild: Risomat<br />

54 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Wälz- & Gleitlager « KOMPONENTEN<br />

Die Franke-Drehverbindung wird als einbaufertige Baugruppe geliefert und<br />

reduziert so bei Risomat den Fertigungsaufwand.<br />

Bild: Franke GmbH<br />

Risomat-Maschinen werden ganz indiviuell auf Kundenanforderungen<br />

zugeschnitten.<br />

Bild: Franke GmbH<br />

E-Autos und viele weitere<br />

Anwendungen mehr<br />

Aktuell werden auf den großzügigen Fertigungsflächen<br />

vor allem Produktionslinien für E-Traktionsmotoren<br />

gefertigt. Risomat hat schon viele deutsche<br />

Automobilhersteller und Zulieferer ausgerüstet:<br />

E-Motoren in Fahrzeugen unter anderem von VW,<br />

Audi, BMW und Bosch werden auf Risomat-Linien<br />

gefertigt. Das Portfolio des Unternehmens beschränkt<br />

sich jedoch nicht ausschließlich auf das<br />

Thema E-Traktionsmotoren. Allein im Auto gibt es<br />

zahlreiche weitere E-Motoren, die mit Maschinen der<br />

Baienfurter effizient hergestellt werden können.<br />

Auch zum Beispiel in Generatoren, Pumpen, Ventilatoren,<br />

Kränen und Förderanlagen sind Elektromotoren<br />

verbaut, welche auf Anlagen des Unternehmens<br />

hergestellt werden. Selbst für schmale Nischen bieten<br />

die Elektrofertigungsprofis passende Lösungen.<br />

So nutzt beispielsweise Siemens Healthineers Spulen-Wickel-Automaten<br />

von Risomat, um damit die<br />

Spulen für ihre MRT-Geräte zu produzieren.<br />

Passende Lösungen von Franke<br />

Individuelle Lagerlösungen von Franke kommen an<br />

verschiedenen Stellen in den Fertigungslösungen der<br />

Baienfurter zum Einsatz. Als zentrales rotatives Lager<br />

zum Spulenwickeln beispielsweise, als Hauptlager in<br />

Rundtakttischen oder in Modulen zum automatisierten<br />

Teilehandling. Risomat nutzt einerseits superschlanke<br />

Franke-Lagerelemente, die es dem Maschinenbauer<br />

ermöglichen, die umschließende <strong>Konstruktion</strong><br />

nach seinen individuellen Vorstellungen zu gestalten.<br />

Zum anderen bezieht der Maschinenbauer<br />

komplette Drehverbindungen, die von Franke kundenspezifisch<br />

ausgelegt sind – zum Beispiel mit einer<br />

Außenverzahnung. Die Drehverbindungen bieten für<br />

Risomat den Vorteil, dass damit der Fertigungsaufwand<br />

an den Lagerspezialisten ausgelagert werden<br />

kann, was die eigene Produktion verschlankt und beschleunigt.<br />

Vorteile von Drahtwälzlagern<br />

Das Franke-Prinzip der eingelegten Drahtlaufbahnen<br />

bringt für Risomat mehrere Vorteile mit sich: „Überall<br />

wo wenig Einbauraum zur Verfügung steht, sind<br />

die kompakten Franke-Lager sehr gut geeignet“,<br />

führt Christian Halder aus. Die einstellbare Vorspannung<br />

von Lagern der Aalener ist für die Baienfurter<br />

besonders bei händisch bedienten Stationen von<br />

Nutzen. Wie schwer oder leicht sich beispielsweise<br />

ein Werkstückträger drehen lässt, kann bei der Montage<br />

genau justiert werden, um die ideale Balance<br />

zwischen spielfreier Präzision und Leichtgängigkeit<br />

zu finden.<br />

Ein weiteres wichtiges Argument für Franke-Lager ist<br />

ihr geringes Gewicht. Risomat nutzt unter anderem<br />

Franke-Drahtwälzlager mit über einem halben Meter<br />

Durchmesser. Trotz dieser Größe bringen sie nur rund<br />

1 kg auf die Waage, was wiederum der Dynamik zugute<br />

kommt und Energie einspart.<br />

Nicht zuletzt sprechen<br />

die wirtschaftliche Realisierbarkeit<br />

großer Durchmesser<br />

und die freie Wahl des Lagerdurchmessers<br />

für die Aalener.<br />

Christian Halder bringt es so<br />

auf den Punkt: „Sondermaschinenbau<br />

bedarf besonderer Lagerlösungen.“<br />

(jg)<br />

www.franke-gmbh.de<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

Drahtwälzlagern von Franke:<br />

hier.pro/vcSdL<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 55


AUTOMATISIERUNG » Elektrotechnische Bauelemente<br />

E-T-A unterstützt dabei, Stromkreise perfekt abzusichern<br />

Fehler bei der Auswahl des<br />

Überstromschutzes vermeiden<br />

Fehlbedienungen, Fehler bei Montage und Instandsetzung oder auch Alterungseffekte können in Geräten<br />

und Maschinen schädliche Überströme bewirken. Schutzschalter unterbrechen diese zuverlässig und sorgen<br />

so für Sicherheit für Menschen und Maschinen. Voraussetzung ist jedoch, dass sie optimal an die jeweilige<br />

Anwendung angepasst sind.<br />

Thomas Schmid, Business Development Manager in der Sparte Equipment bei E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH in Altdorf<br />

