Der Konstrukteur 10/2022
Der Konstrukteur 10/2022
Der Konstrukteur 10/2022
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<strong>10</strong><br />
19073<br />
Oktober <strong>2022</strong><br />
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AM PULS DER TECHNIK<br />
INTELLIGENTE KUPPLUNG<br />
Smart in die Zukunft: mit Echtzeitdaten<br />
direkt im Antriebsstrang<br />
<strong>Der</strong><strong>Konstrukteur</strong>.de
EDITORIAL<br />
SECURITY BY DESIGN<br />
Für die tägliche Zusammenarbeit von Mensch und Maschine<br />
ist ein durchdachtes und passgenaues Sicherheitskonzept<br />
das A und O. Um die funktionale Sicherheit von Maschinen<br />
und Anlagen zu gewährleisten, sollten bereits in ihrem<br />
Entstehungsprozess – also während der Entwicklung – Sicherheitsfunktionen<br />
mitkonstruiert werden. Aber nicht nur der<br />
Schutz vor mechanischen Ausfällen und Personenschäden<br />
muss sichergestellt sein, auch die IT-Sicherheit von vernetzten<br />
Maschinen und Anlagen spielt in der Zeit von vermehrt<br />
auftretenden Hackerangriffen eine immer größere Rolle.<br />
Wird bei der Entwicklung von Hard- und Software von Anfang<br />
an darauf geachtet, die Systeme frei von Schwachstellen<br />
und unempfindlich gegen Attacken zu konzipieren, dann<br />
spricht man von Security by Design. Dieser ursprünglich aus<br />
der IT kommende Ansatz wird für die Planung industrieller<br />
Anlagen- und automatisierter Fertigungsprozesse zunehmend<br />
wichtiger. Denn auch der Schutz vor Cyberangriffen gewährleistet<br />
den sicheren Betrieb von Maschinen und somit den<br />
Schutz von Mitarbeitern.<br />
Ein perfektes Zusammenspiel von Mensch<br />
und Maschine, das ist die Basis all unseres<br />
Schaffens.<br />
Mit größter Leidenschaft und Gefühl für das<br />
größte und das kleinste Ganze heben unsere<br />
Ingenieure die Sumitomo Drive Technologies<br />
DNA mit der Aktuator-Produktfamilie TUAKA<br />
auf das nächste Level.<br />
Willkommen TUAKA. Willkommen Zukunft.<br />
Wie individuelle Systemlösungen aus einer Hand mit<br />
sicherheitsgerichteter Steuerungstechnik entstehen, erfahren<br />
Sie in unserem Special zum Thema Maschinensicherheit<br />
ab Seite 76. Wer gerne tiefer in die Welt der Automatisierung<br />
einsteigen möchte, kann sich ab Seite <strong>10</strong> über Neuheiten<br />
und Trends zur SPS <strong>2022</strong> informieren.<br />
Lesen Sie DER KONSTRUKTEUR auch in unserer digitalen<br />
Version unter digital.derkonstrukteur.de<br />
Ihre<br />
Inga Ronsdorf<br />
Redakteurin<br />
i.ronsdorf@vfmz.de<br />
BESUCHEN SIE UNS<br />
HALLE 3 · STAND 362
INHALT<br />
06<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
03 Editorial: Security by Design<br />
06 DER KONSTRUKTEUR persönlich:<br />
Christian Großmann, Phoenix Contact, Blomberg<br />
08 Konstruktion 2030: Sensortechnik für bessere Prozesse<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
12<br />
MESSE SPS<br />
<strong>10</strong> SPS <strong>2022</strong>: Hier trifft sich das Who’s who<br />
der Automatisierungstechnik<br />
12 Optische Sensoren: Messen mit mehr Präzision<br />
16 „Wiegand Harvester“ ebnet neue Wege in<br />
die vernetzte IoT-Welt<br />
18 Blechbiegen: Von der Vision zur Realität<br />
20 Engineering: Automatisiert und effizient<br />
ANTRIEBSTECHNIK<br />
26 Getriebemotoren: Erschütterungen standhalten<br />
28 Energieeffiziente E-Motoren<br />
32 INTERVIEW<br />
Nachhaltige Wälzlager – Ralf Petersen, Manager<br />
Industrial Bearings bei der NSK Deutschland GmbH<br />
34 Hydraulische Drehantriebe: Kraftvolles Schwenken –<br />
auch auf engem Raum<br />
38 Kugelgewindetriebe: Auf dem Weg zur E-Mobility<br />
40 Antriebskomponenten: Eine runde Sache<br />
44 Elektromotoren: Lösungen für mehr Energieeffizienz<br />
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
46 TITELSTORY<br />
Kupplungen: Auf dem Prüfstand<br />
50 Kappen und Stopfen für Sicherheit im E-Auto<br />
52 Flüssigkeitskühlkörper: <strong>Der</strong> Wärme eine Abfuhr erteilen<br />
54 Know-how-Support für Federn und Ringe<br />
88<br />
WERKSTOFF- & VERBINDUNGSTECHNIK<br />
58 Druckmessfolien: So wird Druck sichtbar<br />
60 Messe K <strong>2022</strong>: Klimaschutz, Kreislaufwirtschaft<br />
und Digitalisierung<br />
62 Innovationsschub für Drehdurchführungen<br />
64 Nachhaltig konstruieren mit Hochleistungskunststoffen<br />
4 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
68 Effiziente Infrarot-Wärme für neuartige<br />
Verbundwerkstoffe<br />
70 Mehr Nachhaltigkeit für Carbon-Bauteile<br />
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
72 CAD-Software: Teamwork par excellence<br />
SPECIAL<br />
MASCHINENSICHERHEIT<br />
76 Sicherheitssysteme: Ans Ganze denken<br />
80 KLARTEXT<br />
Smarte Sicherheit<br />
82 Action! Strukturdämpfer an Filmsets<br />
86 Schutztürlösungen: Zugang nach Maß<br />
SERVICE<br />
90 Impressum<br />
91 Vorschau<br />
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76<br />
TITELBILD<br />
R+W Antriebselement<br />
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08.–<strong>10</strong>. November <strong>2022</strong><br />
Halle 1, Stand 224<br />
Es geht noch kleiner<br />
Unglücklicherweise können wir Ihnen unsere kleinsten DC-Motoren nicht zeigen. Sie sind schlicht<br />
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Precision Drive Systems
CHRISTIAN<br />
GROSSMANN<br />
arbeitete nach einem dualen<br />
Studium in Mechatronik<br />
als <strong>Konstrukteur</strong> und ist<br />
heute Director Development<br />
bei Phoenix Contact.<br />
Sie haben neben ihrer Arbeit als<br />
<strong>Konstrukteur</strong> ein Masterstudium<br />
absolviert. Wie haben Sie das geschafft?<br />
Das war eine anstrengende Zeit, in der<br />
mich mein Arbeitgeber sehr stark unterstützt<br />
und viele Freiräume ermöglicht hat.<br />
So konnte ich meine Zeit zwischen Büro,<br />
Hörsaal und Schreibtisch flexibel aufteilen.<br />
Sie sind bereits seit 20 Jahren bei<br />
Phoenix Contact. Wie hat sich Ihre<br />
Arbeit über die Jahre verändert?<br />
Als wesentliche Veränderungen sehe<br />
ich die zunehmende Digitalisierung, Individualisierung<br />
und Internationalisierung.<br />
<strong>Der</strong> gestiegenen Komplexität können wir<br />
Entwickler jedoch mit zeitlich kleineren<br />
Planungsabschnitten, Lösungsoffenheit<br />
und höherer Ergebnisorientierung<br />
begegnen.<br />
Was vermissen Sie aus der Zeit als<br />
<strong>Konstrukteur</strong> und was fasziniert<br />
Sie an Ihrer jetzigen Aufgabe als<br />
Entwicklungsleiter?<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
An der Arbeit als <strong>Konstrukteur</strong> im Sondermaschinenbau<br />
vermisse ich die konkreten,<br />
sichtbaren und anfassbaren Ergebnisse<br />
als Antwort auf technische Fragen. In der<br />
jetzigen Rolle ist der Fokus viel breiter,<br />
und der Reiz liegt in der Förderung<br />
von Menschen sowie der langfristigen<br />
Mitgestaltung von Produkten, Prozessen<br />
und Organisationen.<br />
Mechanische Konstruktion vs. Software.<br />
Auf welcher Seite stehen Sie?<br />
Weil ich mich in meinem Studium bewusst<br />
für Mechatronik entschieden habe, bin ich<br />
nicht einer Seite zugewandt, sondern sehe<br />
das Zusammenspiel der Disziplinen als<br />
den Schlüssel zum Erfolg. Persönlich bin<br />
ich eher mechanisch geprägt und tendiere<br />
dazu, softwareseitige Fragestellungen mit<br />
mechanischen Analogien zu verstehen.<br />
6 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de<br />
DAS ZUSAMMENSPIEL<br />
VON MECHANIK UND<br />
SOFTWARE IST DER<br />
SCHLÜSSEL ZUM ERFOLG<br />
CHRISTIAN GROSSMANN, DIRECTOR DEVELOPMENT,<br />
BUSINESS UNIT ICS, PHOENIX CONTACT
KÜBLER GEHÖRT ZU DEN INNOVATIONSFÜHRERN <strong>2022</strong><br />
Auch <strong>2022</strong> gehört die Kübler Gruppe laut der Wirtschaftswoche (19/<strong>2022</strong>)<br />
bereits zum vierten Mal zu den <strong>10</strong>0 innovativsten Mittelständlern in<br />
Deutschland. Die Sieger zeichnen sich durch ein hohes Maß an Anpassungsfähigkeit,<br />
kluge Konzepte gegen den Personalmangel und nachhaltige Ideen<br />
fürs Klima aus. „Die Auszeichnung ist eine Bestätigung unserer Firmenkultur,<br />
unserer Werte und unserer darauf basierenden Strategie. Zur Strategie<br />
gehört unter anderem der schon 2014 begonnene „Innovationsmarathon“.<br />
Das Produktspektrum wurde seitdem stark ausgeweitet und auf Zielgruppen<br />
hin ausgerichtet. Unsere langfristig ausgerichtete Strategie und die Erfolge<br />
motivieren uns mit viel Energie dranzubleiben. Wir wollen wir immer die<br />
Anwendung und zukünftigen Trends unserer Kunden in ihren Segmenten<br />
genau verstehen. So können wir die richtigen Produktlösungen schaffen“, so<br />
Gebhard Kübler, einer der beiden geschäftsführenden Gesellschafter des<br />
Familienunternehmens.<br />
www.kuebler.com<br />
MASCHINENBAUER<br />
WOLLEN IN DEN USA<br />
EXPANDIEREN<br />
Die USA sind nicht nur der<br />
größte Einzel-Exportmarkt für<br />
die Maschinen- und Anlagenbauer<br />
aus Deutschland. Viele<br />
Unternehmen haben auch eine<br />
starke Präsenz in den Vereinigten<br />
Staaten und planen, diese<br />
zu erweitern. Eine aktuelle<br />
Umfrage, an der sich rund<br />
350 VDMA-Mitgliedsfirmen<br />
beteiligt haben, zeigt, dass<br />
bereits heute rund ein Drittel<br />
von ihnen in den USA fertigt.<br />
Drei Viertel aller Befragten<br />
wollen die Geschäftsaktivitäten<br />
in den USA in diesem und im<br />
kommenden Jahr ausbauen.<br />
Rund zwei Drittel von ihnen<br />
wollen den eigenen Service und<br />
Vertrieb stärken, 37 Prozent<br />
planen eine Erweiterung ihrer<br />
Produktion und 18 Prozent<br />
wollen auch Konstruktion und<br />
Entwicklung in den USA<br />
ausbauen. Laut Umfrage<br />
planen zwei Drittel der<br />
Unternehmen, ihre Belegschaften<br />
vor Ort zu vergrößern.<br />
Aktuell beschäftigen deutsche<br />
Maschinenbaufirmen geschätzt<br />
mehr als <strong>10</strong>0.000 Menschen in<br />
den Vereinigten Staaten.<br />
www.vdma.org<br />
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KONSTRUKTION 2030<br />
SENSORTECHNIK FÜR BESSERE PROZESSE<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Auf dem Markt gibt es eine Fülle an Füllstandsensoren. Warum<br />
nimmt die Radarmesstechnik hier eine besondere Rolle ein?<br />
Um alle Anwendungen bei der Füllstandmessung abzudecken,<br />
sind unterschiedliche Messprinzipien notwendig. Hydrostatische<br />
Druckmesstechnik oder Differenzdrucksensoren bei drucküberlagerten<br />
Behältern. Kapazitive Sensoren, geführtes Radar,<br />
im berührungslosen Bereich die Highend-Lösung Radiometrie<br />
für die schwierigsten Anforderungen bis hin zur universellen<br />
Radarmesstechnik. Selbst Ultraschallsensoren werden noch<br />
ab und zu verwendet. Wenn es um die berührungslose Messung<br />
geht, deckt Radar den weitaus größten Teil ab. In diesem<br />
Bereich hat sich in den letzten Jahren auch am meisten getan.<br />
RADAR IST ULTRASCHALL<br />
IN PRAKTISCH ALLEN<br />
ANWENDUNGEN ÜBERLEGEN<br />
Neue Technologien ermöglichen die Entwicklung hochintegrierter<br />
Radarkomponenten und eröffnen dadurch völlig neue Anwendungsgebiete.<br />
Wir haben vor fünf Jahren unseren ersten eigenen<br />
Radarchip entwickelt, der die Erfahrung aus mehr als 25 Jahren<br />
beinhaltet. Das Ergebnis sind völlig neue Radarsensoren, konzipiert<br />
für Standardanwendungen, in denen bisher hauptsächlich<br />
Ultraschallgeräte zum Einsatz kamen. Radar ist Ultraschall in<br />
praktisch allen Anwendungen überlegen.<br />
Wie kam es zu der Weiterentwicklung des Radarsensors<br />
Vegapuls 6x und welche Vorteile ergeben sich für<br />
den Anwender?<br />
Die Vegapuls 60-Serie ist unsere Pro-Linie für alle Branchen und<br />
Anwendungen. Bisher hatte der Anwender die Wahl zwischen<br />
zehn verschiedenen Sensorausführungen – was nicht immer<br />
ganz einfach war, aber in der Branche üblich. Mit der Weiterentwicklung<br />
unseres Radarchips haben wir das konsequent geändert.<br />
Für alle Anwendungen ist nur noch ein Sensor notwendig.<br />
Die genaue Sensorausführung wird durch die Auswahl der<br />
8 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de<br />
Anwendung bestimmt. Wir fertigen den optimalen Sensor von<br />
Prozessanschluss bis zur verwendeten Messfrequenz dann in<br />
der optimalen Ausführung für die Anwendung des Kunden.<br />
Birgt das Konzept „ein Sensor für alle Anwendungen“ nicht<br />
ein gewisses Risiko in Sachen Sicherheit – Stichpunkt SIL?<br />
Wenn man Fehler bei der Auslegung sicherheitsgerichteter<br />
Anlagen nach SIL genauer betrachtet stellt man fest, dass das<br />
größte Risiko die richtige Auswahl des Sensors darstellt. Durch<br />
unsere anwendungsorientierte Auswahl wird dieses Risiko<br />
deutlich geringer. Bei der Inbetriebnahme wird der Anwender<br />
durch einen intelligenten Assistenten unterstützt, der die<br />
aktuellen Gegebenheiten der Anlage berücksichtigt. Zudem<br />
sind die neuen Radarsensoren nach den neusten Normen der<br />
Cybersecurity zertifiziert – damit ist der Vegapuls 6x der sicherste<br />
Radarsensor, den es je gab.<br />
www.vega.com<br />
JÜRGEN SKOWAISA,<br />
Produktmanager Radar, Vega, Schiltach
WIRTSCHAFTSPREIS FÜR NACHHALTIGKEIT<br />
Igus hat das<br />
Recyclingprogramm<br />
Chainge<br />
für seine Kunststoff-Energieketten<br />
ins Leben<br />
gerufen – eine<br />
Initiative, für die<br />
das Unternehmen<br />
jetzt den Wirtschaftspreis<br />
Rheinland in<br />
der Kategorie<br />
Nachhaltigkeit<br />
erhalten hat. NRW-Umweltminister Oliver Krischer lobte in<br />
seiner Rede das Engagement des Unternehmens. Das<br />
Recyclingprogramm bewahrt Energieketten aus Hochleistungskunststoff<br />
vor der Verbrennung und schenkt ihnen<br />
ein zweites Leben. Kunden können ihre ausgedienten<br />
Energieketten an Igus schicken – auch die von Marktbegleitern –<br />
und erhalten einen Wertgutschein, der sich nach dem<br />
Gewicht der Ketten bemisst. Seit 2019 wurden so bereits<br />
über 52 t eingesammelt und der Wiederverwertung zugeführt.<br />
<strong>Der</strong> Kunststoff-Spezialist geht aber noch einen Schritt<br />
weiter: Auf Basis des Chainge-Recycling-Programms hat Igus<br />
die weltweit erste Energiekette aus <strong>10</strong>0 Prozent Recycling-<br />
Material entwickelt, um wertvolle Ressourcen zu schonen<br />
und die Kreislaufwirtschaft weiter voranzutreiben.<br />
www.igus.de<br />
INNOVATIONSZENTRUM FÜR DIGITALE<br />
TRANSFORMATION IN DER INDUSTRIE<br />
Changing the culture – Die lebendige Form der Innovation:<br />
So lautet das Motto des Bremer Digital Hub Industry (DHI),<br />
der am 5. Juli feierlich eröffnet wurde. <strong>Der</strong> Ideen- und Experimentierraum<br />
mit industriellem Schwerpunkt entstand im<br />
Zusammenschluss von Bremer Senat, der Universität Bremen,<br />
der Lenze SE und Encoway GmbH. Nahe der Universität ist<br />
nach eineinhalb<br />
Jahren Bauzeit ein<br />
Innovations-Ökosystem<br />
entstanden,<br />
das auf den Einsatz<br />
digitaler Technologien,<br />
Transfer und<br />
Kollaboration<br />
ausgelegt ist. <strong>Der</strong><br />
Hub soll vor allem<br />
mittelständischen<br />
Industrieunternehmen<br />
die digitale<br />
Transformation ermöglichen und ein Testareal für Innovationen<br />
und neue Geschäftsmodelle sein. Herzstück im Neubau Neos<br />
mit seinen 16.000 m² Büro-, Labor- und Eventflächen ist ein<br />
Open Innovation Lab mit Coworking- und Maker-Spaces. Hier<br />
können etablierte Industrieunternehmen gezielt miteinander,<br />
mit Wissenschaftlern der Universität oder mit Start-Ups und<br />
digitalen Talenten kooperieren.<br />
www.lenze.com<br />
FORMNEXT <strong>2022</strong>: MEHR AUSSTELLER<br />
UND FLÄCHE<br />
Nach dem<br />
vielversprechenden<br />
Restart als<br />
Präsenzmesse im<br />
vergangenen<br />
Jahr setzt die<br />
Formnext ihre<br />
erfolgreiche<br />
Entwicklung<br />
auch <strong>2022</strong> weiter<br />
fort: Die weltweit<br />
führende<br />
Messe für<br />