INFO<br />

Weitere Details zu den<br />

Auslösemechanismen:<br />

hier.pro/9WGPK<br />

Bild: E-T-A<br />

Der Faltenbalg des<br />

Kombi-Schutzschalters<br />

Typ 3120-N dichtet<br />

sowohl den Betätigungs-<br />

als auch den<br />

Einbaubereich ab.<br />

Sind Schutzschalter dagegen nicht optimal an die<br />

jeweilige Anwendung angepasst, sind Geräte- und<br />

Maschinenausfälle oftmals vorprogrammiert. Deshalb<br />

sind einige Faktoren bei der Auswahl eines Schutzschalters<br />

unbedingt zu beachten. Die Auswahl eines<br />

optimal an eine Anwendung angepassten Schutzschalters<br />

ist in der Praxis alles andere als trivial. Nur Nennstrom<br />

und Nennspannung als alleinige Auswahlkriterien<br />

heranzuziehen, reicht nicht aus. Vielmehr müssen<br />

bei der Auswahl eines Schutzschalters z. B. auch Fragen<br />

wie „Funktioniert der Schutzschalter auch über die<br />

gesamte Lebensdauer des Endproduktes ohne Einschränkungen?“,<br />

„Ist er auch so ausgelegt, dass unnötige<br />

Frühauslösungen und damit unnötige Geräte- und<br />

Maschinenausfälle konsequent ausgeschlossen sind?“<br />

und „Sind nicht nur Geräte und Maschinen, sondern<br />

auch ihre Bediener optimal geschützt?“ berücksichtigt<br />

werden.<br />

Überlast- oder Kurzschlussschutz?<br />

Oder beides?<br />

Überlastströme sind Überströme in<br />

einem fehlerfreien Stromkreis. Sie<br />

treten typischerweise auf, wenn Geräte<br />

oder Maschinen kurzzeitig überbeansprucht<br />

bzw. überlastet werden.<br />

Ein Beispiel: Ein Gartenhäcksler blockiert,<br />

weil der Anwender versehentlich<br />

zu starke Äste in den Trichter eingeführt hat. Dagegen<br />

ist ein Kurzschluss ein Überstrom in einem fehlerhaften<br />

Stromkreis. Beispielsweise weil sich im Innern<br />

eines Gerätes ein Kabel gelöst hat und es dadurch<br />

zu einer widerstandslosen Verbindung zwischen den<br />

beiden Polen der Spannungsquelle kommt. Bei der<br />

Schutzschalterauswahl ist daher immer als erstes die<br />

Frage zu beantworten: Soll der Schutzschalter Überlast-<br />

oder Kurzschlussströme absichern oder sogar beides?<br />

Die Antwort hierauf ist wichtig, denn das Funktionsprinzip<br />

eines Schutzschalters bestimmt, welche Art<br />

bzw. Arten von Überströmen abgeschaltet werden<br />

können. So sind thermische Bimetall-Schutzschalter<br />

zwar ideal geeignet für den Überlastschutz, jedoch<br />

aufgrund ihres geringen Schaltvermögens nur sehr bedingt<br />

in der Lage, Kurzschlüsse abzuschalten. Dagegen<br />

sind Schutzschalter mit Magnetauslösern wiederum<br />

ideale Absicherungselemente bei Kurzschlüssen. Denn<br />

sie lösen bei hohen Strömen unverzögert innerhalb<br />

von Millisekunden aus und sorgen so dafür, dass selbst<br />

hohe Überströme keinen Schaden anrichten. Für den<br />

professionellen Überlastschutz dagegen sind sie nicht<br />

geeignet. Neben rein thermischen und rein magnetischen<br />

Schutzschaltern gibt es thermische-magnetische<br />

und hydraulisch-magnetische Schutzschalter für<br />

die kombinierte Absicherung von Überlast- und Kurzschlussströmen<br />

sowie elektronisch-hybride und rein<br />

elektronische Sicherungsautomaten, letztere hauptsächlich<br />

für den Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau<br />

auf der Spannungsebene 24 VDC.<br />

Zusammengefasst also die klare Empfehlung: Legen<br />

Sie zuerst fest, welche Art bzw. Arten von Überströmen<br />

der Schutzschalter absichern soll. So wird die Auswahl<br />

des richtigen Funktionsprinzips anschließend zum Kinderspiel.<br />

Ein professioneller Überstromschutz stellt die<br />

Abschaltung zerstörerischer Überströme zuverlässig<br />

sicher. Dabei soll die Auslösung erst dann erfolgen,<br />

wenn tatsächlich ein Schaden droht. Ist der Schutzschalter<br />

jedoch falsch an die Last angepasst, kann es<br />

56 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


zu nervigen Früh- bzw. Fehlauslösungen<br />

kommen. Um beim Beispiel Gartenhäcksler<br />

zu bleiben: Eine nur<br />

sehr kurze Motorblockierung erwärmt<br />

den Motor zwar, führt aber<br />

zu keinem Schaden. Eine Abschaltung<br />

durch den Schutzschalter wäre<br />

in diesem Fall nicht nur unnötig, sondern<br />

für den Bediener des Häckslers<br />

auch äußerst nervig. Daher die klare Empfehlung:<br />

Passen Sie die Kennlinie des Schutzschalters<br />

bestmöglich an die Grenzkennlinie des zu schützenden<br />

Verbrauchers an. Dies kann durch die Nennstromstärke<br />

des Schutzschalters und/oder seine Kennlinie<br />

erfolgen. Viele Schutzschalterhersteller bieten<br />

hierzu verschiedene Kennlinien für ihre Produkte an. Es<br />

lohnt sich, hier Zeit zu investieren. Denn die Vermeidung<br />

von unnötigen Frühauslösungen schafft zufriedene<br />

Kunden.<br />

Ein- oder zweipolige Absicherung?<br />

Steckdosen in Einphasen-Wechselstromkreisen verfügen<br />

über drei Anschlussklemmen für Phasenleiter,<br />

Neutralleiter und Schutzleiter. Heikel in diesem Trio ist<br />

der Phasenleiter, denn er ist der stromführende Leiter.<br />

Wer ihn berührt, bekommt einen elektrischen Schlag.<br />

Der Neutralleiter liegt dagegen in aller Regel auf Erdpotenzial<br />

und ist daher ungefährlich bei Berührungen.<br />

Vom Schutzleiter geht per Definition keine Gefahr aus.<br />

Ist ein einpoliger Schutzschalter im Einsatz, dann stellt<br />

sich die Frage: Unterbricht er bei Überstrom den Phasen-<br />

oder den Neutralleiter? Die Antwort ist: Das<br />

kommt darauf an. Und zwar darauf, wie der Stecker in<br />

der Dose sitzt. Da der Stecker sich jederzeit um 180°<br />

drehen lässt, wird deutlich, dass es nur eine<br />

50/50-Chance gibt, beim Ausschalten den Phasenleiter<br />

zu unterbrechen. Damit ist ebenfalls klar, dass nur<br />

zweipolige Schutzschalter die stromführenden Phasenleiter<br />

ausnahmslos zuverlässig unterbrechen. Und<br />

so sicherzustellen, dass nach einer Überstromauslösung<br />

Geräte und Maschinen 100% spannungsfrei und<br />

die Betreiber maximal geschützt sind. Raue Umwelteinflüsse<br />

stellen ein großes Risiko für die reibungslose<br />

Funktion von Schutzschaltern dar. Ohne eine passende<br />

Abdichtung können Staub und Flüssigkeiten wie Re-<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Ein Überstromschutz stellt die<br />