additive Fertigung<br />
und moderne industrielle Produktion kann bereits<br />
690 Aussteller und eine gebuchte Bruttofläche von über<br />
50.000 m² vermelden. Damit hat die Formnext schon<br />
Monate vor Messestart die finale Ausstellerzahl der<br />
Formnext 2021 übertroffen sowie die Bruttofläche um<br />
mehr als 34 Prozent gesteigert. Auch die hohe Internationalität<br />
von 59 Prozent ist beeindruckend. Gleichzeitig<br />
verspricht die Formnext <strong>2022</strong> ein umfangreiches Rahmenprogramm<br />
mit bekannten und neuen Highlights, bei dem<br />
das diesjährige Partnerland Frankreich eine zentrale Rolle<br />
spielt. „Diese erfolgreiche Entwicklung zeigt, dass die<br />
Aussteller die Formnext nach wie vor als wichtigsten<br />
Branchentreffpunkt und wertvolle Messeplattform sehen“,<br />
so Sascha F. Wenzler, Vice President Formnext beim<br />
Veranstalter Mesago Messe Frankfurt GmbH.<br />
www.formnext.com<br />
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www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 9
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
DAS MESSE-EVENT:<br />
HIER TRIFFT SICH DAS WHO’S WHO<br />
DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
Bei der 31. Ausgabe der SPS werden rund 1.<strong>10</strong>0 Aussteller aus<br />
aller Welt auf der Fachmesse für smarte und digitale Automatisierung<br />
erwartet. Vom 08. bis <strong>10</strong>.11.<strong>2022</strong> werden in Nürnberg<br />
die neusten Produkte und Lösungen sowie richtungsweisende<br />
Technologien der Zukunft für die industrielle Automation vorgestellt.<br />
<strong>10</strong> DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
<strong>Der</strong> Erfolg der diesjährigen SPS Italia im Mai hat gezeigt, wie wichtig es ist,<br />
eine Plattform für den persönlichen Austausch über die neuesten Produkte<br />
und Lösungen in der Automatisierung zu bieten. Das Interesse der SPS<br />
<strong>2022</strong> in Deutschland knüpft daran an und beflügelt nicht nur Aussteller,<br />
sondern auch Besucher. Denn sie profitieren in diesem Jahr von einem breit aufgestellten<br />
Angebot der nationalen und internationalen Automatisierungs- und Digitalisierungsanbieter.<br />
Zudem haben sie die Möglichkeit, innerhalb der drei Messetage<br />
in Nürnberg und darüber hinaus auf der ergänzenden digitalen Eventplattform<br />
„SPS on air“ einen kompletten Marktüberblick zu erhalten. Mit dabei sind unter anderem<br />
Siemens, Phoenix Contact, Beckhoff, B&R, Endress+Hauser, Hans Turck, OPC<br />
Foundation, Pilz, Profibus Nutzerorganisation und Eplan, um nur einige wenige Namen<br />
zu nennen.<br />
DIE PHYSISCHE MESSE MIT DIGITALER BEGLEITUNG<br />
Die SPS informiert mit einem umfangreichen Vortragsprogramm zu aktuellen<br />
Themen aus der Automatisierungsbranche. Bereits in der Woche vor Veranstaltungsbeginn<br />
haben Ticketbesitzer der SPS die Möglichkeit über die „SPS on<br />
air“-Plattform an einem digitalen Pre-Heat-Event mit zahlreichen Fachvorträgen<br />
und Produktvorschauen teilzunehmen. Während der Messelaufzeit wird<br />
das ergänzende Programm auf dem VDMA/ZVEI-Forum auf dem Messegelände<br />
in Halle 3 sowie aus dem SPS Live Studio in Nürnberg über die digitale Ergänzung<br />
„SPS on air“ gespielt. Die Schwerpunktthemen der Podiumsdiskussionen,<br />
Produktpräsentationen oder Keynotes reichen in diesem Jahr von der digitalen<br />
Transformation, industriellen Kommunikation sowie safety & security bis hin<br />
zu intelligenten Konzepten im Bereich der Steuerung und Visualisierung über<br />
Anwendungen im Bereich Künstliche Intelligenz sowie Nachhaltigkeit in der<br />
Automation.<br />
CONNECTIVITY AUF ALLEN EBENEN<br />
Darüber hinaus können die Teilnehmer auf der digitalen Plattform Kontaktanbahnungen<br />
und Terminvereinbarungen sowohl vor Ort als auch digital<br />
durchführen, sich untereinander vernetzen sowie Ansprechpartner für ihre<br />
spezifischen Automatisierungsfragen finden. Die „SPS on air“ inklusive Interaktionsmöglichkeiten<br />
bleibt nach Veranstaltungsende bis zum 11.11.<strong>2022</strong> online;<br />
die On-demand-Mediathek und ein Großteil des aufgezeichneten Vortragsprogramms<br />
werden bis zum 15.11.<strong>2022</strong> verfügbar sein. So haben Besucher der Präsenzmesse<br />
noch die Möglichkeit, sich Vorträge im Nachgang anzusehen oder<br />
Kontakte zu rein digitalen Teilnehmern weltweit zu knüpfen.<br />
In Halle 6 bietet der „Automation meets IT“-Gemeinschaftsstand mit rund<br />
16 Ausstellern Besuchern die Möglichkeit, umfassende Einblicke in spezifische<br />
Themen zu erhalten und sich von den Anbietern individuell beraten zu lassen.<br />
Die Themengebiete des Gemeinschaftsstandes sind Asset Management,<br />
Cloud-basierte Services, datenzentrierte Services, Predictive Maintenance und<br />
OPC UA.<br />
Bilder: Mesago<br />
www.sps-messe.de<br />
BLICK NACH VORNE:<br />
TERMIN SPS 2023 UND FOLGEJAHRE<br />
Die SPS 2023 wird vom 14. bis 16.11.2023 in Nürnberg stattfinden und<br />
in den Folgejahren diesen Zeitraum im November beibehalten. Das<br />
darauffolgende Jahr findet die Fachmesse somit vom 12. bis 14.11.2024<br />
statt. Detaillierte Informationen zum Messeprogramm, Ticketkauf, zur<br />
Hybridveranstaltung, Reisespecials sowie Tipps zur Vorbereitung sind<br />
auf der Webseite sps-messe.de zu finden.<br />
Bewegung ist unsere Leidenschaft.<br />
Für Bewegung den richtigen, den effizientesten Weg zu<br />
finden, das ist unsere Aufgabe. Wir fertigen und liefern<br />
Produkte der Antriebstechnik; von der Einzelkomponente<br />
bis zum mechatronischen System. Weltweit.<br />
hiwin.de
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Dr.-Ing. Alexander Streicher,<br />
Produktmanager Sensorik, Micro-Epsilon<br />
MESSEN MIT MEHR PRÄZISION<br />
Koordinatenmessmaschinen werden zur hochgenauen Qualitäts- und Teileprüfung<br />
eingesetzt. Dafür werden zunehmend optische Abstandssensoren eingesetzt, die<br />
die herkömmlichen mechanischen Taster ablösen. Für die berührungslosen Sensoren<br />
sprechen zahlreiche Gründe: die Messung erfolgt rückwirkungsfrei, hochauflösend<br />
und schnell. Hierfür eignen sich besonders moderne optische Sensoren<br />
wie Laser-Triangulationssensoren, Laserscanner und konfokale Sensoren.<br />
12 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
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Koordinatenmessmaschinen erfassen detailliert die geometrischen Eigenschaften<br />
von Werkstücken. Lange Zeit waren die Messsysteme mit taktilen<br />
Sensoren ausgestattet, diese werden jedoch zunehmend von optischen<br />
Sensoren abgelöst. Optische Sensoren bieten zahlreiche Vorteile gegenüber<br />
der taktilen Messtechnik. Mit Laser-Triangulationssensoren, Laserscannern<br />
und konfokal-chromatischen Sensoren wird das Messobjekt berührungslos<br />
gemessen. Dadurch nehmen die Sensoren keinerlei Einfluss auf das<br />
Messobjekt. Die Messungen erfolgen mit Mikrometergenauigkeit und meist<br />
schneller als die berührenden Messverfahren. Im Praxiseinsatz zeigen sich optische<br />
Sensoren äußerst flexibel. Sie erfassen Abstand, Abmessung, Lage, Winkel,<br />
Form, Rauheit und sogar 3D-Profile. Micro-Epsilon bietet ein breites Sensorportfolio,<br />
das sich in zahlreichen Messmaschinen bewährt hat. Eingesetzt<br />
werden die Sensoren in unterschiedlichen Anlagen sowohl zum Messen als<br />
auch für die Feinpositionierung.<br />
Hand in hand for tomorrow
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
01 02<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
FEINPOSITIONIERUNG MIT LASER-<br />
TRIANGULATIONSSENSOREN<br />
OPTISCHE SENSOREN BIETEN IN<br />
KOORDINATENMESSMASCHINEN<br />
VIELE VORTEILE, DA MESSUNGEN<br />
RÜCKWIRKUNGSFREI, SCHNELL<br />
UND HOCHAUFLÖSEND ERFOLGEN<br />
Zur Positionierung des Messkopfs messen Laser-Sensoren der<br />
Serie OptoNCDT 1900 den Abstand zum Messobjekt oder zur<br />
Grundplatte. Dieser Sensortyp eignet sich besonders zur präzisen<br />
Abstandsregelung und Objektabtastung. Damit lassen sich die<br />
geometriedatenerfassenden Systeme der Koordinatenmessmaschine<br />
mit maximaler Präzision ausrichten. Die Laser-Sensoren<br />
werden in das Messkopfsystem integriert, das meist an der senkrechten<br />
z-Achse, der Pinole, angebracht ist. <strong>Der</strong> Lasersensor liefert<br />
höchste Signalstabilität und ist dank der kompakten Bauform<br />
einfach zu integrieren. <strong>Der</strong> robuste Aufbau und das geringe Sensorgewicht<br />
prädestinieren diese Laser-Sensoren für Messungen mit<br />
hohen Beschleunigungen. <strong>Der</strong> Sensor arbeitet mit Messraten bis<br />
<strong>10</strong> kHz und bietet eine Linearität von ± 1 μm sowie eine<br />
Reproduzierbarkeit von 0,1 µm. Die Messungen lassen sich über<br />
den Encoderpuls der Messmaschine starten, wodurch absolut<br />
zeitsynchrone Werte erreicht werden. Dank der intelligenten<br />
Oberflächenregelung Advanced Surface Compensation werden<br />
stabile Ergebnisse auch auf anspruchsvollen Oberflächen erzielt.<br />
Mit bis zu 50.000 lx sind die Sensoren äußerst fremdlichtbeständig<br />
und somit auch in stark beleuchteten Umgebungen einsetzbar.<br />
Zur Signaloptimierung steht eine zweistufige Messwertmittelung<br />
zur Verfügung, die einen glatten Signalverlauf an Kanten und<br />
Stufen ermöglicht.<br />
RAUHEITSMESSUNG UND GEOMETRIE-<br />
PRÜFUNG IN KOORDINATENMESSMASCHINEN<br />
Konfokal-chromatische Sensoren zählen in der optischen Messtechnik<br />
zu den leistungsfähigsten Messsystemen im Hinblick auf<br />
Auflösung und Messrate. Sie werden unter anderem zur hochauflösenden<br />
Abstandsmessung auf verschiedene Oberflächen sowie<br />
zur Rauheitsmessung eingesetzt. Die konfokalen Sensorsysteme<br />
von Micro-Epsilon vereinen modernste Technologie und Integrierbarkeit.<br />
Die Sensoren erlauben einen Verkippungswinkel von<br />
bis zu ± 30 ° und bieten eine hohe numerische Apertur. Dadurch<br />
sind eine hohe Auflösung und kleine Lichtpunkte möglich. Gekrümmte<br />
und strukturierte Oberflächen können so zuverlässig<br />
und präzise erfasst werden. Auf diese Weise lassen sich auch<br />
Zahnräder oder Außengewinde erfassen. Dank des berührungslosen<br />
Messprinzips wirkt der Sensor nicht auf das Messobjekt ein,<br />
wodurch die Messung verschleißfrei erfolgt. Dadurch ist eine<br />
wesentlich schnellere Erfassung der Werte möglich als es mit<br />
taktilen Messverfahren möglich wäre. Mit den ConfocalDT Controllern<br />
werden zudem Messraten von bis zu 70 KHz erreicht. Zur<br />
Messung in beengten Bauräumen stehen kompakte Sensoren sowie<br />
Sensoren mit 90 ° Strahlengang zur Verfügung, die platzsparend im<br />
Messkopf integriert werden können.<br />
3D-VERMESSUNG KOMPLEXER GEOMETRIEN<br />
UND ROTIERENDER BAUTEILE<br />
Wenn große, komplexe Bauteile vermessen werden, kommen<br />
ScanControl Laserscanner zum Einsatz. Diese scannen große<br />
Messflächen mit hoher Auflösung und eignen sie sich aufgrund<br />
des geringen Sensorgewichts ideal für den Einsatz in Koordinatenmessmaschinen.<br />
Die Messdatenaufnahme erfolgt sehr schnell<br />
mit Messraten bis <strong>10</strong> kHz. Als Ergebnis steht eine vollständige<br />
3D-Punktewolke zu Verfügung, die eine genaue Auswertung,<br />
Qualitätsprüfung sowie Weiterverarbeitung erlaubt. Die Scan-<br />
Control Laserscanner basieren auf den neuesten GigE Vision und<br />
GenICam-Standards und können daher in vielfältige Bildverarbeitungsumgebungen<br />
eingebunden werden. Mit der Software<br />
3DInspect steht ein leistungsfähiges Tool zur Parametrierung,<br />
Auswertung und Ausgabe zur Verfügung.<br />
EIN 360°-ABBILD FÜR EINEN<br />
BESTMÖGLICHEN ÜBERBLICK<br />
Eingesetzt werden die Laserscanner unter anderem zum Prototypen-Scan.<br />
<strong>Der</strong> Sensor kann mittels Roboterarm geführt werden<br />
oder in einem Messtisch integriert werden. Zur Messung wird<br />
der Scanner von allen Seiten über das Bauteil geführt. Von mehreren<br />
Richtungen aufgenommen, erhält der Anwender ein<br />
360°-Abbild. Dies ergibt mithilfe einer Software-Lösung eine<br />
vollständige 3D-Punktewolke in äußerst kurzer Messzeit. Um<br />
eine hochpräzise Messung zu ermöglichen, ist eine exakte Synchronisierung<br />
der Messdaten mit der Messposition erforderlich.<br />
14 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
03 04 05<br />
Herkömmliche Sensoren werden oftmals extern getriggert und<br />
erfassen das Profil mit einer Verzögerung, wodurch sich Ungenauigkeiten<br />
in der Positionsbestimmung ergeben. Die Scan-<br />
Control Laserscanner von Micro-Epsilon dagegen bieten hierfür<br />
einen speziellen CMM-Trigger. Dabei handelt es sich um einen<br />
parametrierbaren Ausgang, der für Koordinatenmessmaschinen<br />
optimiert ist. <strong>Der</strong> Sensor kann somit in der Mitte der Belichtungszeit<br />
Trigger-Impulse senden und dadurch das Profil<br />
einer exakten Messposition zuordnen. Auch Feinabstimmungen<br />
sind möglich, um beispielsweise auch Laufzeiten des Impulses<br />
im Kabel kompensieren zu können. Da die ScanControl Laserscanner<br />
mit verschiedenen Messbereichen erhältlich sind,<br />
können große wie auch kleine Objekte erfasst werden. Die aufgenommenen<br />
3D-Punktewolken können mit bestehenden<br />
CAD-Modellen verglichen werden, um Abweichungen direkt<br />
aufzuzeigen.<br />
Bilder: Micro-Epsilon<br />
www.micro-epsilon.de<br />
01 Zur Positionierung des Messkopfs messen Laser-Sensoren<br />
der Serie OptoNCDT 1900 den Abstand zum Messobjekt oder zur<br />
Grundplatte – damit lassen sich die geometriedatenerfassenden<br />
Systeme der Koordinatenmessmaschine mit maximaler<br />
Präzision ausrichten<br />
02 Gekrümmte und strukturierte Oberflächen können mit<br />
konfokal-chromatischen Sensoren zuverlässig und präzise<br />
erfasst werden wie Zahnräder oder Außengewinde<br />
03 <strong>Der</strong> große Öffnungswinkel bzw. die hohe numerische<br />
Apertur der konfokal-chromatischen Sensoren ermöglichen<br />
eine hohe Auflösung sowie einen kleinen Lichtpunkt<br />
04 Laserscanner werden zur 3D-Vermessung komplexer<br />
Geometrien und rotierender Bauteile eingesetzt<br />
05 Laserscanner der Reihe ScanControl erfassen auch<br />
große Messflächen mit hoher Auflösung und eignen sich<br />
aufgrund des geringen Sensorgewichts ideal für den Einsatz<br />
in Koordinatenmessmaschinen<br />
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MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
„WIEGAND HARVESTER“<br />
EBNET NEUE WEGE IN DIE<br />
VERNETZTE IOT-WELT<br />
Wiegand-Systeme bieten eine zuverlässige, energieautarke<br />
Möglichkeit zur Erkennung und Aufzeichnung von<br />
Umdrehungen in Multiturn-Drehgebern – mit Potenzial nach<br />
oben. Anfang 2020 wurde daher ein F&E-Projekt gestartet,<br />
das die Energieleistung von Wiegand-Geräten deutlich<br />
verbesseren und ihren Einsatz beim Betrieb autonomer<br />
IoT-Sensoren ermöglichen sollte. Jetzt ist der Durchbruch<br />
einer Weltneuheit gelungen.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Wiegand Sensoren, die Impulse aus einem externen<br />
Magnetfeld in Strom bzw. Energie umwandeln, kommen<br />
als Energy Harvesting-Komponenten in vielen<br />
Anwendungen zum Einsatz. Dazu zählen beispielsweise<br />
Durchflussmessgeräte für Gas, Wasser oder Öl sowie absolute<br />
Multiturn-Drehgeber. „Wiegand Sensoren, die auf Low Power-Output<br />
getrimmt sind und von uns seit 2014 als SMD-bestückbare Komponenten<br />
in riesiger Stückzahl gefertigt werden, bilden seit mehr als<br />
15 Jahren eine Kernkomponente unserer Drehgebersparte Posital“,<br />
sagt Tobias Best, der die globale Ubito-Initiative zur Entwicklung<br />
neuer Wiegand-Anwendungen von Singapur, dem Firmensitz von<br />
Fraba in Asien, koordiniert.<br />
„Während Wiegand-Systeme eine sehr zuverlässige batterielose,<br />
energieautarke Möglichkeit zur Erkennung und Aufzeichnung<br />
von Umdrehungen in Multiturn-Drehgebern und Durchflussmessern<br />