Abschaltung zerstörerischer<br />

Überströme sicher. Bei<br />

der Auswahl sind neben<br />

Spannung und Strom weitere<br />

Faktoren zu beachten.<br />

genwasser, Putzmittel oder Blut ungehindert<br />

ins Innere eindringen.<br />

Die Folge sind korrodierte Bimetalle,<br />

verschmutzte Kontakte und<br />

schwergängige Schaltschlösser.<br />

Und dann ist es ungewiss, ob der<br />

nächste Überstrom abgeschaltet<br />

wird. Daher ist bereits bei der Entwicklung<br />

eines Gerätes oder einer Maschine<br />

genau zu analysieren, ob und welche<br />

Art von Abdichtung notwendig ist. Neben der<br />

Festlegung der IP-Schutzart ist vor allem aber ist die<br />

Frage zu beantworten: Ist zusätzlich zum Betätigungsbereich<br />

auch die Einbauöffnung des Schutzschalters<br />

abzudichten? Falls ja, reichen herkömmliche Standard-<br />

PVC-Schutzkappen nicht aus. Die Lösung sind hier<br />

vielmehr Schutzschalter mit Zweifachschutz. Zum Beispiel<br />

Snap-in-Schutzschalter mit Faltenbalgabdichtungen.<br />

Bei der Montage presst sich hier eine umlaufende<br />

Gummilippe automatisch fest an das Gehäuse.<br />

Dies ermöglicht Schutzarten bis IP65. Reicht dies nicht<br />

aus, sind professionelle Aufschraublösungen einzusetzen.<br />

So lassen sich Schutzarten bis IP67 realisieren.<br />

Netzschalter mit Überstromschutz<br />

Entwickler müssen heute auf eine systematische Bauteilereduzierung<br />

achten. Sie ist einer der Schlüssel für<br />

eine kostensparende <strong>Konstruktion</strong>. Zudem bedeuten in<br />

der Regel weniger Bauteile einen Raumgewinn und ermöglichen<br />

so die Konzeption kompakterer Produkte.<br />

Um Entwickler bei der Bauteilereduzierung zu unterstützen,<br />

bieten zahlreiche Schutzschalterhersteller<br />

Kombi-Schutzschalter an. Hierbei handelt es sich um<br />

Überstromschutzschalter, die gleichzeitig als Ein- und<br />

Ausschalter von Geräten, Maschinen und Anlagen dienen.<br />

Ihr Vorteil: Sie reduzieren nicht nur den Montageund<br />

Verkabelungsaufwand spürbar. Auch Dispositionsund<br />

Lagerkosten werden so deutlich verringert. Daher<br />

die klare Empfehlung: Setzen Sie, wann immer möglich,<br />

Kombi-Schutzschalter anstelle von Einzelkomponenten<br />

ein. Und nicht zu vergessen: Weniger Einzelbauteile<br />

bedeuten auch immer weniger Fehlerquellen.<br />

Kombi-Schutzschalter erhöhen somit konsequent die<br />

Gesamtzuverlässigkeit.<br />

(ge)<br />

www.e-t-a.de<br />

Aus 7 mach 1: Beispiel<br />

für eine Bauteilereduzierung<br />

im Falle einer<br />

zweipoligen Absicherung.<br />

Bild: E-T-A<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 57


Bild: Murrstock/stock.adobe.com<br />

Die zunehmende Integrationsdichte in cyberphysikalischen Systemen und die Einbindung über das IoT vernetzter<br />

Services wollen beherrscht werden – Systems Engineering liefert einen Schlüssel dazu.<br />

IM INTERVIEW<br />

Prof. Dr. Matthias Dorfner<br />

und Prof. Dr. Sebastian<br />

Schröter von der HAW<br />

Landshut zur Bedeutung des<br />

Systems Engineering<br />

Systems Engineering adressiert künftige Anforderungen auch in KMU<br />

„Ein Systemmodell<br />

macht Komplexität beherrschbar“<br />

Systems Engineering (SE) ist ein erfolgversprechender Ansatz, die Komplexität moderner<br />

Produkte in den Griff zu bekommen. Gerade auch KMU können angesichts eines stetig steigenden<br />

Softwareanteils und der Einbindung von Serviceaspekten per IoT davon profitieren.<br />

Die Professoren Matthias Dorfner und Sebastian Schröter betonen aber auch die Bedeutung der<br />

Kommunikation unter allen Beteiligten, die ein Systems Engineer fördern könne. An der HAW Landshut fließen<br />

deshalb auch solche Aspekte in das Studium ein.<br />

Interview: Michael Corban, Chefredakteur <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong><br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Kann ein Mittelständler<br />

von Systems Engineering (SE)<br />

profitieren – oder ist das nur etwas für<br />

größere Unternehmen, insbesondere in<br />

der Luft- & Raumfahrt?<br />

Prof. Dr. Matthias Dorfner: Ein Mittelständler<br />

kann profitieren – und sehr<br />

schön zeigt dies beispielhaft der Einsatz<br />

des Model-based Systems Engineering<br />

(MBSE) in einer Projektarbeit des MBSE<br />

Experience Labs hier an der HAW Landshut.<br />

Vier Masterstudenten haben darin<br />

die Vor- und Nachteile des modellbasierten<br />

Arbeitens bei einer Trade-Off-Analyse<br />

zur letzten Meile in der Logistik untersucht.<br />

Das Interessante mit Blick auf die<br />

Methodik ist: Beim MBSE müssen zwar<br />

erst sämtliche System-Bausteine modelliert<br />

werden – gerade in komplexen Projekten<br />

lassen sich anschließend Änderungen<br />

aber viel einfacher durchführen. Und<br />

der Einsatz dieses Ansatzes ist gar nicht<br />

so aufwändig, wie viele meinen – man<br />

kann klein anfangen ohne 20 Jahre lang<br />

Erfahrung mit MBSE haben zu müssen.<br />

Überträgt man das auf die Praxis in mittelständischen<br />

Unternehmen, werden sicher<br />

viele bestätigen, dass gerade der Änderungsaufwand<br />

aufgrund zusätzlicher<br />

Anforderungen oder sich ändernder<br />

Randbedingungen einer der großen Zeitfresser<br />

ist. Mit anderen Worten: Warum<br />

nicht einen Versuch wagen?<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Was steckt hinter<br />

dem MBSE Experience Lab?<br />

Dorfner: Dahinter steht eine Gruppe von<br />

Industrieunternehmen, Beratungs- und<br />

Softwarehäusern sowie Hochschulen, die<br />

das modellbasierte Systems Engineering<br />

aktiv betreiben. Hintergrund ist, dass<br />

ganz generell die zunehmende Integrationsdichte<br />

in cyberphysikalischen Systemen<br />

und die Einbindung von vernetzten<br />

Services die Komplexität heutiger Produkte<br />

dramatisch steigern. MBSE liefert hier<br />

einen ganzheitlichen Ansatz, diese Komplexität<br />

in den Griff zu bekommen. Das<br />

MBSE Experience Lab hat sich daher zum<br />

Ziel gesetzt, den Umgang mit und die<br />

Verbreitung des MBSE zu fördern.<br />

Damit unsere Studierenden die angesprochene<br />

Komplexität und die damit verbundenen<br />

Herausforderungen in der Praxis<br />

kennenlernen, habe ich kurz nach der<br />

Übernahme des Masterstudiengangs Systems<br />

Engineering an der HAW Landshut<br />

deswegen auch eine ‚Projektarbeit in der<br />

Praxis‘ ins Leben gerufen, die im zweiten<br />

Studiensemester über einen Zeitraum von<br />

etwa vier Monaten läuft und von der Auftragsklärung<br />

bis hin zur Abnahme der Er-<br />

58 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Produktentwicklung « METHODEN & TOOLS<br />