bieten, hatten wir schon lange einen wesentlich höheren<br />
Output beim Energy Harvesting, gekoppelt an komplett neue<br />
Anwendungen, im Visier.“ Mit diesem Ziel vor Augen wurde Anfang<br />
2020 ein ambitioniertes F&E-Projekt gestartet, das darauf<br />
abzielte, die Energieleistung von Wiegand-Geräten deutlich zu<br />
verbessern und ihren praktischen Einsatz beim Betrieb energieautarker<br />
IoT-Sensorknoten zu demonstrieren.<br />
VON DER IDEE ZUR INNOVATION<br />
Aus diesem F&E-Projekt verkündet Ubito, ein Mitglied der Fraba-<br />
Familie und Startup für neue Produktideen, jetzt einen Erfolg bei<br />
der Nutzung der Wiegand-Technik als Energiequelle für smarte<br />
Sensoren. Nach gut zweijähriger Arbeit im Aachener F&E-Zentrum<br />
von Fraba hat ein Forschungsteam im Rahmen einer Labor-<br />
Demonstration den Prototyp eines drahtlosen Sensors präsentiert,<br />
der mit Wiegand-Technologie betrieben wird und sich problemlos<br />
in ein IoT-Netzwerk einfügen ließ. Das Projekt umfasste die Ent-<br />
Martin Wendland, PR Toolbox, Toronto, Kanada<br />
wicklung eines neuen leistungsstarken „Wiegand Harvesters“, der<br />
in der Lage ist, genügend Energie für die Stromversorgung der<br />
kompletten Sensorelektronik, einschließlich eines hocheffizienten<br />
Ultrabreitband/UWB-Funksenders, zu gewinnen. Dieser im<br />
Labor erzielte Durchbruch, der eine Weltneuheit darstellt, eröffnet<br />
völlig neue Chancen und wird dazu beitragen, Wiegand-Systeme<br />
neben etablierten Energy-Harvesting-Techniken wie Solar-,<br />
Piezo- oder Thermoelektrik als verlässliche Energiequelle für<br />
autonome Sensorknoten in den boomenden IoT-Netzwerken zu<br />
verankern.<br />
IOT-SENSORKNOTEN AUF WIEGAND-BASIS<br />
Im F&E-Projekt, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung<br />
gefördert wurde, arbeitete das Fraba-Team eng mit der FH<br />
Aachen zusammen. Dabei wurde das gesamte bisherige Wiegand-<br />
Know-how einmal mehr auf den Prüfstand gestellt, wobei zentrale<br />
Parameter in umfangreichen Magnetfeldsimulationen detailliert<br />
nachjustiert wurden. Neueste Low Power-Fortschritte bei Mikrocontrollern,<br />
innovative Wireless-Protokolle wie UWB und clevere<br />
DER WIEGAND HARVESTER<br />
ERZEUGT 50-MAL MEHR ENERGIE<br />
ALS DER AKTUELLE SENSOR<br />
Energiemanagement-Lösungen wurden in die Planungen einbezogen.<br />
Wesentliche Vorgabe war, die Baugröße des neuen Power-<br />
Sensors, mit den Basiskomponenten Wiegand-Draht und Spule,<br />
möglichst kompakt zu halten. Nach gut zweijähriger intensiver<br />
Arbeit konnte das Projektteam den Durchbruch vermelden. Mit<br />
dem neuen „Wiegand Harvester“ wurde ein Prototyp vorgestellt,<br />
der 50-mal mehr Energie erzeugt als der herkömmliche Wiegand<br />
Sensor. „Mit diesem Leistungsniveau konnten wir endlich IoT-<br />
Sensorknoten auf Wiegand-Basis angehen, deren Daten drahtlos<br />
über größere Distanz an ein entfernt gelegenes Kommunikations-<br />
Gateway übertragen werden können,“ so Best.<br />
16 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
01<br />
02<br />
01 Weltweit erster funkender<br />
IoT-Sensorknoten auf Wiegand-<br />
Basis (links: die beiden „Wiegand<br />
Harvester“ zwischen den<br />
Stabmagneten und die Sende-<br />
Platine mit Mikrocontroller,<br />
Temperatursensor und UWB-<br />
Sendemodul, rechts: die 60 m<br />
entfernte Empfängerstation)<br />
HYGIENIC<br />
DESIGN.<br />
DER PMS<br />
AUS EDEL-<br />
STAHL.<br />
02 Demo-Projekt: <strong>Der</strong> IoT-Knoten wurde mit<br />
einen Fenstersensor kombiniert, der vollständig<br />
durch die per „Wiegand Harvester“ bereitgestellte<br />
Energie betrieben wird<br />
PROTOTYP MIT GROSSEM POTENZIAL<br />
Bei der Auslegung des Demo-Projekts im Labor entschied man sich in Aachen für<br />
einen IoT-Knoten in Kombination mit einen Fenstersensor, der als Gesamtsystem<br />
vollständig durch die per „Wiegand Harvester“ bereitgestellte Energie betrieben<br />
wird. Dabei wurden zwei „Wiegand Harvester“ und die dazugehörige Elektronik<br />
am Fenster montiert, während Stabmagnete am Rahmen angebracht wurden. Die<br />
kompakten Harvester bestehen aus einem 21 mm langen, aufwendig konditionierten<br />
Wiegand-Draht, der von einer Kupferspule umgeben ist. Sie haben die Größe einer<br />
AAA-Batterie (d=7,5 mm). Jedes Mal, wenn das Fenster geöffnet oder geschlossen<br />
wird, gleiten die Harvester an den Magneten vorbei, was abrupte magnetische<br />
Polaritätswechsel in den hochsensiblen Wiegand-Drähten auslöst. Die über diese<br />
Impulse generierte Energiemenge ist unabhängig davon, wie schnell oder langsam<br />
das Fenster bewegt wird – ein USP der Wiegand-Technologie. Die durch die Umpolung<br />
ausgelösten Stromimpulse erzeugen <strong>10</strong> μJ Energie pro Harvester. Diese<br />
Energiemenge reichte aus, um den Mikrocontroller zu aktivieren und den im System<br />
integrierten Temperatursensor auszulesen. Das Team fügte ein UWB-Sendemodul<br />
hinzu, mit dem das 134 Byte-große Datenpaket problemlos an eine 60 m entfernte<br />
Empfangsstation gefunkt werden konnte. Diese Labordemonstration, die einen<br />
Meilenstein auf dem Weg zu autarken Wiegand-basierten IoT-Sensorknoten darstellt,<br />
wurde im Laufe des Jahres auf diversen Fachkongressen präsentiert, die sich<br />
auf die Trends im Bereich Energy Harvesting konzentrieren.<br />
SPANNENDE AUSSICHTEN<br />
„Noch haben wir es mit ersten Prototypen und einem Lab-Demonstrator zu tun,<br />
nicht mit einem fertigen Produkt,“ fasst Best zusammen. „Immerhin haben wir<br />
gezeigt, welches Potenzial in der Wiegand-Technologie steckt und was sich schon<br />
jetzt durch die Kombination unserer Energy Harvester mit handelsüblichen elektronischen<br />
Komponenten machen lässt“. Welche Marktchancen sich künftig für<br />
kommerzielle Sensorsysteme auf Wiegand-Basis bieten werden, zeigt ein Blick auf<br />
seriöse Prognosen. So wird das Industrielle Internet of Things (IIoT) in den kommenden<br />
zehn Jahren voraussichtlich um das Dreifache wachsen. „Spannende<br />
Zeiten“, so Ubito-Mann Best. „Für uns – und für Wiegand!“<br />
PMS<br />
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www.ubito.com<br />
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MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
VON DER VISION ZUR REALITÄT<br />
Im Werk der Salvagnini Maschinenbau werden Blechbiegemaschinen entwickelt und<br />
hergestellt, um überall auf der Welt Präzisionsarbeit zu leisten. Um den Anforderungen an<br />
die moderne Blechverarbeitung gerecht zu werden, wurde eine Lösung entwickelt, die nicht<br />
nur das Blechbiegen revolutioniert. Entstanden ist eine ganz neue Technologie: die<br />
Echtzeitmaterialerkennung. Doch was genau verbirgt sich dahinter?<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Bis aus einem einfachen Blech ein fertiges Produkt entsteht,<br />
gibt es unterschiedlichste Einflüsse zu beachten. „Beim<br />
Blechbiegen kommen zwei entscheidende Faktoren zusammen“,<br />
weiß Wolfgang Kunze, Chief Technical Officer<br />
(CTO) bei Salvagnini: „Sowohl das Material als auch die Maschine<br />
selbst sind ausschlaggebend für das Biegeergebnis.“ In erster Linie<br />
geht es dabei um die speziellen Materialeigenschaften eines jeden<br />
Blechs: „Jeder Werkstoff – sei es Aluminium, Stahl oder Edelstahl –<br />
weist ein anderes Verhalten und unterschiedliche Zug- und Biegefestigkeiten<br />
auf“, erklärt Kunze. Abhängig vom Metall, der Charge<br />
und der Stärke des Werkstücks ist deshalb auch dessen Rückfederung<br />
mit einzukalkulieren, da das Biegeergebnis andernfalls<br />
stark variieren kann. „Das bedeutet, dass sich das umgeformte<br />
Blechstück nach dem Biegen immer leicht zurückverformt, sobald<br />
keine Kräfte mehr darauf einwirken“, fügt er hinzu.<br />
Bei konventionellen Biegeautomaten sind zudem häufig<br />
manuelle Korrekturen vorzunehmen, um eine gleichbleibend<br />
hohe Qualität zu gewährleisten. „Ein solcher Mehraufwand<br />
kostet die Unternehmen wertvolle Produktionszeit und Ressourcen“,<br />
wirft Kunze ein.<br />
Auch Manfred Reiter, Head of Sales der Linz Center of Mechatronics<br />
(LCM) GmbH bestätigt: „Ungeplante Anlagenstillstände<br />
aufgrund von Neuparametrierungen können richtig ins Geld<br />
gehen.“ Die Entwicklerschmiede aus Linz arbeitet häufig mit<br />
Unternehmen wie Salvagnini zusammen, bei denen ähnliche<br />
Probleme in der Fertigung auftreten. Hinzu kommt, dass viele<br />
der metallverarbeitenden Unternehmen nicht nur Großserien,<br />
sondern auch Kleingrößen fertigen und ihre Produktion von<br />
Jana Schaal, Pepperl+Fuchs SE, Mannheim<br />
überall auf der Welt aus steuern möchten. „Genau das stellt uns<br />
als Maschinenbauer tagtäglich vor neue Herausforderungen“,<br />
räumt Kunze ein und fügt an: „Deshalb arbeiten wir unentwegt<br />
an innovativen Lösungen für unsere Kunden und holen uns<br />
Partnerunternehmen wie LCM für Entwicklungen im Bereich<br />
der Mechatronik zur Seite.“<br />
EIN DIGITALER ZWILLING MACHT’S MÖGLICH<br />
Um den Anforderungen an die moderne Blechverarbeitung gerecht<br />
zu werden, hat Salvagnini gemeinsam mit LCM eine Lösung<br />
entwickelt, die nicht nur das Blechbiegen revolutioniert. Entstanden<br />
ist eine völlig neue Technologie, mit der eine gemeinsame<br />
Vision zur Realität wird: die Echtzeitmaterialerkennung MAC 3.0,<br />
kurz für Material Attitude Correction.<br />
Doch was genau verbirgt sich hinter der neuen Technologie?<br />
„Per Finite-Elemente-Methode (FEM) haben wir sowohl die<br />
Maschine selbst als auch unterschiedlichste Blecheigenschaften<br />
simuliert, einschließlich der Umformkraft, die während des Biegevorgangs<br />
auf das Material wirkt“, erläutert Reiter und konkretisiert:<br />
„Auf diese Weise haben wir einen digitalen Zwilling von Material<br />
und Maschine erschaffen, der den gesamten Biegeprozess virtuell<br />
abbildet.“ All diese Informationen haben die Entwickler bei LCM<br />
schließlich genutzt, um mittels Modellreduktion effiziente<br />
Simulationsmodelle zu generieren, die in die MAC-3.0-Software<br />
eingebunden wurden. „Mit MAC 3.0 übertragen wir hochkomplexe,<br />
echtzeitfähige Simulationsmodelle in eine Software,<br />
die den gesamten Biegeprozess vollautomatisch steuert“, erklärt<br />
Reiter stolz. Damit ausgestattet ist die Maschine in der Lage, den<br />
Biegevorgang anhand der Materialeigenschaften in Echtzeit zu<br />
simulieren, mit den Finite-Elemente-Ergebnissen abzugleichen<br />
und etwaige Schwankungen zu kompensieren. So verlässt<br />
schließlich ein perfekt gebogenes Blech die Maschine – ohne<br />
Materialausschuss.<br />
18 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
IN DIESEN PUNKTEN PROFITIEREN UNTERNEHMEN<br />
All diese Schritte werden voll automatisiert durchgeführt. Durch den Einsatz unterschiedlicher<br />
Sensoren von Pepperl+Fuchs, wie etwa zur Positionierung oder Erfassung der Dicke der Bleche,<br />
können alle wichtigen Parameter jedes einzelnen Biegevorgangs exakt erfasst werden.<br />
Um die Umformkräfte zu ermitteln, biegt die Maschine anfangs minimal langsamer als üblich.<br />
Auf Basis der ermittelten Werte werden die Parameter aller Aktuatoren in der Maschine automatisch<br />
nachjustiert. Sobald die Eigenschaften von Material und Maschine ermittelt sind, findet<br />
die Biegung im ganz normalen Tempo statt. Und das Ergebnis kann sich sehen lassen: Biegungen<br />
erfolgen mit einer Genauigkeit von ± 0,9 ° – unabhängig von der Stückzahl, Dicke oder Qualität<br />
des Blechs. „Dies entspricht gerade einmal der Hälfte der markttypischen Abweichung“, betont<br />
Reiter. „Einzig die Art und Dicke des Blechs sind vorab zu definieren und es müssen bei der<br />
Messbiegung mindestens 40 ° gebogen werden – für alle weiteren Kantungen werden die korrigierten<br />
Werkzeugbahnen ermittelt und der Steuerung zur Verfügung gestellt.“, so Reiter.<br />
Dabei profitieren Unternehmen in vielerlei Hinsicht vom digitalen Abbild ihrer Anlage: Die<br />
Software erkennt Verschleiß frühzeitig und gibt Anwendern jederzeit einen genauen Überblick<br />
über den Status der Maschine: Unvorhergesehene Parametrierungen und Nacharbeiten gehören<br />
so der Vergangenheit an, ganz im Sinne von Predictive Maintenance. „Mit der Entwicklung des<br />
digitalen Zwillings können Kunden von nun an ausschussfrei produzieren, ganz gleich, ob bei<br />
Stückzahl 1 oder bei Serienfertigungen“, resümiert Reiter und ergänzt: „Damit lassen sich die<br />
Probleme vieler Anwendungsbereiche lösen.“<br />
Um einen systemübergreifenden und<br />
permanenten, Datenaustausch zu<br />
gewährleisten, haben wir gemeinsam<br />
mit unserem Start-up und Experten in<br />
Sachen IoT eine Cloud-Lösung entwickelt,<br />
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DIGITALE, VERNETZTE UND FLEXIBLE FABRIK<br />
Aufbauend auf dem gemeinsamen Know-how, gehen LCM und Neoception sogar noch einen<br />
Schritt weiter in Richtung Vernetzung und weltweite Produktion. Das Pepperl+Fuchs-Startup<br />
Neoception ist Experte in Sachen Cloud-Connectivity sowie Internet of Things und hat eine<br />
Schnittstelle entwickelt, die schon heute die Kommunikation zwischen Maschine und digitalem<br />
Zwilling herstellen kann. Beginnend mit der Auftragserfassung bis hin zum sicheren Datenaustausch<br />
zwischen der Maschine und ihrem digitalen Pendant stellt Neoception die durchgängige,<br />
echtzeitfähige Kommunikation aller beteiligten Systeme her. So lassen sich Sensordaten aus<br />
der Maschine konstant über die NeoNeon-Cloud an das virtuelle Abbild der Produktion übertragen,<br />
woraufhin die optimierten Prozessdaten des digitalen Zwillings wieder sicher zurück<br />
zur Maschine übermittelt werden können. „Diese Möglichkeit eröffnet dem Kunden eine<br />
vernetzte, standortunabhängige und flexible Produktion“, so Benedikt Rauscher, Leiter globale<br />
IoT-Projekte bei Pepperl+Fuchs.<br />
ENGINEERING-KNOW-HOW AUS VIER WELTEN<br />
Das Zusammenspiel aus vernetzter Produktion und digitalem Zwilling, der eine ausschussfreie<br />
Produktion ermöglicht, macht Industrie 4.0 wirklich erlebbar. „Unsere Kunden erhalten eine<br />
intelligente und lernfähige Maschine“, stellt Kunze zufrieden fest. „Dabei ist der Einsatz des<br />
digitalen Zwillings beim Blechbiegen nur eine mögliche Applikation“, ergänzt Reiter. „Jede<br />
Branche hat ihre ganz eigene Problematik und unsere Technologie lässt sich auf die unterschiedlichsten<br />
Anwendungen übertragen“, fügt er hinzu. „Mit der Bündelung unserer Kompetenzen<br />
bieten wir unseren Kunden einen echten Mehrwert und schaffen Transparenz auf allen Ebenen“,<br />
sind sich Kunze, Reiter und er einig.<br />
Bilder: Pepperl+Fuchs<br />
www.pepperl-fuchs.com<br />
when temperature matters
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
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AUTOMATISIERT<br />
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Die neue 3D-Grafik-Engine macht auch Aktionen wie<br />
Zoomen und Drehen jetzt komfortabler<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Software und Services für durchgängige<br />
Daten erleichtern <strong>Konstrukteur</strong>en das disziplinübergreifende<br />
Arbeiten. Wir stellen Ihnen<br />
neue Softwarelösungen vor, die mehr Tempo<br />
ins Engineering bringen.<br />
Rittal und Eplan zeigen am Gemeinschaftsstand in Halle 3,<br />
mit welchen konkreten Schritten Steuerungs- und Schaltanlagenbauer<br />
ihre Prozesse auf allen Stufen ihrer Wertschöpfungskette<br />
optimieren können – von schnellen Fortschritten<br />
mit einzelnen Lösungen bis zur durchgängig digitalen<br />
Prozesskette. Gezeigt werden zudem Lösungen, die das Engineering<br />
im Ökosystem der industriellen Automatisierung erleichtern.<br />
KOMFORTABLES KABELMANAGEMENT<br />
Die neue Eplan-Plattform 2023 ist da. Die neue Grafik-Engine für<br />
die schnelle 3D-Planung von Schaltschränken, die internationale<br />
Makroverwaltung und das komfortable Kabelmanagement bei<br />