gebnisse reicht. Um geeignete Projekte zu<br />

finden, gehe ich gezielt auf Partner aus<br />

der Praxis zu. Das reicht von Herstellern<br />

oder Zulieferern im Automobilbereich bis<br />

hin zu Beratungsfirmen, die sich mit dem<br />

Systems Engineering beschäftigen. Gerne<br />

arbeite ich hier auch mit kleineren Unternehmen<br />

zusammen. Dieser Aufgabe widme<br />

ich mich übrigens inzwischen auch<br />

nicht mehr alleine, sondern seit Oktober<br />

2021 zusammen mit meinem Kollegen<br />

Prof. Dr. Sebastian Schröter.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Dann an Sie, Prof.<br />

Schröter, gerne mit Blick auf Ihr Aufgabengebiet<br />

die Frage, welche Rolle speziell<br />

die Software künftig in Produkten<br />

und damit beim Systems Engineering<br />

spielen wird?<br />

Prof. Dr. Sebastian Schröter: Die Themen<br />

System und Software werden sich in<br />

Zukunft sehr stark ergänzen müssen –<br />

wobei nicht die Frage ist, ob System oder<br />

Software hier sozusagen die Nase vorn<br />

haben. Vielmehr müssen beide parallel<br />

entwickelt werden und wirklich ineinander<br />

greifen. Das jetzt hier an der HAW<br />

Landshut umzusetzen, ist eine sehr spannende<br />

Aufgabe.<br />

Wichtig ist in diesem Zusammenhang zu<br />

verstehen, dass wir bislang bei Software<br />

eher immer IT-Systeme wie etwa Internetanwendungen<br />

vor Augen haben, die<br />

auf standardisierter Hardware laufen. Je<br />

eher aber Software Teil eines Produktes<br />

ist – und damit auf spezieller Hardware<br />

läuft – desto eher kommt es eben auf diese<br />

parallele Entwicklung von System und<br />

Software an.<br />

Dorfner: Passend dazu möchte ich ergänzen,<br />

dass wir eine der wenigen Hochschulen<br />

sind, an denen der Studiengang Systems<br />

Engineering an einer Informatikfakultät<br />

aufgesetzt ist – schon seit über<br />

zehn Jahren. Das vom Kollegen Schröter<br />

angesprochene Zusammenwirken von<br />

System und Software stand damals zwar<br />

noch nicht im Vordergrund, erleichtert<br />

jetzt aber die Ausbildung der Studierenden.<br />

Schon heute lässt sich ja erkennen,<br />

dass sich der Anteil der Software-Codezeilen<br />

in Fahrzeugen in den letzten zehn<br />

Jahren mindestens verzehnfacht hat.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Wer baut denn<br />

künftig zum Beispiel Autos – die klassischen<br />

OEMs oder große IT-Konzerne wie<br />

Apple oder Google?<br />

Schröter: Die Frage ist offen und die Beantwortung<br />

hängt davon ab, wie sich die<br />

Unternehmen weiterentwickeln. Nach<br />

wie vor verlangen gerade Autos aber noch<br />

sehr viel echte ‚Hardware‘ – hier liegt bis<br />

hin zur Fertigungstechnik das Kern-<br />

Know-how der Automobilhersteller. Das<br />

wird sicher eine ganze Zeit lang noch so<br />

bleiben – zumal dieses Kern-Know-how<br />

mit Software erstmal nichts zu tun hat.<br />

Bild: Dorfner<br />

Prof. Dr. Matthias Dorfner, Studiengangsleiter<br />

Systems Engineering, HAW Landshut<br />

»Beim MBSE müssen zwar erst<br />

sämtliche System-Bausteine<br />

modelliert werden – gerade<br />

in komplexen Projekten<br />

lassen sich anschließend<br />

Änderungen aber viel<br />

einfacher durch führen.<br />

Und der Einsatz dieses<br />

Ansatzes ist gar nicht so<br />

aufwändig – warum nicht<br />

einen Versuch wagen?«<br />

Dorfner: Aber es verändert sich – etwa<br />

beim Thema Fahrverhalten. Das setzt natürlich<br />

ein funktionierendes Fahrwerk voraus,<br />

aber per Software lassen sich die<br />

Fahrwerkseigenschaften bereits signifikant<br />

beeinflussen beziehungsweise steuern.<br />

Schröter: Die Optimierung genau dieser<br />

Fähigkeit – Funktionalitäten im Zusammenspiel<br />

von Mechanik, Hardware und<br />

Software auszuprägen – ist Systems Engi-<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 59


METHODEN & TOOLS » Produktentwicklung<br />

neering. Aus meiner Sicht ist das ein wesentlicher<br />

Faktor, der darüber entscheidet,<br />

was die Antwort auf Ihre Frage sein wird.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Lassen Sie uns etwas<br />