der Schaltplanerstellung sind nur einige der Highlights der neuen<br />
Version, die seit Ende August verfügbar ist. Jetzt wird sie in<br />
Nürnberg live präsentiert.<br />
Ergänzende Cloudlösungen wie eStock gehören ebenfalls zu<br />
den Neuheiten. Mit eStock greifen Unternehmen in der Eplan-<br />
Cloud auf eine zentrale Artikelverwaltung zu. Das macht nicht<br />
nur das Arbeiten im Team erheblich einfacher und schneller – es<br />
spart auch Zeit und Kosten, da die Pflege der eigenen IT-Infrastruktur<br />
entfällt.<br />
Eisenbehaftete Motoren<br />
Eisenlose Motoren<br />
Torque Motoren<br />
Eisenlose Vakuum Motoren<br />
PREMIERE ZUR SPS: EPLAN SMART MOUNTING<br />
Besucher der SPS in Nürnberg dürfen sich auf ein weiteres Highlight<br />
im Bereich der Schaltschrankfertigung freuen: die Premiere<br />
von Eplan Smart Mounting. Die neue Software visualisiert<br />
mechanische und elektrotechnische Komponenten, während<br />
Eplan Smart Wiring dies für die Verkabelung von Schaltschränken<br />
ermöglicht. Dank genauer Arbeitsanweisungen und 3D-Visualisierungen<br />
gelingt all das ohne lange Einarbeitung von Arbeitskräften.<br />
So wird die Fertigung perfekt unterstützt.<br />
MASCHINENVERKABELUNG AM 3D-MODELL<br />
Seit Erscheinen der neuen Eplan-Plattform 2023 unterstützt<br />
Eplan Harness proD, die Software zur Konstruktion und Dokumentation<br />
von Kabelbäumen, Anwender jetzt auch rund um die<br />
Verkabelung von Maschinen. Anhand eines konkreten Beispiels<br />
mit einem Rollenförderer präsentiert Lösungsanbieter Eplan die<br />
Potenziale, die in diesem Plus an Einfachheit in der Maschinenverkabelung<br />
stecken.<br />
Für eine Prozess-Analyse und Strategieberatung ist auf der<br />
Messe keine Zeit? Doch, meinen die Experten vom Eplan-Consulting-Team<br />
und bieten direkt vor Ort Unterstützung an. Unternehmen<br />
können auf dem Stand von Eplan (Halle 6) ihre Prozesse<br />
rund ums Engineering und die angrenzenden Bereiche beleuchten<br />
lassen. Die Consultants entwerfen gemeinsam mit den Besuchern<br />
ein „Big Picture“ und zeigen Potenziale zur Optimierung<br />
der unternehmenseigenen Prozesse und Datenflüsse auf.<br />
Bilder: Eplan<br />
www.eplan.de/sps<br />
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20 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
UMSPRITZTE STECKVERBINDER<br />
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
Auf der SPS <strong>2022</strong> in Nürnberg gibt der Anschlusstechnikspezialist Escha einen<br />
Ausblick auf die kommenden Trends und Technologien, die in den nächsten Jahren die<br />
Steckverbinderentwicklung prägen werden. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der<br />
Single-Pair-Ethernet-Technologie (SPE). Escha zeigt umspritzte M8- und M12-Steckverbinder,<br />
die auf der T1-Industrial-Schnittstelle nach IEC 63171-6 basieren. Zudem<br />
präsentiert das Unternehmen zwei Neuheiten, die bereits bestehende Produktportfolios<br />
erweitern. Zum einen Deutsch-DT-Steckverbinder in weiteren Poligkeiten sowie<br />
in LED-Ausführung, die sich vor allem an Applikationen im Bereich der mobilen<br />
Automation richten. Zum anderen geschirmte Steckverbinder, die die bisherige<br />
hochpolige M8-Produktfamilie ergänzen. Über kompakte Leitungen und Steckverbinder können hohe Datenübertragungsraten bis<br />
an den weitentferntesten Sensor im Feld gebracht werden. SPE ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur vollvernetzten Produktion,<br />
wie sie in Industrie 4.0 oder IIoT angedacht ist. Auf Grundlage der in 2018 festgelegten T1-Industrial-Schnittstelle nach IEC<br />
63171-6 hat Escha umspritzte M8- und M12-Steckverbinder entwickelt, die die marktüblichen Dichtigkeitsanforderungen erfüllen<br />
und sich daher vor allem für den Einsatz in rauer industrieller Umgebung eignen. Sie werden als Anschluss- oder Verbindungsleitung<br />
verfügbar sein und die für SPE-typische Leistungsübertragung (Power over Data Line) ermöglichen.<br />
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Turck sein Angebot an kompakten<br />
Positionssensoren zur<br />
Erfassung magnetischer Kolben<br />
in Pneumatik- oder Hydraulikzylindern.<br />
Die neue Serie<br />
besteht aus acht Sensoren mit<br />
IO-Link 1.1, die Messbereiche<br />
von 32 mm bis 256 mm<br />
abdecken. Über IO-Link und den<br />
MODERNE<br />
SENSORTECHNIK<br />
DIE INTELLIGENTE KUPPLUNG.<br />
integrierten Taster können<br />
Anwender den Messbereich der<br />
Sensoren schnell und bequem<br />
auf den Hubweg der Kolben<br />
im Zylinder einrichten. Das<br />
vereinfacht die Montage im<br />
Vergleich zu analogen Sensoren<br />
erheblich, da diese entweder<br />
exakt auf die Totpunkte<br />
montiert werden oder mit<br />
Korrekturfaktoren in der<br />
Steuerung arbeiten müssen.<br />
Typische Applikationen sind<br />
die Vorschuberfassung in<br />
Kunststoffspritzmaschinen<br />
oder Schraubautomaten, die<br />
Positionierung des Schweißkopfs<br />
beim Ultraschallschweißen<br />
oder die Überwachung<br />
der Folienspannung in<br />
Verpackungsmaschinen.<br />
www.turck.com<br />
Besuchen Sie uns auf der sps<br />
in Nürnberg, 8.-<strong>10</strong>.11.<strong>2022</strong><br />
Halle 3A, Stand 121<br />
RW-KUPPLUNGEN.DE
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
LÖSUNGEN FÜR DIE SMARTE AUTOMATION<br />
Nach drei Jahren pandemiebedingter Pause präsentiert sich<br />
Lapp wieder auf der SPS. Hier zeigt das Unternehmen zahlreiche<br />
Neuheiten rund um die smarte Automation sowie neue<br />
digitale Services. Die neue Etherline Robot PN FC Cat.5e mit<br />
Fast-Connect-Aufbau ist eine hochflexible Industrial-Ethernet-<br />
Leitung speziell für Roboterapplikationen. Denn gerade diese<br />
Leitungen müssen im Einsatz in Industrierobotern einiges<br />
aushalten. Auch bei horizontalen Linearbewegungen, kombiniert<br />
mit Torsion, muss eine nahtlose Daten-Kommunikation<br />
der Feedbackschleifen zwischen Sensorik am Roboterarm, der<br />
Robotersteuerung sowie deren Anbindung an die Steuerungssysteme<br />
gewährleistet sein. Hierfür hat Lapp die hochflexible Cat.5e-Ethernet-Leitung für<br />
den dauerbewegten Einsatz mit Torsionsbeanspruchung entwickelt. Sie eignet sich für<br />
Profinet-Anwendungen nach Typ R. Die neue Variante mit Fast-Connect-Anschluss lässt sich<br />
dank eines konstruktiven Kniffs noch einfacher konfektionieren und installieren. Diese<br />
schnelle Konfektionierbarkeit ist ein wichtiges Kriterium für Anwender.<br />
www.lappkabel.de<br />
TURBO FÜR DIE SICHERE UND DURCHGÄNGIGE<br />
DATENKOMMUNIKATION<br />
P.TOUCH<br />
DRUCKSENSOR<br />
Innovatives Bedienkonzept<br />
Touch-Display mit virtuellem<br />
Drehrad<br />
Konfigurierbare Ausgänge<br />
(digital / analog)<br />
Integrierte Systemdiagnose<br />
SPS HALLE 4A<br />
Stand 466<br />
www.mp-sensor.de<br />
Weidmüller hat seine Omnimate-Leiterplattenkomponenten<br />
mit Ethernet-APL<br />
(Advanced Physical Layer) ausgestattet. Die<br />
neue Technologie ermöglicht einen direkten<br />
Zugriff auf Daten der Feld- und Geräteebene.<br />
Ethernet-APL bietet hohe Übertragungsraten<br />
über lange Strecken, überträgt Strom und<br />
Kommunikationssignale über ein einziges<br />
zweiadriges Kabel und unterstützt den<br />
sicheren Betrieb in Ex-Zonen. Bei Weidmüller<br />
gibt es bereits etliche Produkte, die für den<br />
Ethernet-APL-Standard in der Prozessindustrie<br />
qualifiziert sind. Dazu gehören Omnimate-Leiterplattenkomponenten mit APL-Schnittstelle.<br />
Über die einbau- und feldkonfektionierbaren Steckverbinder lässt sich per Zweidrahttechnologie<br />
eine zuverlässige Verbindung zu Feldgeräten herstellen. So stehen Anlagendaten in<br />
Echtzeit zur Verfügung. Die Übertragungsrate beträgt <strong>10</strong> Mbit/s bei paralleler Spannungsversorgung<br />
über Twisted-Pair-Kabel bis 1.000 m. APL-Leiterplattenkomponenten sind zudem<br />
kontakt- und vibrationssicher sowie schnell installiert.<br />
www.weidmueller.com<br />
DRAHTLOSER SENSOR MIT WIEGAND-TECHNOLOGIE<br />
Ubito, ein Mitglied der Fraba-Familie von Technologieunternehmen<br />
und Startup für neue Produktideen,<br />
hat einen Durchbruch bei der Nutzung der<br />
Wiegand-Technik als Energiequelle für smarte<br />
Sensoren bekannt gegeben. Nach gut zweijähriger<br />
Arbeit im Aachener F&E-Zentrum von Fraba hat<br />
ein Forschungsteam im Rahmen einer Labor-<br />
Demonstration den Prototyp eines drahtlosen<br />
Sensors präsentiert, der mit Wiegand-Technologie<br />
betrieben wird und sich problemlos in ein IoT-<br />
Netzwerk einfügen lässt. Das Projekt umfasste die Entwicklung eines neuen leistungsstarken<br />
Wiegand Harvesters, der in der Lage ist, genügend Energie für die Stromversorgung der<br />
kompletten Sensorelektronik, einschließlich eines hocheffizienten Ultrabreitband/UWB-<br />
Funksenders, zu gewinnen. Dieser im Labor erzielte Durchbruch, der eine Weltneuheit<br />
darstellt, eröffnet völlig neue Chancen und wird dazu beitragen, Wiegand-Systeme (die<br />
Energie aus den Bewegungen eines externen Magnetfelds gewinnen) neben etablierten<br />
Energy-Harvesting-Techniken wie Solar-, Piezo- oder Thermoelektrik als verlässliche Energiequelle<br />
für autonome Sensorknoten in den boomenden IoT-Netzwerken zu verankern.<br />
www.ubito.com
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
FREQUENZUMRICHTER FÜR DEN<br />
HOCHGESCHWINDIGKEITSBEREICH<br />
Auf der SPS <strong>2022</strong><br />
stellt Sieb & Meyer<br />
die neuesten<br />
Modelle der<br />
SD4x-Serie vor:<br />
SD4S, SD4M und<br />
ganz neu SD4B. Die<br />
Frequenzumrichter<br />
für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen<br />
bieten eine optimierte Performance, höhere Drehzahlen<br />
sowie eine geringe Motorerwärmung ohne Sinusfilter. <strong>Der</strong><br />
SD4B eignet sich sowohl für den Einsatz als hochdynamischer<br />
Servoverstärker für den Betrieb von rotativen und linearen<br />
Niedervolt-Servomotoren als auch für einen optimierten<br />
Betrieb von hochdrehenden Niedervolt-Synchron- und<br />
Asynchronmotoren. Im Hochgeschwindigkeitsbereich erlaubt<br />
er einen sensorbehafteten Betrieb von Motoren mit überlagerter<br />
Synchronisationsfunktion auf Basis von 24 V-Synchronisations-Signalen.<br />
So lassen sich mehrere Hochgeschwindigkeitsmotoren<br />
im Master-/Slave-Betrieb winkelsynchron<br />
betreiben. <strong>Der</strong> SD4S steht in zahlreichen Baugrößen und<br />
Leistungsbereichen zur Verfügung. Die Prozessorperformance<br />
macht es möglich, Synchronmotoren mit „vergrabenen“<br />
Magneten, auch Interior Permanent Magnet Motor genannt,<br />
optimal zu betreiben. Das bei diesen Motoren zusätzlich zur<br />
Verfügung stehende Reluktanzmoment wird dabei arbeitspunktunabhängig<br />
in Echtzeit optimiert. Die Drei-Level-Umrichter<br />
SD4M können ihre Vorteile zum Beispiel im Bereich von<br />
Turboverdichtern und Turbokompressoren voll ausspielen.<br />
www.sieb-meyer.de<br />
NEUES ZUBEHÖR FÜR SCHLANKE<br />
SICHERHEITSZUHALTUNG<br />
Mit dem Türgriffsystem DHS-150 ist die schlanke Sicherheitszuhaltung<br />
AZM150 von Schmersal jetzt noch anwendungsfreundlicher.<br />
<strong>Der</strong> ergonomische DHS-150 erspart einen<br />
separaten Türgriff und ist für Maschinenumhausungen und<br />
-umzäunungen sowie für alle Standard-Aluminiumprofile in<br />
40 mm Breite geeignet. <strong>Der</strong> robuste Türriegel kommt insbesondere<br />
bei schweren Schwenktüren und unter rauen<br />
Umgebungsbedingungen zum Einsatz. Ein Vorteil des neuen<br />
Zubehörs ist, dass der<br />
Betätiger durch den Riegel<br />
im DHS-System vorpositioniert<br />
wird und damit<br />
optimal ins Gerät einfährt.<br />
Damit ist das System stabil<br />
gegen Querkräfte. Treten bei<br />
Zuhaltungen Querkräfte auf,<br />
die nicht überwunden<br />
werden können, wird die<br />
Schutztür nicht geöffnet –<br />
mit entsprechenden Verzögerungen im Produktionsprozess.<br />
Hier trägt das Türgriffsystem DHS-150 in Verbindung mit der<br />
Sicherheitszuhaltung AZM150 zu einer Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit<br />
bei. Darüber hinaus verfügt das Türgriffsystem<br />
DHS-150 über eine integrierte Sperrvorrichtung (LOTO).<br />
Diese Sperrzangenfunktion schützt das Bedienpersonal bei<br />
größeren, begehbaren Maschinen und Anlagen davor, bei<br />
Wartungs- und Reparaturarbeiten irrtümlich eingeschlossen<br />
zu werden. Die Sperrvorrichtung sorgt dafür, dass die Tür der<br />
Schutzeinrichtung nicht geschlossen werden kann und ein<br />
unabsichtlicher Maschinenanlauf verhindert wird.<br />
www.schmersal.com<br />
HOCHAUFLÖSENDE MULTITOUCHPANELS<br />
Das Unternehmen Sigmatek präsentiert seine Multitouchpanels ETT <strong>10</strong>64 und<br />
ETT 1264. Herzstück der Geräte ist ein leistungsstarker EDGE3-Technology-Prozessor<br />
mit vier aufeinander abgestimmten Prozessor-Kernen (4 × 1,6 GHz). Dieser ermöglicht<br />
den flüssigen Seitenaufbau von (Web-)Visualisierungen. Mit 2 GB DDR4 RAM und<br />
8 GB eMMC steht ausreichend Speicher zur Verfügung. Die Bedienung gestaltet sich<br />
bei den kapazitiven Multitouchpanels mit <strong>10</strong>,1- oder 12,1-Zoll-TFT-Farbdisplay in<br />
hoher Auflösung (1280 × 800 Pixel) intuitiv wie bei einem Smartphone. Beide lassen<br />
sich mit bloßen Fingern, dünnen Handschuhen oder Touchstift bedienen. Die robuste<br />
Glasfront der Panels ist in Schutzart IP65 ausgeführt.<br />
www.sigmatek-automation.com<br />
Click. Clack. Closed.<br />
Die Fast Assembly Kabeleinführung<br />
sps<br />
Halle 9-568<br />
Die Kabeleinführung KEL-FA (Fast Assembly)<br />
bietet eine schnelle Montage ohne Werkzeug.<br />
Zugentlastung gemäß DIN EN 62444 sowie<br />
eine hohe Flexibilität durch den Einsatz<br />
verschiedenster Tüllen sind weitere Vorteile.<br />
IP54<br />
UL TYPE<br />
www.icotek.com
MESSE SPS <strong>2022</strong><br />
REX<br />
Das kompakte<br />
und transparente<br />
Schaltnetzteil<br />
SAFE UND SECURE – AUTOMATISIERUNG WEITER GEDACHT!<br />
Unter dem Messemotto „Be safe and secure“<br />
stellt Pilz auf der internationalen Fachmesse SPS<br />
Automatisierungslösungen in den Fokus, die<br />
sowohl Safety als auch Industrial Security an<br />
Maschinen und Anlagen abdecken. Im inhaltlichen<br />
Mittelpunkt: Lösungen für das Zutrittsmanagement<br />
sowie die Absicherung mobiler<br />
Maschinen und deren Gefahrenbereiche.<br />
Auf der SPS erleben Besucher des Pilz-Standes,<br />
wie sich fahrerlose Transportsysteme (FTS) unter<br />
Berücksichtigung aller räumlichen und infrastrukturellen<br />
Gegebenheiten sicher automatisieren<br />
und betreiben lassen. Das Ziel hierbei: Die Produktivität in der Intralogistik erhöhen.<br />
Neuheiten aus dem Bereich Bedienen und Beobachten für das Identification and Access<br />
Management (I.A.M.) sowie innovative funktionale Features für die Sicherheitslichtgitter<br />
PSENopt II sind weitere Messeschwerpunkte von Pilz in Nürnberg. Dazu kommt ein Jubiläum:<br />
Vor 20 Jahren stellte Pilz in Nürnberg seine Kleinsteuerung PNOZmulti dem Markt vor –<br />
„Verdrahten mit der Maus“ war damals eine wegweisende Neuerung. Weltweit neu war die<br />
Möglichkeit, die Sicherheitsschaltung mithilfe eines einfach handhabbaren, grafikbasierten<br />
Konfigurationstools zu erstellen – ohne Kenntnis einer höheren Programmiersprache. Damit<br />
wurde die Lücke zwischen hartverdrahteten Sicherheitsschaltgeräten und frei programmierbaren<br />
Sicherheitssteuerungen geschlossen. Heute können sich Messebesucher bei Pilz in<br />
Nürnberg über Neuheiten mit Blick auf die konfigurierbare Kleinsteuerung PNOZmulti 2<br />
informieren: Eine neues „Power“-Basisgerät und die Integration von Security stehen nun in<br />
der Produktfamilie zur Verfügung.<br />
www.pilz.com<br />
Das REX-System ist die umfassende<br />
Absicherungs- und Verteilungslösung<br />
für Ihre Maschinen<br />
und Anlagen – dank des neuen<br />
Schaltnetzteils PFR12D sind alle<br />
Steuerstromkreise immer optimal<br />
mit 24 V DC versorgt.<br />
IHR NUTZEN<br />