prinzipieller auf das Systems Engineering<br />

generell eingehen. Gilt aus Ihrer Sicht<br />

auch die Devise, dass es dabei zunächst<br />

um die Methodik geht – und nachfolgend<br />

erst um entsprechende Tools?<br />

Dorfner: Beim Systems Engineering geht<br />

es zunächst um ein systematisches Vorgehen,<br />

das heißt einen ganzheitlichen Ansatz<br />

mit Fokus auf der Konzeptionsphase<br />

unter Berücksichtigung des gesamten<br />

Systemlebenszyklus. Schaue ich mir das<br />

eingangs erwähnte Projekt zur Trade-Off-<br />

Analyse zur letzten Meile in der Logistik<br />

an, ging es dabei um den Vergleich verschiedener<br />

Lösungsalternativen für die<br />

letzte Meile in der Logistik. Die Studierenden<br />

mussten sich also zunächst genau<br />

überlegen, wie sie vorgehen. Heraus kam<br />

dann der Ansatz, diese Lösungsalternativen<br />

mittels Model-based Systems Engineering<br />

und Excel einander gegenüberzustellen.<br />

Gerade beim MBSE hingegen ist<br />

das verwendete Werkzeug beziehungsweise<br />

Tool neben der Sprache/Notation<br />

und der Entwicklungsmethode ein wesentlicher<br />

Stellhebel, da je nach Tool unterschiedliche<br />

Funktionalitäten angeboten<br />

und unterstützt werden. Die zu wählende<br />

Sprache, die Methode und das Tool sind<br />

somit immer als Dreiklang zu betrachten.<br />

Schröter: Beim Aufsetzen eines neuen<br />

Projekts lohnt es sich definitiv, sich am<br />

Anfang Zeit für die Fragestellung zu nehmen<br />

– wieviel Systems Engineering wird<br />

benötigt? Dabei zu hinterfragen, welche<br />

Themen kritisch sind und wie komplex das<br />

Projekt ist, vermeidet proaktiv eine Reihe<br />

von Folgeproblemen. Dafür muss man<br />

nicht zwingend ein komplettes Systems-<br />

Engineering-Projekt aufbauen. Erkenne ich<br />

beispielsweise, dass mein System ein kritisches<br />

Sicherheitselement beinhaltet, ist<br />

ein möglicher Lösungsansatz, speziell dafür<br />

ein Systemmodell aufzubauen. Damit<br />

lassen sich dann die Sicherheitsanalysen<br />

viel einfacher durchführen und eine Lösung<br />

für dieses Element finden – proaktiv.<br />

»Je eher Software Teil<br />

eines Produktes ist – und<br />

damit auf spezieller<br />

Hardware läuft – desto<br />

eher kommt es auf die<br />

parallele Entwicklung von<br />

System und Software an.«<br />

Bild: Schröter<br />

Prof. Dr. Sebastian Schröter, Professor für Systems<br />

und Software Engineering, HAW Landshut<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Als Maschinenbauer<br />

könnte ich also sagen, dass der wichtigste<br />

Schritt zu Beginn ist, die Erfahrung<br />

aus abgewickelten Projekten zu<br />

nutzen und im Team zunächst die relevanten<br />

Knackpunkte zu erkennen – bevor<br />

ich dann Teilprobleme gezielt per<br />

Systems Engineering adressiere?<br />

Dorfner: Das setzt voraus, dass ein entsprechendes<br />

Projekt-Management – als<br />

Teildisziplin des Systems Engineering –<br />

existiert. Erst dann kann ich das in jeder<br />

Entwicklung steckende Risiko besser einschätzen<br />

und beherrschen. Genau an dieser<br />

Stelle macht sich ja die bereits angesprochene<br />

zunehmende Komplexität –<br />

hervorgerufen durch die zunehmende Integrationsdichte<br />

in cyberphysikalischen<br />

Systemen und die Einbindung von vernetzten<br />

Services – bemerkbar. Mit anderen<br />

Worten: Je komplexer und multidisziplinärer<br />

ein System schlussendlich ist<br />

beziehungsweise wird, desto mehr kann<br />

auch ein KMU vom Systems Engineering<br />

profitieren. Nur so lässt sich die steigende<br />

Zahl der erforderlichen Disziplinen zusammenführen.<br />

Übertragen auf den Maschinen-<br />

und Anlagenbau bedeutet das,<br />

sich zunächst zu überlegen, wo die Grenzen<br />

des zu betrachtenden Systems liegen<br />

und über welche Schnittstellen es kommuniziert.<br />

Darauf kann dann das methodische<br />

Vorgehen aufsetzen.<br />

Schröter: Systems Engineering hilft vor<br />

allem auch dabei, neue Themen mit zu<br />

beherrschen. Ein sehr schönes Beispiel<br />

dafür ist eine klassische Kaffeemaschine.<br />

Anforderungen bei der Entwicklung waren<br />

dabei zunächst die Robustheit über<br />

den Lebenszyklus hinweg und eine kostengünstige<br />

Herstellung. Das ließ sich<br />

aber nicht in einer Disziplin lösen,<br />

schließlich musste ja Wasser erhitzt und<br />

der Kaffee warm gehalten werden. Es<br />

mussten also mehrere Disziplinen wie die<br />

Elektrotechnik für die Auslegung der<br />

Heiz elemente oder auch die Fluidtechnik<br />

zum Transport des Wassers in der Maschine<br />

zusammengeführt werden, um das gewünschte<br />

Systemverhalten zu erzeugen.<br />

Am Beispiel der Kaffeemaschine klingt das<br />

trivial – die Physik mit Elektrotechnik und<br />

Fluidtechnik zu verbinden, ist ja überschaubar.<br />

So überschaubar, dass ein gewiefter<br />

Elektrotechniker auch die Fluidtechnik<br />

durchschauen konnte. Genau das<br />

aber ändert sich bei heutigen Produkten –<br />

zumal denen mit steigendem Softwareanteil.<br />

Damit wird es immer schwieriger, das<br />

Produkt zur Gänze zu durchblicken, so<br />

dass immer mehr Menschen mit ihrem<br />

ganz spezifischen Domänenwissen beteiligt<br />

sein müssen. In diesem Sinne hilft<br />

Systems Engineering, neue Themen zu bewältigen<br />

– und ist mehr und mehr eine<br />

Voraussetzung, um sehr komplexe Produkte<br />

wie etwa ein modernes Bearbeitungszentrum<br />

zu überblicken und damit zu beherrschen.<br />

Auch eine modernere ‚smarte‘<br />

Kaffeemaschine beinhaltet heute ja eine<br />

Softwaresteuerung der einzelnen Subsysteme<br />

– was mehr Möglichkeiten eröffnet,<br />

die Komplexität aber eben erhöht hat.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Ist das auch eine<br />

Erklärung dafür, dass speziell das modellbasierte<br />

oder Model-based Systems<br />

Engineering – kurz MBSE – so an Bedeutung<br />

gewinnt?<br />

60 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


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Dorfner: Exakt – mit dem MBSE entsteht<br />

eben dieses ‚Systemmodell‘, das die Verbindung<br />

der einzelnen Subsysteme und<br />

damit letztlich auch der beteiligten Disziplinen<br />

schafft. Einen ähnlichen Ansatz<br />

verfolgen Informatiker schon länger, für<br />

Maschinenbauer ist das aber zukünftig sicherlich<br />

auch ein Weg, innovative Projekte<br />

zum Erfolg zu bringen. Der modellbasierte<br />

Ansatz mit einem zentralen Systemmodell<br />

bietet zudem eine gute Möglichkeit, auch<br />

über Organisationsgrenzen hinweg als<br />

‚Sprachmedium‘ zu dienen, um die Kommunikation<br />

zwischen allen Beteiligten zu<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>: Welche Voraussetzungen<br />

bringt denn ein guter Systems<br />

Engineer idealerweise mit?<br />

Dorfner: Sicherlich ein ausgeprägtes Abstraktionsvermögen,<br />

welches das Denken in<br />

Systemen erleichtert. Wichtig ist auch die<br />

Bereitschaft, mit einer gewissen Unsicherheit<br />

umgehen zu können. Ich definiere<br />

zwar vorab Anforderungen, aber wie sich<br />

diese schlussendlich am besten umsetzen<br />

lassen, kann ich zu Beginn nur schwer abschätzen.<br />

Für viele unserer Studierenden<br />

ist das in der Tat eine Herausforderung.<br />

Schröter: Hinzu kommt dann die Bereitschaft,<br />

für ein solchermaßen definiertes<br />

System auch die Verantwortung zu übernehmen.<br />

Dazu gehört natürlich auch einiges<br />

an Erfahrung – man muss sozusagen<br />

den Maschinenraum auch einmal gesehen<br />

haben und in die Tiefe der Technik eingestiegen<br />

sein; bis hin zur Beschäftigung mit<br />

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METHODEN & TOOLS » Produktentwicklung<br />

Schaltschrankbauer KBB nutzt konsequent neue Tools und Funktionen<br />

Variantenkonstruktion deutlich<br />

vereinfacht<br />

Gerade bei der Entwicklung und Fertigung komplexer Schaltanlagen für anspruchsvolle Kunden<br />

aus dem Sondermaschinenbau kann eine Engineering-Plattform wertvolle Unterstützung<br />

bieten, um im Wettbewerb zu bestehen. Das <strong>Konstruktion</strong>sbüro Becker (KBB) in Augsburg<br />

setzt dazu die Eplan Plattform ein. Diese wird aber immer wieder um zusätzliche Tools und<br />

Funktionen erweitert – zuletzt eBuild für die Variantenkonstruktion.<br />

KBB plant Schaltschränke auf Basis der Schaltplandaten aus Eplan Electric P8 in Eplan Pro Panel. Aus dem 3D-Modell lassen sich auch die Daten<br />

für das automatisierte Fräsen sowie Produktionsdaten für die Einzeladerkonfektionierung ableiten.<br />

Bild: KBB<br />

Stückzahl Eins ist für das familiengeführte <strong>Konstruktion</strong>sbüro<br />

Markus Becker (KBB) in Augsburg<br />

– mit Markus Becker in erster und Florian Becker in<br />

zweiter Generation – eher der Normalfall. Zu den<br />

Kunden gehört zum Beispiel ein Hersteller von Hubbühnen<br />

für die Wartung von Zügen und Straßenbahnen.<br />

„Bei diesen Anlagen ist die Elektro- und Steuerungstechnik<br />

in dezentraler Bauweise ausgeführt,<br />

das heißt in mehrere Klemmenkästen aufgeteilt“, berichtet<br />

Florian Becker. „Andere Kunden stellen Anlagen<br />

für die Absaugung von Motorabgasen, Servopressen,<br />

Misch- und Mahlanlagen sowie Windenantriebe<br />

für den Bühnenbau her – und fast immer handelt<br />

es sich um klassische Sondermaschinenbauer.“<br />

Für die Projektierung der oft sehr komplexen Elektrotechnik<br />

setzt KBB die Eplan Plattform der Eplan<br />

GmbH & Co. KG aus Monheim am Rhein ein. Denn im<br />

Wettbewerb der <strong>Konstruktion</strong>sbüros und Schaltschrankbauer<br />

behaupten sich die Augsburger unter<br />

anderem durch schnelles und termintreues Abarbeiten<br />

der Aufträge – und durch die konsequente Nutzung<br />

von Innovationen. „Weil wir Ingenieure mit Leidenschaft<br />

sind, testen, prüfen und erproben wir<br />

gern“, betont Florian Becker. „Wenn Eplan etwa Testversionen<br />

mit neuen Funktionalitäten zur Verfügung<br />

stellt, probieren wir das aus – vor allem daraufhin, ob<br />

uns die neuen Features die Arbeit erleichtern.“<br />

62 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Vereinfachte Varianten konstruktion<br />