• Erhöhte Maschinenverfügbarkeit:<br />
Hohe Transparenz und<br />
stabiles Design<br />
• Flächen- und Volumenreduktion<br />
im Schaltschrank:<br />
Kompakte Form und geringe<br />
Konvektionsabstände<br />
• Zeiteinsparung bei E-Konstruktion<br />
und Montage:<br />
Praktische Modul-Anreihung und<br />
Push-In Anschlusstechnik<br />
• Einfache Konstruktion:<br />
Einheitliches Design und kein<br />
Zubehör<br />
Haben Sie dazu weitere Fragen?<br />
Besuchen Sie uns auf der SPS in<br />
HALLE 3, STAND 219.<br />
Mehr Infos unter www.e-t-a.de<br />
EDLES DESIGN UND GERINGE VERLUSTLEISTUNG<br />
Herzstück der neuen Eco-Line-Panel-PCs ist ein Intel-Celeron-<br />
N4200-Prozessor (4 × 1,1 - 2,5 GHz; 2 MB L2 Cache) mit einer<br />
Verlustleistung von nur 6 W. Zum niedrigen Energieverbrauch trägt<br />
ferner die LED-Hintergrundbeleuchtung bei. Dank der Gehäusetiefe<br />
von 33 mm sind sie zudem sehr kompakt und erfüllen frontseitig<br />
Schutzart IP65. Die Eco-Reihe ist im Standard mit einer Bildschirmdiagonalen<br />
von 15,6 ” lieferbar. Das Display bietet eine hohe<br />
Transmissionsrate und einen Blickwinkel von 178 ° h/v. Es besteht<br />
aus einem entspiegelten und chemisch gehärteten Multi-Touch-Glas,<br />
das sich auch mit Handschuhen bedienen lässt. Die Auswahl an<br />
Schnittstellen sowie Speicherkapazitäten von 64 bis 480 GB ist vielseitig. Das Gehäuse ist<br />
pulverbeschichtet und mit einer verschraubten Rückwand ausgestattet.<br />
www.rose-systemtechnik.com<br />
MULTIFUNKTIONALES ABSPERRVENTIL FÜR ROHRLEITUNGEN<br />
Für Einsätze in der Prozessindustrie hat Wika ein<br />
neues Absperrventil entwickelt. PBV-FS eignet sich<br />
zur Kontrolle eines Medienflusses, für die Adaption<br />
von Druckmessgeräten und als Verbindung von<br />
Rohrleitungen. Das Absperrventil verfügt über<br />
einen Flanschanschluss und ist mit schwimmender<br />
Kugel sowie voller oder reduzierter Bohrung<br />
ausgeführt. Anwender können zwischen Block &<br />
Bleed- oder Double Block & Bleed-Konfiguration<br />
wählen. PBV-FS arbeitet mit niedrigem Drehmoment<br />
und geringem Verschleiß. Seine Oberfläche<br />
ist darüber hinaus korrosionsbeständig. <strong>Der</strong><br />
kompakte Aufbau des Ventils ermöglicht eine<br />
platzsparende und leckageminimierte Installation. PBV-FS lässt keine diffusen Emissionen zu<br />
(Dichtheitsprüfung gemäß EN ISO 15848-1) und ist nach API 607, ISO <strong>10</strong>497 und BS6755-2<br />
auf Feuersicherheit getestet. Wika bietet zusätzlich einen kundenspezifischen Zusammenbau<br />
von Ventil und Messgerät an. Ein solcher „Geräte-Hook-up“ wird einbaufertig und<br />
dichtheitsgeprüft geliefert.<br />
www.wika.de<br />
ENGINEERING TECHNOLOGY
ANTRIEBSTECHNIK<br />
01<br />
ERSCHÜTTERUNGEN<br />
STANDHALTEN<br />
Damit das Entpulvern von komplex gebauten Werkstücken aus dem<br />
3D-Druck automatisiert abläuft, werden in einem Zwei-Achs-Schwenksystem<br />
leistungsstarke, robuste und platzsparende Antriebe eingesetzt.<br />
Auf der Formnext lernten<br />
sich Andreas Hartmann, CEO<br />
und CTO von Solukon (links)<br />
und Udo Cyrol, Leiter des<br />
Stöber Vertriebscenters<br />
Süd-Ost, kennen<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Um Bauteile nach dem 3D-Druck zu entpulvern, entwickelt<br />
die Solukon Maschinenbau GmbH Depowdering-Anlagen –<br />
zum Beispiel die Solukon SFM-AT350 für mittelgroße<br />
Werkstücke. „Die Innenräume von im Strahlschmelz-Verfahren<br />
gedruckten Metallteilen sind nach dem Druckprozess voll<br />
mit Pulver“, beschreibt Andreas Hartmann, der 2015 zusammen mit<br />
Dominik Schmid Solukon gegründet hat. Für alle nachfolgenden<br />
Bearbeitungsschritte und für die spätere Verwendung müssen die<br />
Werkstücke davon befreit werden. Vor Einführung der Solukon-Anlagen<br />
geschah dies manuell durch Schütteln, Klopfen oder Aussaugen.<br />
Bei komplex geformten Bauteilen ist das schwieriger – besonders<br />
wenn sich im Inneren der Bauteile ein Labyrinth an Kanälen befindet.<br />
„Gerade bei komplexen Bauteilen muss das Entpulvern automatisiert<br />
ablaufen“, sagt Hartmann.<br />
Das inhabergeführte Unternehmen ist international tätig und<br />
entwickelt, montiert und vertreibt smarte und hoch automatisierte<br />
Anlagen und zugehörige Peripheriegeräte für das Postprocessing<br />
der additiven Fertigung. „Unsere Lösungen erfüllen höchste<br />
Funktionalitäts- und Sicherheitsstandards und sind für die effiziente<br />
und zuverlässige Entfernung von schwer zu handhabenden<br />
und reaktiven Materialien wie Titan und Aluminium zugelassen“,<br />
beschreibt Hartmann. Wohin die Reise geht? Die dem 3D-Druck<br />
nachgelagerten Prozesse, wie etwa die Entpulverung müssen zunehmend<br />
standardisiert ablaufen. Dazu gilt es, immer höhere<br />
Stückzahlen bewältigen zu können.<br />
Alle Entpulverungsanlagen basieren auf der Solukon Smart<br />
Powder Recuperation-Technologie, kurz SPR: Durch automatisiertes<br />
Schwenken um zwei Achsen sowie gezielte Schwingungsanregung<br />
– sprich Vibration – wird das Pulver fließfähig. Damit<br />
läuft es selbst aus sehr feinen Kanälen sicher und kontrolliert ab –<br />
und dem Prozess wieder zu. Die SFM-AT350 gehört zu den neuesten<br />
Entwicklungen bei den Depowdering-Systemen. Solukon hat sie<br />
im Herbst 2021 auf den Markt gebracht. „In die Entwicklung<br />
konnten wir sowohl unsere eigene langjährige Erfahrung als<br />
auch das Feedback unserer Kunden aus Branchen wie Luft- und<br />
Raumfahrt, Medizintechnik und Automotive einfließen lassen“,<br />
sagt Hartmann.<br />
Die Anlage eignet sich für bis zu 60 kg schwere und bis zu<br />
420 mm hohe Bauteile. Weil der Drehteller des Systems endlos<br />
rotieren und sich die horizontale Achse gleichzeitig um bis zu<br />
250 ° bewegen kann, lassen sich auch komplexe Rotationsmuster<br />
einfach programmieren. <strong>Der</strong> Anwender profitiert von einer<br />
Zeitersparnis von bis zu 90 Prozent im Vergleich zu manuellen<br />
Reinigungsverfahren.<br />
26 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
02<br />
03<br />
01 Drehzahl und Drehmoment<br />
lassen sich stufenlos vom Stillstand<br />
bis zur Maximaldrehzahl bei voller<br />
Drehmomentkontrolle regeln – dabei<br />
arbeitet der Getriebemotor komplett<br />
ohne Sensorelemente<br />
02 Die Lean-Planetengetriebemotoren<br />
sowie die Lean-Kegelradgetriebemotoren<br />
werden mit einem<br />
Antriebsregler angesteuert, der<br />
bei dieser Anwendung als Doppelachsregler<br />
ausgelegt ist<br />
03 In der Depowdering-Anlagen wird<br />
das Bauteil durch automatisiertes<br />
Schwenken um zwei Achsen sowie<br />
Vibration vom Pulver befreit<br />
KOMPAKTE ANTRIEBE<br />
FÜR KOMPAKTE MASCHINE<br />
„Die SFM-AT350 zeichnet sich durch ein besonders geringes<br />
Kammervolumen und einen kompakten Aufbau aus. Das war<br />
uns ein großes Anliegen, um die Inertisierungszeit und benötigte<br />
Menge an Inertgas möglichst gering zu halten. Um einen kompakten<br />
Aufbau zu erreichen, benötigten wir bei der Entwicklung<br />
besonders platzsparende Antriebslösungen, sowohl für die Endlosrotation<br />
des Drehtellers, auf dem das Bauteil befestigt ist, als<br />
auch für den horizontal beweglichen Schwenkarm“, erklärt<br />
Hartmann. Auf der Formnext, der führenden Branchenplattform<br />
für additive Fertigung und industriellen 3D-Druck in Frankfurt<br />
am Main, lernte Andreas Hartmann Udo Cyrol kennen, den Leiter<br />
des Stöber Vertriebscenters Süd-Ost.<br />
„Bisher kamen in den Entpulverungsanlagen Servoantriebe<br />
zum Einsatz. Um nun noch kompakter bauen zu können, ohne<br />
an Leistung zu verlieren, empfahlen wir unseren sensorlosen<br />
LEAN-GETRIEBEMOTOREN<br />
EIGNEN SICH FÜR AUFGABEN,<br />
DIE SCHWINGUNGEN UND<br />
VIBRATIONEN BEINHALTEN<br />
Lean-Getriebemotor“, berichtet Cyrol. Die Vorteile: Ein hochpräzises<br />
Planetengetriebe sowie ein erstklassiges Kegelradgetriebe kombiniert<br />
mit einem energieeffizienten, encoderlosen und robusten<br />
Lean-Motor – besonders effizient für passgenaue, kompakte<br />
Maschinenkonzepte.<br />
Die Argumente überzeugten den Maschinenbauer aus Augsburg.<br />
Dazu kommt: Mit Wirkungsgraden bis zu 96 Prozent erreichen<br />
die Motoren die Effizienzklasse IE5. Damit ist Solukon schon jetzt<br />
auf einem Technologiestand, der erst in einigen Jahren gefordert<br />
sein wird.<br />
KOMPLETT OHNE ENCODER<br />
Mit dem Stöber Lean-Getriebemotor lassen sich Drehzahl und<br />
Drehmoment stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl<br />
bei voller Drehmomentkontrolle regeln – dabei arbeitet er<br />
komplett ohne Sensorelemente. „Damit ist auch nur ein einfach<br />
geschirmtes Standard-Leistungskabel erforderlich“, beschreibt<br />
Cyrol. Das reduziert den Aufwand für die Installation deutlich.<br />
Lean-Getriebemotoren eignen sich so für Automatisierungsaufgaben,<br />
die Schwingungen und Vibrationen beinhalten – wie bei<br />
der Depowdering-Anlage von Solukon.<br />
Zur großen Robustheit trägt das encoderlose Konzept des<br />
Lean-Motors bei. Trotz Verzicht auf einen Encoder im Motor liegt<br />
die Drehzahlabweichung bei weniger als einem Prozent, die<br />
Positioniergenauigkeit bei ± 1. „Da der Encoder entfällt, eignet<br />
sich die Lean-Getriebmotorenbaureihe insbesondere für dynamische<br />
Automatisierungsaufgaben“, sagt Cyrol.<br />
EFFIZIENTER DOPPELACHSREGLER<br />
Ansteuern lassen sich die Lean-Getriebemotoren bei Solukon mit<br />
dem SC6, einem 45 mm breiten Antriebsregler mit integrierter<br />
Leistungsversorgung. Bei dem Maschinenbauer ist dieser als<br />
Doppelachsregler mit einem Ausgangsnennstrom bis 2 × 19 A im<br />
Einsatz. Das kompakte Stand-Alone-Gerät eignet sich für antriebsbasierte<br />
Anwendungen mit bis zu vier Achsen.<br />
Für die funktionale Sicherheit entwickelte Stöber das für die<br />
Antriebsregler optional erhältliche Sicherheitsmodul SU6. Damit<br />
steht Solukon eine wirtschaftlich attraktive Lösung für die Sicherheitsfunktionen<br />
STO und SS1 über das Sicherheitsprotokoll Profisafe<br />
zur Verfügung. <strong>Der</strong> SC6 ist damit prädestiniert für den Einsatz<br />
in sicherheitstechnisch anspruchsvollen Systemen bis SIL 3, PL e,<br />
Kategorie 4. <strong>Der</strong> <strong>Konstrukteur</strong> kann etwa einen Not-Halt nach EN<br />
13850 umsetzen – oder einen unerwarteten Anlauf nach EN<br />
14118 vermeiden. Die Funktionalität der Kommunikationsschnittstelle<br />
des Reglers ist zudem Profinet-zertifiziert. „<strong>Der</strong><br />
hochdynamische Antriebsregler arbeitet auch bei anspruchsvollen<br />
Bewegungen unbemerkt und zuverlässig im Hintergrund“,<br />
erläutert Cyrol.<br />
Hartmann ist zufrieden: „Bei der Entwicklung des 2-Achs-<br />
Schwenksystems hat uns Stöber hervorragend unterstützt. Mit<br />
den verbauten Komponenten gelang uns ein äußerst kompakter<br />
Aufbau mit starker Leistung.“ „Mit den spielarmen Getriebemotoren<br />
konnten wir zudem sowohl das Abfahren der Bahnen verbessern<br />
als auch bei den Kippbewegungen bessere Übergänge schaffen.<br />
Die SFM-AT350 ist damit ein hochfunktionales Arbeitspferd.“<br />
Bilder: Stöber, Solukon Maschinenbau/Jo Teichmann Fotografie<br />
www.stober.com<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 27
ANTRIEBSTECHNIK<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
ENERGIEEFFIZIENTE E-MOTOREN<br />
In industriellen Anwendungen verbrauchen elektrischer Antriebe<br />
rund 70 Prozent des eingesetzten Stroms. Die Optimierung von<br />
Elektromotoren leistet einen wichtigen Beitrag dazu, den Energieund<br />
Ressourcenverbrauch zu reduzieren – wirtschaftlich und ökologisch<br />
eine Notwendigkeit für Industrieunternehmen weltweit.<br />
Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing,<br />
Getriebebau NORD GmbH & Co. KG<br />
28 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
01 Regeln für die<br />
Energieeffizienz von<br />
Asynchronmotoren gemäß<br />
Ökodesign-Verordnung<br />
(EU) 2019/1781 in Europa<br />
ab 1. Juli 2023<br />
Bei angestrebten Energieeinsparungen ist stets das gesamte<br />
Antriebssystem samt Elektromotor, Getriebe und<br />
Antriebselektronik zu betrachten. Wenn es speziell um<br />
Einsparmöglichkeiten bei Elektromotoren geht, versucht<br />
Nord Drivesystems bei jeder Neu- und Weiterentwicklung Zukunftsfähigkeit,<br />
Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz, Funktionalität<br />
und Performance zu verbessern. Auf Basis von OECD-Zahlen<br />
wird der Industrie mit 51 Prozent im Zeitraum von 2000 bis 2017<br />
der größte Anteil an erreichter Energieeinsparung durch bessere<br />
Effizienz zugeschrieben. Dabei haben die Prozesswärmeerzeugung<br />
und die Nutzung elektrischen Stroms in Antrieben die größten<br />
Anteile. Wirkungsvolle Maßnahmen in beiden Sektoren nutzen<br />
sowohl der Ressourcenschonung als auch der Erreichung der<br />
Klimaziele.<br />
REGULIERUNG DER ENERGIEEFFIZIENZ<br />
BEI E-MOTOREN<br />
Elektromotoren sind die relevanteste Produktgruppe beim industriellen<br />
Energieverbrauch, denn hiermit betriebene Systeme<br />
verbrauchen rund 70 Prozent der eingesetzten elektrischen Energie;<br />
das ist etwa die Hälfte der insgesamt in der Europäischen<br />
Union genutzten elektrischen Energie. So wurden laut Schätzungen<br />
im Jahr 2015 circa 1.400 TWh Strom von Elektromotoren in<br />
mechanische Energie und Wärme umgesetzt. Deshalb existieren<br />
für Elektromotoren im Dauerbetrieb fast weltweit Regelwerke<br />
und in vielen Regionen sogar systembezogene Regeln, die auch<br />
Arbeitsmaschinen wie Pumpen, Lüfter oder Druckluftkompressoren<br />
umfassen. Die Regulierung der Energieeffizienz bewirkt<br />
hinsichtlich Ressourcenschonung und Wirtschaftlichkeit gleichermaßen<br />
etwas. Üblicherweise spielen alle – selbst einschichtig<br />
im Dauerbetrieb laufende Elektromotoren, die gemäß aktueller<br />
Vorschriften geliefert werden – ihre Mehrkosten gegenüber den<br />
früher üblichen IE1-Motoren schnell wieder ein.<br />
Den ersten Schritt zu mehr Effizienz machten die Hersteller<br />
von Asynchronmotoren in Vorbereitung auf das Jahr 2011, als<br />
durch Richtlinien-Inkrafttreten die Verwendung von IE2-Motoren<br />
fü r den Dauerbetrieb verbindlich vorgeschrieben wurde. Innerhalb<br />
eines Jahres verdoppelte sich die Zahl der eingesetzten IE2-<br />
Motoren, während der Einsatz von IE1-Motoren abnahm. Erstmals<br />
wurde eine nennenswerte Zahl an IE3-Motoren verkauft;<br />
aber deren Absatz stieg erst mit der verpflichtenden Einführung<br />
über 7,5 kW im Jahr 2015 und für alle Leistungen seit 2017. Mit<br />
der neuen Verordnung EU 2019/1781, die seit Juli 2021 die Vorgängerregelung<br />
ersetzt, ist perspektivisch ein erheblicher Rückgang<br />
der Verkaufszahlen für IE2-Motoren zu erwarten; Anwender<br />
in Bereichen, in denen IE3-Regeln nicht eingehalten werden<br />
müssen, werden auf den gü nstigeren IE1-Motor setzen.<br />
DIE REAKTION DER MOTORENHERSTELLER<br />
Die Verluste des IE3-Motors liegen rund 20 Prozent niedriger als<br />
die IE2-Motorverluste. Das ist in den meisten Fällen mit einer<br />
Vergrößerung des Aktivmaterials verbunden. Motorenhersteller<br />
reagierten unterschiedlich: Mancher entschied sich für eine<br />
grundlegende Durchmesseränderung; sie wirkt quadratisch auf<br />
die Größe der Rotoroberfläche als wichtige Ausnutzungskenngröße.<br />
So ließen sich Verlängerungen oder starke Blechqualitätsänderungen<br />
umgehen. Viele Hersteller scheuten die Investitionen,<br />
EINE WIRKUNGSGRADOPTIMIERUNG<br />
VON ANTRIEBSSYSTEMEN KANN<br />
30 BIS 60 PROZENT ENERGIEEIN-<br />
SPARUNG ERGEBEN<br />
die mit diesem Schritt verbunden waren – Entwicklungskosten,<br />
neue Aluminiumgehäuse mit geringeren Rippenhöhen und tendenziell<br />
rechteckiger Außenkontur, mehr Platz fü r das Eisenpaket,<br />
gleiche Anbaumaße bei größeren Zentrierungen sowie neue<br />
Lagerschilde und Lüfter beziehungsweise Lüfterhauben. Manche<br />
Hersteller nutzten das Volumen bis auf die letzten Millimeter aus,<br />
kamen mit einer Paket- und Wicklungsverdichtung auf IE2 und<br />
überlegten sich neue Maßnahmen für den Schritt zu IE3.<br />
MEHR UND HÖHERWERTIGES AKTIVMATERIAL<br />
FÜR EFFIZIENZKLASSE IE3<br />
Mit der Vorgabe, 20 Prozent der IE2-Motorverluste einzusparen,<br />
kommen viele Asynchronmotoren an ihre physikalischen und<br />
bewegen spannen<br />
heben<br />
toss-gmbh.de<br />
PNEUMATIC-BAUSTEIN<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 29
ANTRIEBSTECHNIK<br />
02<br />
02 <strong>Der</strong> IE5+-Synchronmotor ist in einer Washdown-Version<br />
für die Lebensmittelindustrie verfügbar<br />
03 <strong>Der</strong> Getriebemotor erreicht durch die vollständige<br />
Integration in einem Gehäuse und hocheffiziente<br />
Motortechnologie einen hohen Systemwirkungsgrad<br />
04 <strong>Der</strong> energieeffiziente und weltweit einsetzbare IE3-Motor<br />
liegt im Leistungsbereich 0,12 bis 45 kW<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
03<br />
04<br />
wirtschaftlichen Grenzen. In einigen Motorgrößen bedeutet das<br />
für die Hersteller den Einsatz teurer Kupfer-Rotoren, um einen<br />
Baugrößensprung zu vermeiden. Für den Getriebeanbau bedeutet<br />
der IE3-Motor, dass die Flansche durch höheres Motorgewicht<br />
stärker belastet werden. Zur Jahresmitte 2021 entfiel im Geltungsbereich<br />
der EU-Ökodesign-Richtlinie die legale Möglichkeit, den<br />
IE3-Motor durch IE2-Motoren in Kombination mit Frequenzumrichtern<br />
zu „umgehen“. Dadurch sind die Verkaufszahlen der IE3-<br />
Motoren angestiegen. Das gilt auch für zwei-, sechs- und achtpolige<br />
Motoren – auch wenn hier die Zahlen deutlich geringer<br />
sind als bei vierpoligen Ausführungen. Für die Leistungen von 75<br />
bis 200 kW wurde in der Richtlinie bereits eine Weichenstellung<br />
für 2023 aufgenommen – dann wird die IE4-Klasse auch für die<br />
Standard-Asynchronmotoren größerer Leistungen Realität. Mit<br />
den Baugrößen wachsen die Effizienzwerte, deshalb sind die<br />
Differenzen zwischen IE3- und IE4-Motoren physikalisch einfacher<br />
und mit weniger Anpassungen erreichbar.<br />
Um für kleinere Motoren weitere Effizienz zu erreichen, sind<br />
Konzeptänderungen nötig. Nord Drivesystems geht den Weg mit<br />
vierpoligen IE4-Synchronmotoren, die am Umrichter betrieben<br />
werden. Sie sind äußerlich nicht von den Asynchronmotoren zu<br />
unterscheiden, passen in die Gehäusesysteme und lassen ähnliche<br />
Kombinationen mit den Standardgetrieben im Direktanbau<br />
oder im Adapteranbau zu. Auch aufgebaute Umrichter sind<br />
möglich.<br />
ES GEHT WEITER MIT DER<br />
VERLUSTLEISTUNGSMINDERUNG<br />
Erst ein weiterer Schritt hin zu einem neuen System eines an einem<br />
Frequenzumrichter betriebenen Permanentmagnet-Synchronmotors<br />
mit einer Effizienz, die einer IE5+ entspricht, hat weitere Chancen<br />
zur Verlustleistungsminderung erbracht: Mit der Einzelzahnwicklung<br />
wurde der kürzeste Wickelkopf Realität, der physikalisch in<br />
der klassischen Magnetflussführung machbar ist.<br />
Hinzu kam ein Eisenpaket aus hochwertigem, verlustarmem<br />
Material mit folgendem Prinzip: Überall dort, wo Material nicht<br />
zur Flussführung gebraucht wird, kann es weggelassen werden.<br />
So bleibt Platz für die Kupferwicklung mit geringem Widerstand<br />
und kompakter Spule. Die aufgrund der achtpoligen Bauweise<br />
nötigen Frequenzen von 200 Hz bei bis zu 3.000 U/min damit<br />
noch beherrschbar. Die optimierte Rotorkontur bringt wenig Momenten-Ripple<br />
und geringe Cogging-Torque-Störungen ein, sodass<br />
der Motor für die Regelung gutmütig ist – wenn auch induktivitätsarm<br />
und recht schnell in der Reaktion. Zusammen mit<br />
dem massenträgheitsarmen Rotor bietet er dem Anwender die<br />
Möglichkeit, ein häufiges Abschalten (Start-Stopp-Betrieb) zur<br />
Verlustminderung ohne große Energieverluste in den bewegten<br />
Massen zu realisieren.<br />
NEUE MOTORTECHNIK MIT HOHEM<br />
INTEGRATIONSGRAD<br />
Mit der neuen Motorengeneration IE5+ macht Nord Drivesystems<br />
den Schritt in eine neue Produktsystemlandschaft mit Fokus auf<br />
höchste Energieeffizienz bei gleichzeitig kompakter Bauweise.<br />
<strong>Der</strong> Synchronmotor in Baugröße 71 ist für den Leistungsbereich<br />
von 0,35 bis 1,1 kW mit einem Dauerdrehmoment von 1,6 bis<br />
4,8 Nm und Drehzahlen von null bis 2.<strong>10</strong>0 U/min geeignet, in<br />
Baugröße 90 für den Leistungsbereich von 1,1 bis 2,2 kW mit<br />
einem Dauerdrehmoment von 6,8 bis <strong>10</strong> Nm. Bei Leistungsdichte,<br />
Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit setzt dieser neue Motor<br />
Performance-Maßstäbe; Nord Drivesystems konnte sie mit der<br />
jüngsten Weiterentwicklung zum Getriebemotor Duodrive, dem<br />
vollständig in ein einstufiges Stirnradgetriebe integrierten IE5+-<br />
Synchronmotor, weiter optimieren.<br />
Bilder: BillionPhotos.com – stock.adobe.com, sonstige Nord Drivesystems<br />
www.nord.com<br />
30 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
WINDENANTRIEB – EINFACH IN DER WARTUNG<br />
ANTRIEBSTECHNIK<br />
Bonfiglioli präsentiert die neue leistungsstarke Serie<br />
800, die in 5 Größen von 25.000 bis 160.000 Nm in<br />
seefester Lackierung erhältlich ist und für die Hochdruckreinigung<br />
geeignet ist. Die einfache und schnelle<br />
Montage der Getriebe der Serie 800 in die Windentrommel<br />
ist ein Schlüsselmerkmal ihrer Konstruktion.<br />
Wartungsanforderungen werden so einfach wie<br />
möglich gemacht. Dies gilt beispielsweise für den<br />
einfachen Zugang zur integrierten Bremse, vorgefertigte<br />
Ersatzteilsätze für Bremsen sowie einfachem Zugang zu<br />
Öleinfüllstutzen, Ablassschrauben und dem Ölstandsrohr bzw. Ölstandsanzeige.<br />
Dank einer zertifizierten modularen Architektur ist die neue Windenantriebsserie<br />
800 äußerst flexibel. Zusätzliche Standardstufen erweitern das verfügbare<br />
Drehmoment- und Drehzahlspektrum. Ein breites Spektrum an Motorflanschen<br />
ermöglicht die Kombination mit den vom Anwender bevorzugten Elektrooder<br />
Hydraulikmotoren. Winkelgetriebestufen ermöglichen platzsparende<br />
Windenkonstruktionen.<br />
www.bonfiglioli.com<br />
KLEIN, ABER OHO: MINIATUR-KURVENROLLEN<br />
Findling bietet Kurvenrollen des japanischen<br />
Herstellers JNS an, die ab 2,5 mm<br />
Schaftdurchmesser und 5 mm Außendurchmesser<br />
erhältlich sind. Je nach<br />
Baugröße bringen die Miniatur-Kurvenrollen<br />
lediglich wenige Gramm auf die<br />
Waage. Mit den JNS-Kurvenrollen lassen<br />
sich hochgenaue Kurven- und Linearbewegungen<br />
realisieren. Zudem können sie<br />
im Vergleich zu Rillenkugellagern gleicher<br />
Baugröße zwei bis drei Mal höhere Radialbelastungen aufnehmen. Miniatur-<br />
Kurvenrollen sind mit Käfig und als vollrollige Version verfügbar. Zum Schutz vor<br />
Verunreinigung des Lagerinneren sowie vor dem Austritt von Schmierstoff gibt<br />
es zudem Baureihen mit Gummidichtung. Für den Einsatz unter rauen Bedingungen<br />
sind die Komponenten auch in Edelstahl erhältlich. Diese werden aus<br />
hoch härtbarem martensitischen SUS440C oder AISI440C hergestellt. Dieses<br />
Material weist bis 200 °C eine hohe Maßstabilität auf und überzeugt als<br />
Hochtemperaturlager mit Laufruhe und -präzision.<br />
www.findling.com<br />
MASCHINENLEISTUNG OPTIMAL AUSNUTZEN<br />
Bei den Überlastkupplungen von KBK<br />
kann der Anwender das Auslösemoment<br />
frei wählen und präzise an der<br />
Kupplung einstellen, sodass sich die<br />
Maschinenleistung optimal ausnutzen<br />
lässt. KBK verwendet bei seinen<br />
Sicherheitskupplungen Tellerfedern<br />
mit degressiver Kennlinie und Kugeln<br />
als Sperrelement. Das Produktprogramm<br />
an Sicherheitskupplungen umfasst Überlastkupplungen mit Wälzlagern,<br />
Gleitlagern, Metallbälgen und Zahnkränzen. Bei den Funktionssystemen<br />
besteht die Wahl zwischen Überlastkupplungen mit Synchronschaltung,<br />
Durchrastschaltung und Freischaltung sowie einer gesperrten Ausführung.<br />
Kupplungen mit Synchronschaltung rasten nach Beseitigung der Überlast<br />
automatisch wieder ein, gesperrte Sicherheitskupplungen werden wenige<br />
Winkelgrade nach dem Ausrasten mechanisch gesperrt und freischaltende<br />
Modelle trennen An- und Abtriebsstrang dauerhaft momentenfrei voneinander.<br />
Für Anwendungen mit sehr vielen Überlastvorgängen empfiehlt sich der Einsatz<br />
einer Magnetkupplung. Sie arbeitet verschleißfrei und lässt sich leicht reinigen.<br />
www.kbk-antriebstechnik.de<br />
kurzfristig lieferbar
ANTRIEBSTECHNIK<br />
01<br />
02<br />
GRÜNER WANDEL…<br />
Nachdem NSK 2021 den weltweit ersten Biokunststoffkäfig für Wälzlager vorgestellt hat,<br />
ist mittlerweile das erste Produktprogramm auf dem Markt, das mit diesen Käfigen<br />
ausgestattet ist. Wir sprechen mit Ralf Petersen, Manager Industrial Bearings<br />
bei NSK über die Motivation für diese Entwicklung und die Umweltziele von NSK.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Herr Petersen, NSK hat kürzlich die ersten Käfige für<br />
Wälzlager aus Bio-Kunststoff vorgestellt. Was hat Sie<br />
dazu bewegt und was bedeutet für Sie „Bio“?<br />
„Bio“ bedeutet für uns: hergestellt überwiegend aus erneuerbaren<br />
Biomassequellen, das heißt aus Pflanzen. Für die Produktion der<br />
Kunststoffe werden keine fossilen Quellen – also Erdöl – genutzt.<br />
Lässt sich der Umweltvorteil beziffern, den diese Lager bieten?<br />
Wir erfassen solche Material- und Energiebilanzen und ganz<br />
generell die Umweltauswirkungen bei jedem neuen Produkt<br />
(siehe Textkasten). In diesem Fall besteht der Vorteil in einer<br />
deutlichen Senkung der produktspezifischen CO 2<br />
-Emissionen<br />
über den gesamten Lebenszyklus. Im Vergleich zu herkömmlichen,<br />
aus fossilen Brennstoffen hergestellten Kunststoffkäfigen<br />
liegt die CO 2<br />
-Reduzierung bei 91 Prozent. Damit leisten der<br />
Hersteller, der diese Lager verbaut, und auch der Anwender<br />
der Wälzlager einen Beitrag zum Klimaschutz und zur Schonung<br />
der Ressourcen.<br />
Üblicherweise müssen derartige Komponenten hohen<br />
Einsatzbedingungen gerecht werden. Wie stellen Sie<br />
sicher, dass der neue Bio-Kunststoff beispielsweise hohen<br />
Betriebstemperaturen standhält?<br />
Die Frage ist berechtigt, denn eben das war bislang der Hinderungsgrund<br />
für den Einsatz von Bio-Plastik bei Kunststoffkäfigen:<br />
Die Wärmebeständigkeit der angebotenen nicht-fossilen<br />
Werkstoffe ist einfach zu gering. Unsere Entwickler in Japan<br />
haben jedoch mit dem Material Ecopaxx von DSM einen Biokunststoff<br />
ausgewählt, der Betriebstemperaturen von bis zu<br />
120 °C standhält, und das dauerhaft. Das haben wir selbstverständlich<br />
in Dauertests nachgewiesen, ebenso die Vergleichbarkeit<br />
bei Eigenschaften wie Geräusch- und Reibungsverhalten,<br />
Steifigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Unseres Wissens<br />
nach sind das die weltweit ersten Käfige aus <strong>10</strong>0 Prozent Biokunststoff,<br />
die dem Massenmarkt zur Verfügung stehen. Sie<br />
unterstützen unsere Kunden dabei, CO 2<br />
-neutrale Produkte zu<br />
entwickeln: Im Vergleich zu konventionellen Käfigen aus<br />
PA 6.6. reduziert sich der CO 2<br />
-Footprint um 91 Prozent, bezogen<br />
auf den Produktlebenszyklus.<br />
EIN INDEX FÜR DIE NACHHALTIGKEIT<br />
Seit 2008 bewertet NSK die Umweltauswirkungen jedes<br />
neuen Produktes nach einem besonderen KPI (Key<br />
Performance Indicator): dem sogenannten „Neco“-<br />
Faktor. Die Abkürzung steht für „NSK Eco-Efficiency<br />
Indicators“ und setzt unter anderem den ökologischen<br />
Fußabdruck des Produktes (Ressourcen- und Energieverbrauch)<br />
in Relation zum Produktnutzen, der aus verschiedenen<br />
Faktoren errechnet wird. Eddie Ward, Quality and<br />
Environmental Systems Manager von NSK Europe:<br />
„Unser Ziel ist es, Neuheiten mit einem Neco-Wert von<br />
mindestens 1,2 zu entwickeln. Dieses Ziel haben wir<br />
im vergangenen Geschäftsjahr bei sechs Produkten –<br />
Wälzlagern, Linearführungen, Aktuatoren und Schmierfetten<br />
– erreicht. Und auch in Zukunft werden wir diesen<br />
Faktor bei allen Produktneuheiten ermitteln.”<br />
32 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
01 <strong>Der</strong> neue Käfig aus Biokunststoff (gewonnen aus der<br />
Sesampflanze) entspricht in seinen Gebrauchseigenschaften einem<br />
bisher gebräuchlichen PA 6.6-Käfig<br />
02 Rillenkugellager für Elektroantriebe gehören zum Kernprogramm<br />
Welche Einsatzgebiete haben Sie im Fokus und<br />
welche sollen es noch werden?<br />
Im ersten Schritt haben wir diese Käfige für die Rillenkugellager<br />
der Serien 60 und 62 und für Anwendungen in den Lüftermotoren<br />
von Klimaanlagen entwickelt. Das hat mehrere Gründe.<br />
Erstens nutzen viele Hersteller von Lüftern und Klimaanlagen<br />
unsere Rillenkugellager, wir kennen die Anwendung also bestens.<br />
Zweitens sind die Einsatzbedingungen konstant und das<br />
Temperaturspektrum weist keine extremen Verläufe auf.<br />
Drittens bemühen sich die Hersteller der Klimaanlagen, durch<br />
Zulieferkomponenten mit möglichst schmalem CO 2<br />
-Fußabdruck<br />
ihre Nachhaltigkeitsbilanz zu verbessern. Unsere Wälzlager<br />
leisten einen Beitrag dazu. Viertens wächst dieser Markt,<br />
auch in Europa. Anwendungsbereiche, die wir als nächstes erschließen<br />
werden, sind andere elektromotorische Antriebe mit<br />
relativ konstanter Drehzahl und mittleren Umgebungstemperaturen.<br />
Außerdem werden wir den Einsatz von Biokunststoffen in<br />
der Automobil industrie vorantreiben. Hier sind die Zulieferer<br />
zunehmend aufgefordert, die Gesamt-CO 2<br />
-Bilanz ihrer Produkte<br />
nachzu weisen, die bei solchen Lagern sehr günstig ist.<br />
Was bieten Sie im Bereich „nachhaltige Wälzlager“ noch an?<br />
<strong>Der</strong> größte „Hebel“, den wir hier beeinflussen können, ist die<br />
Energieeffizienz der Wälzlager und hier insbesondere die Verringerung<br />
der Reibung. Ein Beispiel: Bei der aktuellen Baureihe von<br />
Rillenkugellagern mit Kunststoffkäfig für Haushaltgeräte konnten<br />
wir die Reibung im Vergleich zur Vorgängerbaureihe um 79 Prozent<br />
verringern. Das verringert den Energieverbrauch der Geräte.<br />
Möglich werden solche Verbesserungen nur durch intensive<br />
Detailarbeit bei Faktoren wie Fettauswahl und Fettfüllgrad,<br />
Käfigdesign, Laufbahngeometrie, Abdichtung und Oberflächenbehandlung.<br />
Nicht alle Maßnahmen sind für jede Lagerbauart<br />
www.nskeurope.de<br />
RS_Festgefahren_<strong>Der</strong><strong>Konstrukteur</strong>_<strong>2022</strong>-4 14.03.<strong>2022</strong> 16:09 Uhr Seite 1<br />
Ralf Petersen, Manager<br />
Industrial Bearings,<br />
European Technology Center,<br />
NSK Deutschland GmbH,<br />
Ratingen<br />
geeignet, und nicht alle lassen sich kombinieren – und sie dürfen<br />
natürlich nicht zulasten der Gebrauchseigenschaften wie Tragfähigkeit,<br />
Lebensdauer und Geräuschentwicklung gehen.<br />
Werfen wir noch einen Blick über die Produktentwicklung<br />
im Bereich Wälzlager hinaus. Wo sehen Sie weitere<br />
Potenziale in Ihrem Unternehmen, einen Beitrag zu<br />
mehr Klimafreundlichkeit zu leisten?<br />
Weitere Potenziale gibt es in unseren Standorten, und die nutzen<br />
wir ebenfalls. Unser Ziel ist es, dass bis 2030 alle europäischen<br />
Produktionsstätten CO 2<br />
-neutral arbeiten – bezogen auf<br />
Scope 1 und 2-Emissionen. Und schon heute beziehen alle fünf<br />
Werke „grünen“ Strom. Allein in unserem größten Werk, in Kielce/<br />
Polen, führt das zu einer Minderung des CO 2<br />
-Ausstoßes um<br />
rund 65.000 t pro Jahr. Darüber hinaus gehört es zu den Umweltzielen<br />
von NSK, den Energieverbrauch in der Produktion und<br />
auch in der Verwaltung kontinuierlich zu senken.<br />
DIE FRAGEN STELLTE DIPL.-ING. NICOLE STEINICKE,<br />
CHEFREDAKTEURIN DER KONSTRUKTEUR.<br />