mit eBuild<br />

Eine richtungs- und zukunftsweisende Weiterentwicklung<br />

der Eplan Plattform hat sich KBB mit der<br />

Nutzung der Cloud-Funktionen erschlossen. Das primäre<br />

Ziel war hier die Vereinfachung der Variantenkonstruktion.<br />

So wird bereits auch Eplan eBuild für<br />

die <strong>Konstruktion</strong> von Varianten und Wiederholkomponenten<br />

eingesetzt. Neben der Arbeitserleichterung<br />

überzeugt aus Sicht der KBB-Elektrokonstrukteure<br />

auch das Bezahlmodell. „Wir bezahlen jährlich für einen<br />

Lizenz-Token, losgelöst von der Hardware und<br />

davon, wer die Software nutzt. Das ist fair.“<br />

Warum die Vereinfachung dieser Aufgabe für KBB<br />

hohen Nutzwert hat, erklärt sich beispielhaft anhand<br />

eines konkreten Projektes. Bei einer Wartungs-Hubbühne<br />

für Züge mussten nahezu 200 Unterstationen<br />

und Unterverteilungen (Klemmenkästen) geplant<br />

werden. Die Klemmenkästen sind zwar ähnlich, aber<br />

fast nie gleich. „Mit eBuild können wir ganz einfach<br />

eine Grundkonstellation festlegen, die wir an die<br />

konkrete Anforderung, zum Beispiel die Leistung der<br />

Antriebe oder die Position der Schaltbox im Verteilernetz,<br />

anpassen“, erläutert Florian Becker. Das ist zwar<br />

eher ein ‚Nebeneffekt‘, aus Sicht der KBB-Elektroplaner<br />

aber ein ganz entscheidender: „Für die Variantenkonstruktion<br />

stellt eBuild sehr praktische Software-Tools<br />

bereit, die diese Aufgabe extrem erleichtern.“<br />

Neu für die Becker-Konstrukteure ist auch die Nutzung<br />

der Viewing-Funktion in Eplan eView. „Wir nutzen<br />

diese Funktion überwiegend als internen Feedback-Kanal:<br />

Die Kollegen können zum Beispiel Kom-<br />

Florian Becker (rechts) und Tim Flinspach haben die Nutzung<br />

mehrerer neuer Funktionen und Tools der Eplan Plattform realisiert.<br />

Interesse haben sie auch am Augmented-Reality-Add-on<br />

von eView, mit dem sich der Service vor allem bei Anlagen im<br />

Ausland schnell ein Bild von der Lage machen kann.<br />

mentare und Notizen einfügen, Freigaben erteilen<br />

und dabei auch externe Mitarbeiter einbinden“, fährt<br />

Florian Becker fort. „Das sorgt für einen ebenso einfachen<br />

wie strukturierten Workflow.“ Praktisch ist<br />

auch die Nutzung vor Ort, während der Installation<br />

und Inbetriebnahme: „Weil eView auch auf dem Tablet<br />

funktioniert, können die Kollegen auf der Baustelle<br />

mit dem Stift Notizen und Anmerkungen in die<br />

Dokumente einfügen. Das verbessert den Informationsfluss.“<br />

Ein weiterer Vorteil: Das Tool ist kostenlos.<br />

Einstieg in die automatisierte<br />

Fertigung von Schaltboxen<br />

Weil das <strong>Konstruktion</strong>s-Team von KBB stets gut ausgelastet<br />

ist, traf es sich gut, dass Tim Flinspach als<br />

Bild: KBB<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 63


METHODEN & TOOLS » Produktentwicklung<br />

Arthur Kinder optimiert die zeitsparende In-house-Konfektionierung. Die<br />

neue Einzeladerkonfektionierung und -beschriftung bezieht ihre Daten aus<br />

Eplan Pro Panel.<br />

Bild: KBB<br />

Mit Eplan eBuild für die <strong>Konstruktion</strong> von Varianten und Wiederholkomponenten<br />

wird auch die Erstellung von Schaltplänen in Eplan Electric P8<br />

beschleunigt.<br />

Bild: KBB<br />

Werksstudent seine Bachelor-Arbeit über die Implementierung<br />

der neuen Eplan Funktionen geschrieben<br />

hat. Seit dem Abschluss des Studiums verstärkt er<br />

das KBB-Team und betreut die Umsetzung der Projekte.<br />

Eines der Projekte betrifft den Schaltschrankbau.<br />

„Wir fertigen sehr viele kleinere Klemmenkästen und<br />

Unterverteilungen aus Kunststoff“, sagt dazu Florian<br />

Becker. „Diesen Schritt haben wir jetzt automatisiert,<br />

indem wir eine Fräsanlage angeschafft haben und<br />

die Fräsdaten in Eplan Pro Panel generieren.“ Das<br />

funktioniert in der Praxis hervorragend und erleichtert<br />

tatsächlich die Arbeit in der Fertigung: „Wir<br />

müssen die Ausschnitte für Displays und Bedienelemente<br />

nicht mehr manuell aussägen. Das spart Zeit,<br />

und die Gehäuse sehen auch besser aus.“<br />

Neben der Fräsanlage hat KBB auch eine Anlage für<br />

die Konfektionierung und Beschriftung von Einzeladern<br />

angeschafft. Im Shopfloor des <strong>Konstruktion</strong>sbüros<br />

ist Arthur Kinder damit beschäftigt, die Fahrweise<br />

der Anlage zu optimieren: „Wir arbeiten noch<br />

an der Farbauswahl, um eine optimale Lesbarkeit zu<br />

erzeugen. Im Moment exportieren wir die Kabelliste<br />

aus Eplan mit allen relevanten Informationen wie<br />

Länge, Querschnitt und Bedruckung noch in eine Excel-Liste.<br />

Demnächst wird die Anlage aber direkt die<br />

Daten aus Eplan Pro Panel nutzen.“<br />

Verdrahten ohne Schaltplan<br />

Ein weiteres aktuelles Optimierungsprojekt betrifft<br />

die Verdrahtung der Schaltschränke und Klemmenkästen.<br />

Hier wird nun konsequent Eplan Pro Panel<br />

genutzt, was zur Folge hat, dass die Mitarbeiter in<br />

der Fertigung ohne Schaltplan verdrahten können –<br />

und dass die Leitungslängen immer passen, ohne<br />

große Sicherheitszugaben. Florian Becker: „Gerade<br />

bei Arbeitsbühnen-Anlagen für Schienenfahrzeuge<br />

von bis zu 400 m Länge ist der Kabelanteil sehr hoch.<br />

Früher haben wir vor Ort mit Kabeltrommeln gearbeitet.<br />

Jetzt liefern wir abgelängte, konfektionierte<br />

und beschriftete Leitungen. Das spart Zeit und hilft,<br />

Fehler zu vermeiden.“<br />

Eher unüblich war es für Florian Becker, bei den beschriebenen<br />

Projekten Consulting-Unterstützung von<br />

Eplan in Anspruch zu nehmen. „Eigentlich erarbeiten<br />

wir uns das nötige Wissen selbst, mit Hilfe von Videos<br />

und Foren. Hier aber war das Consulting wirklich<br />

hilfreich und empfehlenswert. Es hat uns ein tieferes<br />

Verständnis vermittelt und zu manchem Aha-<br />

Effekt geführt.“<br />

Für die kommenden Monate haben sich die Verantwortlichen<br />

weitere Projekte vorgenommen: „Wir<br />

werden die Aderkonfektionierung weiter verbessern,<br />

in Richtung Smart Wiring. Und wir werden uns mit<br />

dem Augmented-Reality-Add-on von eView beschäftigen.<br />

Es bietet das Potenzial, den Service vor allem<br />

bei Anlagen im Ausland zu vereinfachen, weil wir uns<br />

zumindest im ersten Schritt per AR ein Bild von der<br />

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64 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


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INSERENTENVERZEICHNIS<br />

IMPRESSUM<br />

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Verl 68<br />

Conta-Clip Verbindungstechnik GmbH, Hövelhof 31<br />

Deutsche Messe AG, Hannover 9<br />

Easyfairs GmbH Büro Stuttgart, Stuttgart 47<br />

EJOT SE & Co.KG, Bad Berleburg 53<br />

ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH, Bietigheim-Bissingen 5<br />