Bilder: Aufmacher Kai Beercrafter – Shutterstock, Produktbilder und Porträt NSK<br />
Festgefahren in<br />
alter Technik?<br />
info@uhing.com<br />
Entdecken Sie<br />
neue Möglichkeiten<br />
www.aufglatterwelle.de<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 33
ANTRIEBSTECHNIK<br />
KRAFTVOLLES SCHWENKEN –<br />
AUCH AUF ENGEM RAUM<br />
Hydraulische Drehantriebe sind<br />
kompakt, wartungsarm und<br />
kommen in mobilen Anwendungen<br />
zum Einsatz, wo auf engem Raum<br />
gedreht und geschwenkt werden<br />
muss. Aber auch in der Industrie<br />
setzen sich die Alleskönner durch:<br />
Überall dort, wo schwere Lasten<br />
beschleunigt, präzise positioniert<br />
und gehalten werden sollen.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Das Unternehmen HKS-Dreh-Antriebe GmbH ist auf<br />
die Entwicklung und Fertigung von hydraulischen<br />
Drehantrieben nach Kundenvorgaben spezialisiert.<br />
„Es gibt <strong>Konstrukteur</strong>e und Entwickler, die auf Zylinder<br />
zurückgreifen, um schwere Lasten zu drehen und zu schwenken,<br />
weil sie noch nie etwas von hydraulischen Drehantrieben<br />
gehört haben“, berichtet Heiko Kern, Konstruktionsleiter bei<br />
HKS. „Allerdings können Zylinder lediglich Bewegungen unter<br />
90 ° ausführen – im Gegensatz dazu können unsere Produkte<br />
auf kleinstem Raum große Lasten bis 360 ° rotieren und verfügen<br />
Nicole Steinicke, Chefredakteurin <strong>Der</strong> <strong>Konstrukteur</strong><br />
über einen Leistungsbereich bis 2<strong>10</strong>.000 Nm. Wir konstruieren<br />
sogar Schwenkwinkel bis 1.500 °, wenn es die Anwendung<br />
erfordert.“<br />
GLEICHMÄSSIGE SCHWENKBEWEGUNG<br />
Ein Pluspunkt von hydraulischen Drehantrieben ist die überaus<br />
gleichmäßige Dreh- und Schwenkbewegung: Während der Kraftaufbau<br />
bei Zylindern ungleichmäßig ist, führen die Drehantriebe<br />
alle Bewegungen präzise und konstant aus – auch große Klappen<br />
oder schwere Tore können durch den Einsatz von hydraulischen<br />
Drehantrieben äußerst akkurat und auf den Punkt genau geöffnet,<br />
geschwenkt und geschlossen werden. Dipl.-Ing. Axel Binner, Geschäftsführer<br />
bei Hydropa erklärt: „Bei unseren Industriekunden<br />
können Klappen oder Tore schon mal fünf Tonnen und mehr<br />
wiegen. Um diese Schwergewichte sicher zu bewegen ist ein kontinuierliches<br />
Drehmoment vorteilhaft – deshalb empfehlen wir<br />
34 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
projektierten Gesamtsysteme aus Drehantrieb und Hydraulik-<br />
Aggregat trotzdem preisgünstiger.“<br />
Hydraulische<br />
Drehantriebe kommen<br />
zum Einsatz, wenn<br />
bei einem begrenzten<br />
Drehwinkel ein<br />
hohes Drehmoment<br />
benötigt wird<br />
ANWENDUNGSSPEZIFISCH ANGEPASST<br />
Die HKS Dreh-Antriebe GmbH ist weltweit eins der führenden<br />
Unternehmen, das hydraulische Drehantriebe fertigt. Anwender<br />
können mittlerweile aus weit über <strong>10</strong>.000 verschiedenen Produktvarianten<br />
wählen oder aber hydraulische Drehantriebe nach<br />
individuellen Vorgaben entwickeln und produzieren lassen. So<br />
überzeugen die Drehantriebe für die Industrie standardmäßig<br />
mit extrem hohen Lastwechselzahlen, mit der Umsetzung<br />
schnellster Schwenkzeiten sowie mit starken Haltepositionen.<br />
Dazu der HKS Leiter Marketing Florian Resch „Wir passen unsere<br />
Produkte exakt an die Anforderungen unserer Kunden an – hydraulische<br />
Drehantriebe für den Einsatz in 2.000 m unter dem<br />
Meeresspiegel, in Minen über und unter Tage oder im Reinraum<br />
sind für uns interessante Herausforderung, aber kein Problem.“<br />
<strong>Der</strong> größte von HKS entwickelte Drehantrieb ist in einem Vier-<br />
Quadranten-Prüfstand verbaut, um zwischen Elektromotor und<br />
Generator Reibungskräfte auszugleichen – damit können Getriebe<br />
oder Turbinen im Megawatt-Leistungsbereich statt im Kilowatt-<br />
Bereich getestet werden. <strong>Der</strong> Drehantrieb mit Steilgewindeprinzip<br />
hat einen Außendurchmesser von 680 mm und ein Gewicht von<br />
2.800 kg und wandelt die Linearbewegung eines Kolbens über<br />
das Steilgewinde in eine summierte Drehbewegung um. Kern ist<br />
begeistert: „Diese Spezialentwicklung rotiert mit 3.500 U/min<br />
um die eigene Achse, bringt 80.000 N m auf und hat einen Drehwinkel<br />
von 270 ° – damit ist dieser Drehantrieb der größte und<br />
schwerste Industrieantrieb nach dem Steilgewindeprinzip, der je<br />
entwickelt und gebaut wurde.“<br />
Die HKS-Experten können aber auch sehr kleine Produkte<br />
entwickeln, wenn es die Anwendung erfordert: Behandlungs-,<br />
Untersuchungs- und OP-Tische in Kliniken und Praxen können<br />
durch hydraulische Drehantriebe, die lediglich eine Größe von<br />
<strong>10</strong>0 mm Durchmesser und 140 mm Länge haben, präzise in unterschiedliche<br />
Positionen bewegt werden, um Patienten zu<br />
untersuchen oder ärztliche Eingriffe vorzunehmen. Dazu Kern:<br />
„Kein Problem für unsere hydraulischen Alleskönner.“<br />
unseren Kunden häufig hydraulische Drehantriebe statt Zylinder.<br />
Allerdings kommt es oft vor, dass die <strong>Konstrukteur</strong>e schon geplant<br />
und gezeichnet haben und den Entwurf nicht mehr ändern<br />
wollen – obwohl eine Lösung mit hydraulischem Drehantrieb die<br />
bessere wäre.“<br />
Das Wittener Unternehmen Hydropa ist auf die Planung und<br />
Konstruktion von Antriebslösungen spezialisiert und Binner<br />
weiß deshalb, wovon er spricht. Er erklärt: „Hydraulische<br />
Drehantriebe sind kompakt und platzsparend – ein wichtiges<br />
Argument gerade bei Industriemaschinen. Darüber hinaus<br />
sind Drehantriebe äußerst strapazierfähig und unempfindlich –<br />
im Gegensatz zu Hebelarm und Kolbenstange, die leicht beschädigt<br />
werden können.“ Kern ergänzt: „Wenn bei einem begrenzten<br />
Drehwinkel ein hohes Drehmoment benötigt wird, ist der<br />
Drehantrieb die ideale Lösung – die Hydraulik liefert einfach<br />
eine Wahnsinnskraft.“ Binner fügt hinzu: „Und obwohl Drehantriebe<br />
preislich etwas teurer sind als Zylinder, sind die von uns<br />
DREHANTRIEBE IM INDUSTRIE-EINSATZ<br />
Einige beispielhafte Industrie-Anwendungen<br />
von hydraulischen Drehantrieben mit einem<br />
begrenzten Drehwinkel, die einen Drehmoment<br />
von 20 bis 2<strong>10</strong>.000 N m benötigen:<br />
■ Werkzeugmaschinen: zum Drehen und Schwenken<br />
während des Bearbeitungsprozesses von Werkstücken<br />
■ Misch- und Knetmaschinen: zum Drehen und Kippen<br />
von Behältern, Öffnen, Schließen und Wegdrehen von<br />
Klappen und Deckeln; Einsatz zum Beispiel in der<br />
Chemie- und Lebensmittelbranche<br />
■ Transportanlagen: Befördern und Herausschwenken<br />
von Abraum und Aushub<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 35
ANTRIEBSTECHNIK<br />
01<br />
01 Hydraulische Drehantriebe sind in sich geschlossene<br />
Systeme, die durch die kompakte Bauweise platzsparend,<br />
robust und strapazierfähig sind und ohne Hebelarm und<br />
Kolbenstange auskommen<br />
02 Steilgewindeantriebe sind höchst flexibel konfigurierbar:<br />
Jeder Zwischendrehwinkel kann angefahren und durch Einsatz<br />
eines Ventils präzise gehalten werden<br />
nach Absprache mit den Anwendern individuelle Produktentwicklungen<br />
ins Programm aufgenommen, profitiert davon immer<br />
auch die gesamte Branche oder Sparte.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
KLEIN UND LEICHT FÜR<br />
MOBILE ANWENDUNGEN<br />
02<br />
Die hydraulischen Drehantriebe von HKS sind aus mobilen Anwendungen<br />
nicht mehr wegzudenken – und zwar weltweit.<br />
Hydropa-Geschäftsführer Binner erklärt: „Bei Fahrzeugen muss<br />
alles viel kleiner und leichter sein – Hersteller von mobilen Anwendungen<br />
beschäftigen sehr viel mehr erfahrene Hydrauliker<br />
als die Industrie. Diese sind eher vertraut mit Nischenprodukten<br />
wie den hydraulischen Drehantrieben. Deshalb haben sich die<br />
HKS-Drehantriebe nicht nur in Deutschland, sondern auch international<br />
einen Namen gemacht.“ Kern ergänzt: „Wir haben<br />
unsere Tilt-Rotatoren speziell für Bagger konstruiert. Andere<br />
Drehantriebe wie der M-DA-H F5 oder F<strong>10</strong> sind extra für die extremeren<br />
Einsatzbedingungen zum Beispiel im Bergbau entwickelt<br />
worden. Unsere Drehantriebe für mobile Anwendungen sind<br />
klein, kompakt, äußerst robust und können hohe Kräfte abfangen.<br />
Sie sind außerdem komplett wartungsfrei und äußerst einfach zu<br />
installieren.“<br />
Alle Markt- und Kundenanforderungen aus den unterschiedlichen<br />
Einsatzbereichen weltweit fließen bei HKS in die Entwicklung<br />
der Drehantriebe ein, sodass die Produkte immer weiter<br />
spezialisiert, angepasst und perfektioniert werden können. Werden<br />
ENTWICKLUNGSPARTNER AUF AUGENHÖHE<br />
DREHANTRIEBE FÜR DIE<br />
INDUSTRIE ÜBERZEUGEN MIT<br />
HOHEN LASTWECHSELZAHLEN<br />
Das Familienunternehmen HKS-Dreh-Antriebe beschäftigt mittlerweile<br />
fast 300 Mitarbeiter an zwei Standorten in Wächtersbach-Aufenau<br />
und an einem Standort in Neukirch/Lausitz und<br />
versteht sich als Entwicklungspartner. Aus diesem Grund wird<br />
das <strong>Konstrukteur</strong>s-Team tatkräftig von den Mitarbeitern des technischen<br />
Vertriebs unterstützt. Nach einer gründlichen Analyse des<br />
spezifischen Anwendungsfalls wird aus etwa 25 Produktserien<br />
eine Vorauswahl getroffen und dann beginnen die Entwicklungsingenieure<br />
mit der Konfiguration der Drehantriebe, die durch<br />
unzählige Variationen genau an Anwendervorgaben angepasst<br />
werden können. Auf Kundenwunsch werden auch kleinen Serien<br />
gefertigt und sogar Einzelstücke und Prototypen sind möglich.<br />
Resch führt aus: „Wir fertigen pneumatische Ausführungen<br />
genauso wie Aluminiumvarianten für den Leichtbau und auch<br />
see- und meerwasserbeständige Drehantriebe sind machbar.“<br />
Binner ergänzt: „Wir arbeiten seit über 30 Jahren mit HKS zusammen.<br />
Auf alle unsere Sonderwünsche und Spezialanforderungen<br />
wird zeitnah eingegangen und für alle Anwendungsfälle wird in<br />
enger und vertrauensvoller Zusammenarbeit eine Lösung gefunden<br />
– sodass wir für unsere Kunden anschließend die wirklich<br />
besten Antriebslösungen konstruieren können. Das ist eine sehr<br />
angenehme Partnerschaft auf Augenhöhe.“<br />
HKS-Kunden profitieren von der kompletten Wertschöpfung<br />
aus einer Hand – Konstruktion, Produktion und Vertrieb befinden<br />
sich in Deutschland und werden engmaschig betreut, um zu<br />
jeder Zeit die hohe Qualität „Made in Germany“ sicherzustellen.<br />
Resch abschließend: „Wir legen großen Wert darauf, dass sich<br />
jeder einzelne Drehantrieb, der unser Haus verlässt, durch zuverlässige<br />
Funktionalität und beste Material- und Verarbeitungsqualität<br />
auszeichnet. Unsere Kunden verlassen sich auf robuste,<br />
langlebige und wartungsarme Qualität – und das treibt uns an.“<br />
Bilder: HKS Dreh-Antriebe<br />
www.hks-partner.com<br />
www.hydropa.de<br />
36 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
MEHR LEISTUNG AUF GLEICHEM RAUM<br />
Nach den BLDC-Motoren der<br />
Baureihen BG 66, BGE55<strong>10</strong><br />
und dem BG 95 von Dunkermotoren<br />
ist nun auch der<br />
BG 75 als dPro-Version<br />
erhältlich. Sie ermöglicht<br />
mehr Leistung auf gleichem<br />
Raum. Mit einer Dauerleistung<br />
bis 590 W, Spitzenleistungen<br />
bis 1700 W und<br />
einem Spitzendrehmoment von fast 5,8 Nm ist das Modell<br />
stärker als die anderen Versionen der Baureihe. Eingesetzt<br />
werden kann der dPro-Motor in der Logistik, der Robotik,<br />
im Maschinen- und Anlagenbau, aber auch in der<br />
Lebensmittel-, Halbleiter- und Elektronikindustrie und als<br />
Antrieb für AGVs. Die Anbindung und Programmierung<br />
erfolgt entweder über CANopen oder eine der Industrial-<br />
Ethernet-Schnittstellen. Dann kann der Motor über den<br />
Drive Assistent 5 oder Motion-Code programmiert,<br />
gesteuert und überwacht werden. Eine zertifizierte<br />
STO-Funktion ist möglich, beim Modell mit Industrial<br />
Ethernet ist sie standardmäßig integriert. Damit lässt<br />
sich der Motor drehmomentfrei ausschalten, ohne die<br />
Logikspannung zu unterbrechen.<br />
www.dunkermotoren.de<br />
MIKROMOTOREN BRINGEN BEWEGUNG<br />
IN DIE MEDIZINTECHNIK<br />
Die DC-Mikromotoren SVTN B von Servotecnica dienen als<br />
Antriebsgrundlage für peristaltische Pumpen. Sie haben einen<br />
hohen Wirkungsgrad und bieten ein lineares Verhältnis zwischen<br />
Drehmoment und Drehzahl. In der Medizintechnik werden<br />
peristaltische Pumpen für die Verarbeitung steriler Flüssigkeiten,<br />
die Dialyse, die<br />
Filtration oder die<br />
Bioprozesstechnik<br />
eingesetzt. Für den<br />
Einsatz in Krankenhäusern<br />
brauchen sie<br />
kontrollierte, effiziente<br />
Gleichstrommotoren<br />
mit hohem Drehmoment.<br />
Die kernlosen<br />
Mikromotoren weisen durch das äußere schlitzlose Rotordesign<br />
eine geringere Masse und Trägheit auf, was sehr schnelle<br />
Beschleunigungs- und Verzögerungsraten und ein Null-Cogging<br />
ermöglicht. Zudem haben sie kein Rastmoment. Sie sind mit<br />
Encodern und Präzisionsgetrieben koppelbar und für -30 bis<br />
+<strong>10</strong>0 °C ausgelegt. Die kompakten, tragbaren Antriebsmotoren<br />
können per Batterie versorgt werden. Daher eignen sie sich<br />
auch für mobile Anwendungen.<br />
www.servotecnica.de<br />
BESSER GESCHÜTZT IN RAUEN UMGEBUNGEN<br />
Schiebende oder ziehende Bewegungen sowie vertikale Anwendungen, die<br />
in staubigen Umgebungen oder teilweise unter Wasser stattfinden sind mit<br />
herkömmlichen elektrischen Antrieben nicht durchführbar. Zugleich sollten<br />
diese auch hohe Leistungskennziffern erfüllen, um ein breites Anwendungsfeld<br />
effizient abzudecken. Für dieses Anforderungsprofil hat SMC seine bewährten<br />
und etablierten Antriebe der LEY-Serie um die Baugruppe X8 erweitert. Zusätzlich<br />
zur IP65 qualifizieren sich diese nun auch für die Schutzart IP67. Sie sind<br />
selbst in besonders rauen Umgebungen zuverlässig einsetzbar. Neben ausgereifter Technik ist die LEY-Serie außerdem mit einem<br />
batterielosen Absolut-Encoder ausgestattet, der eine schnelle (Wieder-)Inbetriebnahme ermöglicht.<br />
www.smc.de<br />
Virtual Lifetime<br />
Condition Monitoring.<br />
Predictive Maintenance.<br />
Drive Optimization.<br />
Antriebszustände exakt erfassen.<br />
Effizient agieren sta interpreeren.<br />
Reale Belastung analysieren.<br />
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HALLE 3A, STAND 446
ANTRIEBSTECHNIK<br />
AUF DEM WEG<br />
ZUR E-MOBILITY<br />
Automatic-Systeme Dreher setzt konsequent<br />
auf Neuentwicklungen. Dazu gehört ein<br />
Transfersystem, das umzuformende Platinen<br />
für die E-Mobilität einem Presswerkzeug<br />
präzise zuführt. Für die Bewegung in der<br />
Y-Achse setzt Dreher auf Kugelgewindetriebe,<br />
die nicht nur einen hohen Wirkungsgrad,<br />
sondern vor allem hohe<br />
Positioniergenauigkeiten bieten.<br />
Angelika Pricken, Leitung Corporate Marketing bei Indunorm<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Benjamin Gaus erläutert: „Wir haben hier im Haus bisher<br />
noch keine vergleichbare Maschine gebaut. <strong>Der</strong> Ingenieur<br />
arbeitet bei der Automatic-Systeme Dreher GmbH<br />
(www.dreher.de) mit Sitz in Sulz am Neckar in der mechanischen<br />
Konstruktion. „Es handelt sich bei diesem Auftrag<br />
um ein Entwicklungsprojekt für die Automobilbranche.“ Für die<br />
Herstellung von E-Fahrzeugen hat er mit seinem Team ein<br />
Transfersystem entwickelt, das sehr leichte Platinen einer hydraulischen<br />
Presse für die Umformung zuführt.<br />
Klingt einfach, ist es aber nicht. Denn an diesen Prozess sind<br />
ganz besondere Anforderungen gestellt: Das Transfersystem ist<br />
werkzeuggebunden: Es befindet sich in der Presse und transportiert<br />
die Platine von Umformstufe zu Umformstufe in alle<br />