ENEMAC Ges.für Energie-u. Maschinentechnik mbH, Kleinwallstadt 33<br />

Framo Morat GmbH & Co.KG, Eisenbach 16<br />

Getriebebau NORD GmbH & Co. KG, Bargteheide 15<br />

Gutekunst & Co. KG, Metzingen 45<br />

Herbert Hänchen GmbH, Ostfildern 17<br />

Höhl & Westhoff GmbH, Wuppertal 61<br />

KÖBO GmbH & Co. KG, Wuppertal 11<br />

maxon motor GmbH, München 2<br />

MEGATRON Elektronik GmbH & Co. KG, Putzbrunn 33<br />

Metrofunkkabel-Union GmbH, Berlin 67<br />

MICRO-EPSILON-MESS- TECHNIK GmbH & Co. KG, Ortenburg 3<br />

Nabtesco Precision Europe GmbH, Düsseldorf 41<br />

norelem Normelemente KG, Markgröningen 25<br />

Oswald Elektromotoren GmbH, Miltenberg 13<br />

F.H. Papenmeier GmbH & Co. KG, Schwerte 59<br />

Profilscope Schienen und Profile GmbH, München 33<br />

P.E. Schall GmbH und Co. KG, Frickenhausen 39<br />

Servotecnica GmbH, Raunheim 29<br />

Siegfried Skarke Ventilsysteme, Rimbach 61<br />

STEGO – Elektrotechnik GmbH, Schwäbisch Hall 63<br />

VEGA Grieshaber KG, Schiltach 7<br />

Weidmüller GmbH & Co. KG, Detmold 21<br />

VORSCHAU<br />

ELEKTROMOTOREN<br />

DC-Kleinstantriebe von Faulhaber sorgen in einem<br />

Pollenmonitoringsystem dafür, dass die Daten für<br />

Vorhersagen zeitnah zur Verfügung stehen.<br />

LINEARTECHNIK<br />

Campetella Robotic Center nutzt NSK-Lineartechnik<br />

für die <strong>Konstruktion</strong> von Robotern<br />

SENSOREN & MESSTECHNIK<br />

Mit dem Radarsensor Vegapuls 6X läutet<br />

Vega eine neue Füllstand-Ära ein.<br />

Bild: Faulhaber<br />

ISSN 1612–7226<br />

Herausgeberin: Katja Kohlhammer<br />

Verlag: Konradin-Verlag<br />

Robert Kohlhammer GmbH,<br />

Ernst-Mey-Straße 8,<br />

70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany<br />

Geschäftsführer: Peter Dilger<br />

Verlagsleiter: Peter Dilger<br />

Redaktion:<br />

Chefredakteur:<br />

Dipl.-Ing. Michael Corban (co),<br />

Phone + 49 711 7594–417<br />

Ernst-Mey-Straße 8,<br />

70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany<br />

Stellvertretende Chefredakteure:<br />

Dipl.-Ing. Andreas Gees (ge), Phone +49 711 7594–293;<br />

Johannes Gillar (jg), Phone + 49 711 7594–431<br />

Korrespondent:<br />

Nico Schröder M.A. (sc), Phone +49 170 6401879<br />

Redakteure:<br />

Dr.-Ing. Ralf Beck (bec), Phone +49 711 7594–424;<br />

Evelin Eitelmann (eve), Phone +49 711 7594–4653;<br />

Bettina Tomppert (bt), Phone +49 711 7594–286<br />

Redaktionsassistenz:<br />

Carmelina Weber<br />

Phone +49 711 7594–257, Fax: –1257<br />

carmelina.weber@konradin.de<br />

Layout:<br />

Helga Nass, Phone +49 711 7594–278<br />

Laura Gehring, Phone +49 711 7594–237<br />

Gestaltungskonzept:<br />

Katrin Apel<br />

Gesamtanzeigenleiter:<br />

(Verantwortlich für den Anzeigenteil:)<br />

Andreas Hugel,<br />

Phone +49 711 7594–472<br />

E-Mail: andreas.hugel@konradin.de<br />

Auftragsmanagement:<br />

Andrea Haab, Phone +49 711 7594–320<br />

E-Mail: andrea.haab@konradin.de<br />

Leserservice:<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>,<br />

Phone +49 711 7252–209<br />

E-Mail: konradinversand@zenit-presse.de<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> erscheint monatlich und wird kostenlos<br />

nur an qualifizierte Empfänger geliefert.<br />

Bezugspreise: Inland 84,90 € inkl. Versandkosten und MwSt.;<br />

Ausland: 84,90 € inkl. Versandkosten.<br />

Einzelverkaufspreis: 8,49 € inkl. MwSt., zzgl. Versandkosten.<br />

Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals vier<br />

Wochen zum Ende des ersten Bezugsjahres gekündigt<br />

werden. Nach Ablauf des ersten Jahres gilt eine<br />

Kündigungsfrist von jeweils vier Wochen zum Quartalsende.<br />

Auslandsvertretungen:<br />

Großbritannien: Jens Smith Partner ship, The Court, Long<br />

Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone 01256<br />

862589, Fax 01256 862182, E-Mail: jsp@trademedia.info<br />

USA: TD.A. Fox Advertising Sales, Inc.,<br />

Detlef Fox, 5 Penn Plaza, 19th Floor, New York, NY 10001,<br />

Phone +1 212 8963881, Fax +1 212 6293988,<br />

detleffox@comcast.net<br />

Druck: Konradin Druck,<br />

Kohlhammerstraße 1–15,<br />

70771 Leinfelden-Echterdingen,<br />

Printed in Germany<br />

© 2022 by Konradin-Verlag<br />

Robert Kohlhammer GmbH, Leinfelden-Echterdingen.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> 05/2022 erscheint am 23.05.2022<br />

EDA<br />

66 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022


Die DNA von Metrofunk<br />

sichert bei Hitze<br />

und Geschwindigkeit<br />

Metrofunk Kabel-Union GmbH<br />

Lepsiusstraße 89, D-12165 Berlin, Tel. 030 79 01 86 0<br />

info@metrofunk.de – www.metrofunk.de<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022 67


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kontaktlos, intelligent!<br />

Freie 2D-Produktbewegung mit bis zu 6 Freiheitsgraden<br />

Schwebende<br />

Planarmover<br />

kg<br />

360°<br />

5°<br />

Skalierbare<br />

Nutzlast<br />

360°<br />

Rotation<br />

Kippen<br />

um bis zu 5°<br />

Heben<br />

um bis zu 5 mm<br />

Dynamisch<br />

mit bis zu 2 m/s<br />

XPlanar eröffnet neue Freiheitsgrade im Produkthandling: Frei schwebende Planarmover bewegen<br />

sich über individuell angeordneten Planarkacheln auf beliebig programmierbaren Fahrwegen.<br />

Individueller 2D-Transport mit bis zu 2 m/s<br />

Bearbeitung mit bis zu 6 Freiheitsgraden<br />

Transport und Bearbeitung in einem System<br />

Verschleißfrei, hygienisch und leicht zu reinigen<br />

Beliebiger Systemaufbau durch freie Anordnung der Planarkacheln<br />

Multi-Mover-Control für paralleles und individuelles Produkthandling<br />

Voll integriert in das leistungsfähige PC-basierte Beckhoff-Steuerungssystem<br />

(TwinCAT, PLC IEC 61131, Motion, Measurement, Machine Learning, Vision, Communication, HMI)<br />

Branchenübergreifend einsetzbar: Montage, Lebensmittel, Pharma, Labor, Entertainment, …<br />

Scannen und<br />

XPlanar direkt im<br />

Einsatz erleben<br />

68 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong> » 04 | 2022

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