drei Raumrichtungen. Dabei muss das System absolut synchron<br />
mit der Presse arbeiten, damit es an keiner Stelle im Prozess zu<br />
einer Kollision des Bauteils mit dem Pressenstößel oder<br />
Sucherstiften kommen kann. Das heißt: Innerhalb einer vorgegebenen<br />
Hubzahl müssen das Transfersystem und die Presse<br />
funktionieren.<br />
KOMPONENTEN FÜR DIE PERFEKTE BEWEGUNG<br />
„Bei der Entwicklung haben wir bestehende Konstruktionen hier<br />
im Haus herangezogen“, berichtet Gaus. „Wir haben uns natürlich<br />
im Vorfeld überlegt, was wir übernehmen können und was<br />
wir neu konstruieren müssen.“ Darunter befand sich auch eine<br />
Lösung, die einen ähnlichen Ablauf ermöglicht. Darin verbaut<br />
war ein Kugelgewindetrieb mit zwei gegenläufigen Muttern für<br />
die Bewegung in Y-Richtung. „Kugelgewindetriebe sind zudem<br />
kompakt und erlauben einen gleichförmigen Bewegungsablauf<br />
(geringer Stick-Slip-Effekt)“, sagt Gaus. Dazu erfüllen sie weitere<br />
Vorgaben des Auftraggebers: „Wir mussten bei einem Verfahrweg<br />
von 160 mm je Mutter unbedingt eine Verfahrzeit von jeweils<br />
0,3 s einhalten können.“ Dazu kam, dass die Lebensdauer der<br />
Komponenten mindestens 20.000 h betragen musste. Hohe<br />
Anforderungen, doch typisch für die Automobil-Branche.<br />
Schon bei dem bestehenden System lieferte die Indunorm Bewegungstechnik<br />
die komplette Lineartechnik, und dies schon<br />
zuverlässig seit vielen Jahren. Das Unternehmen mit Hauptsitz in<br />
Duisburg und einem Standort in Stuttgart ist der wohl größte<br />
europäische Vertriebspartner des Linearführungs- und Kugelgewindetriebe-Herstellers<br />
THK. „Wir liefern nicht nur die hochwertigen<br />
Komponenten. Wir übernehmen auch die technische<br />
Beratung vor Ort, wählen für die jeweilige Anwendung die passenden<br />
Produkte aus und berechnen die benötigten Spindel- und<br />
Führungsgrößen“, sagt Dipl.-Ing. Dietmar H. Heim, Geschäftsführer,<br />
bei Indunorm, der den Maschinenbauer auch direkt vor<br />
Ort technisch betreut.<br />
KUGELGEWINDETRIEBE SIND BESONDERS LEISTUNGS-<br />
STARKE KOMPONENTEN, DIE ROTATIONSBEWEGUNGEN<br />
IN LINEARE BEWEGUNGEN UMWANDELN.<br />
SIGRID BINDER, Produktspezialistin, Indunorm<br />
38 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
SCHNELL UND POSITIONSGENAU<br />
„Kugelgewindetriebe sind leistungsstarke Komponenten“, sagt Sigrid<br />
Binder, Produktspezialistin bei Indunorm. „Sie können Rotationsbewegungen<br />
in lineare Bewegungen umwandeln. Die Linearantriebe<br />
sind dabei spielfrei und je nach Mutternvariante auch<br />
vorgespannt lieferbar.“ Also genau richtig für diese Anwendung.<br />
Denn damit stellen sie sehr hohe Positioniergenauigkeiten sicher.<br />
Dazu kommt der hohe Wirkungsgrad im Vergleich zu günstigeren<br />
Alternativen wie Trapezgewindespindeln oder Zahnstangen.<br />
<strong>Der</strong> Kugelgewindetrieb besteht aus der Kugelgewindetriebspindel,<br />
der Kugelgewindetriebmutter mit Kugelrückführsystem<br />
und den Kugeln als Wälzelementen. Zwischen Spindel<br />
und Mutter bewegen sich Kugeln in den Laufbahnen des Gewindes.<br />
Im Rückführkanal der Spindelmutter gelangen die Kugeln wieder<br />
zum Ausgangspunkt und schließen damit den Bewegungskreislauf.<br />
So werden Drehbewegungen wie die Rotation eines Motors<br />
in geradlinige Bewegungen umgewandelt.<br />
ZUVERLÄSSIG AUSGELEGT<br />
Wichtig für Benjamin Gaus war vor allem auch, dass Indunorm<br />
die Komponenten zuverlässig auslegen und zeitnah liefern konnte.<br />
„Wir bieten unterschiedliche Mutterformen und Spindeldurchmesser<br />
von vier bis 160 mm mit verschiedenen Steigungen schon<br />
ab Lager an“, sagt Dipl.-Ing. Binder. „Dreher hat uns alle Parameter<br />
genau angeben. Dafür haben wir ein Formular entwickelt, bei<br />
dem der Kunde bequem Angaben zu Spindellänge, Belastung,<br />
geforderter Geschwindigkeit oder auch zur Lagerung eintragen<br />
kann.“ Anhand dieser Angaben entscheidet sich dann auch die<br />
kritische Drehzahl der Spindel. Das ist vor allem bei langen Einheiten<br />
wichtig. „Denn häufig gehen Anwender über diese kritische<br />
Grenze hinaus und wundern sich, dass der Kugelgewinde trieb<br />
vorzeitig ausfällt. Haben wir alle Parameter, können wir das<br />
Antriebselement zuverlässig auslegen“, sagt sie. Für diese Anwendung<br />
wurde letztendlich ein Kugelgewindetrieb mit einem Spindeldurchmesser<br />
und einer Steigung von 25 mm, ausgewählt.<br />
Indunorm lieferte eine einbaufertige Lösung, inklusive einer<br />
Spiralfederabdeckung, und übernahm auch die Endenbearbeitung<br />
der Kugelgewindetriebe nach Kundenwunsch. Dafür steht dem<br />
Lieferanten eine eigene große Fertigung mit Dreh- und Fräsmaschinen<br />
zur Verfügung. Gehen Kundenzeichnungen bei Indunorm<br />
ein, prüfen die Experten diese zuerst auf ihre Machbarkeit hin.<br />
Auf dieser Basis erstellen sie dann eine CAD-Zeichnung.<br />
KUGELGEWINDETRIEBE IN SECHS STUNDEN<br />
Benjamin Gaus und auch Konstruktionsleiter Reiner Haas sind<br />
zufrieden. „Für Projekte wie diese und noch dazu in anspruchsvollen<br />
Branchen wie der Automobilindustrie brauchen wir Partner,<br />
auf die wir uns verlassen können. Ohne Indunorm und die<br />
THK-Komponenten wäre das nicht so reibungslos möglich gewesen“,<br />
sind sie sich sicher. Und wenn es schnell gehen muss<br />
kann Indunorm Kugelgewindetriebe in sechs Stunden liefern.<br />
Bilder: Aufmacher kolonko – stock.adobe.com, CAD-Zeichnung Automatic-<br />
Systeme Dreher, Kugelgewindespindel + Statement Indunorm Bewegungstechnik<br />
www.indunorm.eu<br />
Das Transfersystem führt<br />
die umzuformenden Platinen<br />
einem Presswerkzeug präzise zu; die<br />
Kugelgewindespindel hier als einteilige<br />
Links-Rechts-Spindel mit zwei Muttern<br />
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Volle Konnekvität zu Ihrer Siemens Moon-Lösung!<br />
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HALLE 3A, STAND 446
ANTRIEBSTECHNIK<br />
Isolatoren gibt es<br />
in unterschiedlichen<br />
Baugrößen und Gewichten<br />
und sind mit einer<br />
Rippenstruktur aus<br />
Silikon ummantelt<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
EINE RUNDE SACHE<br />
Wo Hoch- und Höchstspannung anliegt, kommt es auf jedes Detail an.<br />
Gussgrate an Isolatoren sind daher kein kosmetisches Problem.<br />
Bisher mussten die Grate in Handarbeit entfernt werden. Eine Anlage der<br />
fränkischen Sondermaschinenfirma Potzi automatisiert jetzt diesen<br />
Prozess weitestgehend. Antriebslösungen, die den hierbei hohen<br />
Anforderungen gerecht werden, kommen von SEW-Eurodrive.<br />
Hans-Joachim Müller, Marktmanager,<br />
SEW-Eurodrive, Bruchsal<br />
40 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
Wenn bei Trench Germany in Bamberg, einer Tochtergesellschaft<br />
von Siemens Energy, die Isolatoren aus<br />
eigener Fertigung bewegt werden, ist schweres Gerät<br />
notwendig. Die größten Exemplare sind mehr<br />
als viereinhalb Meter hoch und wiegen trotz ihrer Konstruktion<br />
aus leichtem GFK-Verbundwerkstoff mehrere hundert Kilogramm.<br />
Das Rohr eines solchen Isolators ist mit einer Rippenstruktur<br />
aus Silikon ummantelt, die im Spritzgussverfahren aufgebracht<br />
wird. Dabei verbleiben Grate an der Silikonhülle, die<br />
aus Gründen der Funktionssicherheit entfernt werden müssen.<br />
Das war bisher ein mühsamer Prozess, der die Werker stundenlang<br />
beschäftigt: Sie fuhren jede einzelne Silikonrippe an den<br />
Nahtstellen mit einem kleinen handgeführten Schleifer ab und<br />
entfernen so die Grate.<br />
AUTOMATISIERUNG MIT INDUSTRIEROBOTER<br />
Um bei gleichbleibendem Personaleinsatz die Fertigungskapazität<br />
zu steigern, entschloss sich Trench Germany, diesen aufwendigen<br />
Prozess so weit wie möglich zu automatisieren. Eine entsprechende<br />
Anlage existierte bisher jedoch nicht. Im Sommer 2020<br />
beauftragte Trench daher die Potzi GmbH & Co. KG in Trainau<br />
bei Lichtenfels mit dem Bau einer Sondermaschine. Potzi entwickelt<br />
und fertigt maßgeschneiderte Anlagen aus einer Hand,<br />
auch Software und Inbetriebnahme stellen die Spezialisten<br />
selbst. Herzstück dieser Applikation ist ein Industrieroboter mit<br />
sechs Freiheitsgraden, der anstelle des Werkers das Schleifgerät<br />
führt – und die Silikonspäne mithilfe einer schmalen Düse auch<br />
unmittelbar absaugt. Die zu säubernden Isolatoren werden dabei<br />
langsam gedreht, um das beste Ergebnis zu erzielen. <strong>Der</strong> Roboter<br />
wird präzise am Isolator entlanggefahren.<br />
Die Anforderungen an die Entgratstation bei Trench waren<br />
besonders hoch: Die Anlage muss mit Baulängen zwischen 700<br />
und 4.500 mm sowie Durchmessern von 158 bis 440 mm zurechtkommen.<br />
Die entsprechenden Werkstückmassen liegen zwischen<br />
22 und 306 kg. Die Sondermaschine muss einerseits den<br />
Entgratprozess automatisch bewältigen. Andererseits soll sie<br />
aber auch manuelle Nachbearbeitung ermöglichen, etwa um<br />
Lunker verfüllen zu können. Lunker sind kleine Löcher und<br />
unerwünschte Hohlräume, entstanden während des Gussvorganges.<br />
Die Entgratstation wird daher beidseitig im Wechsel betrieben:<br />
Während auf der einen Seite ein Isolator noch automatisch<br />
bearbeitet wird, legt auf der anderen ein Werker bereits letzte Hand<br />
an die Silikonrippen.<br />
ANTRIEBSTECHNIK FÜR EIN BREITES<br />
ANFORDERUNGSSPEKTRUM<br />
„Antriebe, die so breit gefächerte Anforderungen abdecken können,<br />
haben wir bei SEW-Eurodrive gefunden“, berichtet Stefan Götz,<br />
technischer Leiter der Potzi GmbH & Co. KG. Für die Drehbewegung<br />
des Isolators sorgen pro Anlagenseite je zwei Asynchronmotoren<br />
der Baureihe DRN von SEW-Eurodrive mit Spiroplan-<br />
AUTOMATISIERUNG AUS EINER HAND<br />
Mit den vier Bausteinen Frequenzumrichter Movidrive<br />
modular und Movidrive System, Steuerung Movi-C<br />
Controller, Engineering-Software Movisuite sowie<br />
weiteren Antriebskomponenten von SEW-Eurodrive<br />
erhalten Anwender einen vollständigen und durchgängigen<br />
Automatisierungsbaukasten. Er kann die jeweiligen<br />
Kundenforderungen hinsichtlich Leistungsbereich,<br />
Funktionalität und Bustopologie erfüllen. Zu den<br />
Vorteilen von Movi-C zählt die vertikale Durchgängigkeit<br />
von der Steuerung bis zum Getriebemotor sowie horizontal<br />
durch alle Elektronikprodukte. Durchgängigkeit bedeutet<br />
auch die optimale Regelung unterschiedlichster Motortypen<br />
wie Asynchron-, Synchron- und LSPM-Motoren<br />
mit nur einem Umrichter. Mit dem Movi-C-Paket von<br />
SEW-Eurodrive lassen sich Einachs- oder Mehrachsapplikation<br />
auf Basis von standardisierten Modulen<br />
realisieren. Weitere Informationen direkt unter:<br />
www.sew-eurodrive/movi-c<br />
Verbunden auf Distanz<br />
Mit<br />
One Cable<br />
auf <strong>10</strong>0 Meter<br />
Das neue STÖBER Hybridkabel verbindet Motoren und Antriebsregler<br />
zuverlässig auf <strong>10</strong>0 Meter. Mit zukunssicherem HEIDENHAIN EnDat® 3.<br />
Verzicht auf Drosseln.<br />
Verkürzte Montagezeiten.<br />
Weniger Fehlerquellen bei der Installaon.<br />
Reduzierte Material- und Betriebskosten.<br />
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HALLE 3A, STAND 446
ANTRIEBSTECHNIK<br />
02<br />
01<br />
03<br />
01 Mithilfe eines Roboters schleift die Anlage des<br />
Sondermaschinenherstellers Potzi Grate an Höchstspannungs-Isolatoren ab<br />
02 Um das beste Bearbeitungsergebnis zu erzielen, werden die Isolatoren<br />
langsam gedreht; dafür kommen auf jeder Anlagenseite zwei Asynchronmotoren<br />
der Baureihe DRN mit Spiroplan-Winkelgetrieben zum Einsatz<br />
04<br />
03 Die Motoren für die Drehbewegung werden als Gruppenantrieb<br />
gefahren – dabei meldet einer der beiden Motoren die Position<br />
mithilfe eines Drehgebers an den Umrichter zurück<br />
04 Zwei Einachsmodule Movidrive modular aus dem Automatisierungsbaukasten<br />
Movi-C versorgen im Gruppenbetrieb die Drehantriebe,<br />
während zwei Doppelachsmodule die Servos zur Höhenverstellung<br />
unabhängig voneinander regeln<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Winkelgetrieben. Sie werden als Gruppenantrieb gefahren, einer<br />
der beiden Motoren meldet dabei die Position mithilfe eines<br />
Drehgebers zurück. „Die zweite Applikation ist die Höhenverstellung“,<br />
führt Daniel Bautz aus, Leiter des Technischen Büros<br />
Nürnberg von SEW-Eurodrive. Auch hier sind auf jeder Seite der<br />
Anlage je zwei Antriebe verbaut, in diesem Fall Synchron-Servomotoren<br />
der Baureihe CMP von SEW-Eurodrive. Sie sind wie die<br />
Antriebe der Drehbewegung mit Spiroplan-Winkelgetrieben<br />
sowie mit Absolutwertgebern ausgerüstet. Gesteuert werden alle<br />
Antriebe durch Frequenzumrichter Movidrive modular: Zwei<br />
Einachsmodule aus dem Automatisierungsbaukasten Movi-C<br />
von SEW-Eurodrive versorgen im Gruppenbetrieb die Drehantriebe,<br />
während zwei Doppelachsmodule die Servos zur Höhenverstellung<br />
unabhängig voneinander regeln.<br />
HOHE QUALITÄT DER ANTRIEBSTECHNIK<br />
Die Herausforderung für die Antriebslösungen habe in den sehr<br />
unterschiedlichen Trägheitsmomenten bestanden, die aus den<br />
breit gefächerten Baugrößen und Ausführungen der Isolatoren<br />
resultieren, so Daniel Bautz. „Eine Maschine dieser Art gab es<br />
zuvor noch nie.“ Entsprechend realisierte Potzi die Applikation in<br />
enger Abstimmung mit dem Technischen Büro Nürnberg. „Wir<br />
suchten einen zuverlässigen Lieferanten für diese komplexe<br />
Aufgabe, der uns auch bei der Berechnung und Auslegung der<br />
Antriebe gut unterstützen konnte“, berichtet Stefan Götz. „Schon<br />
nach dem Erstgespräch stand SEW-Eurodrive für uns ganz oben<br />
auf der Liste – und wir haben unsere Wahl nicht bereut.“ Götz<br />
lobt die Qualität der Motoren und Umrichter aus Bruchsal.<br />
SEW-Eurodrive habe stets in kürzester Zeit reagiert und das<br />
Unternehmen Potzi bei der Entwicklung dieser hochkomplexen<br />
Anlage unterstützt.<br />
DIE ENTGRATSTATION REDUZIERT DEN<br />
KOSTEN- UND ZEITAUFWAND UM RUND 25 %<br />
Eine Mammutaufgabe, denn auch die Software für die Sondermaschine<br />
musste von Grund auf neu geschrieben werden. Die<br />
Anlage steuert den Industrieroboter mit sechs Freiheitsgraden,<br />
Sicherheitseinrichtungen für den automatischen und den manuellen<br />
Betrieb und Laser als Positionierhilfen. Neben den Positionsgebern<br />
werden Kraftsensoren einbezogen. Die Anlage lässt<br />
sich drahtlos über ein mobiles Panel steuern, an dem sich der<br />
Werker auch anmeldet. Die Daten des zu bearbeitenden Isolators<br />
werden mithilfe von Data-Matrix-Codes abgerufen. <strong>Der</strong> Mitarbeiter<br />
an der Maschine wird dann über das Panel durch jeden<br />
Arbeitsschritt geführt. „Das hat insgesamt super funktioniert“,<br />
berichtet Stefan Götz vom Sondermaschinenhersteller Potzi<br />
GmbH & Co. KG. „Wir sind sehr zufrieden mit der Maschine“, lobt<br />
auch Marcus Gutzer, Head of Operational Excellence bei Trench<br />
Germany. Die Entgratstation reduziere den Kosten- und Zeitaufwand<br />
wie gewünscht um rund 25 Prozent.<br />
Bilder: SEW-Eurodrive<br />
www.sew-eurodrive.de<br />
42 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
EISENLOSE VAKUUMMOTOREN MIT<br />
GERINGER AUSGASUNG<br />
Unter Berücksichtigung der<br />
einzigartigen Herausforderungen<br />
von Vakuumanwendungen,<br />
stellt Tecnotion mit<br />
der Vakuum-Generation-2-<br />
Serie einen weiter verbesserten<br />
Nachfolger vor. Die neuen<br />
eisenlosen Vakuummotoren<br />
bieten aufgrund der geschlossenen Bauweise eine noch<br />
geringere Ausgasung. Verbesserte thermische Eigenschaften,<br />
wie ein verringerter Wärmewiderstand, minimieren den<br />
Temperaturanstieg und optimieren die Wärmeableitung weg<br />
von der Applikation. Zusätzliche Temperatursensoren in den<br />
Spuleneinheiten sorgen laut Hersteller für noch mehr<br />
Sicherheit. Die Spuleneinheiten sind in vakuumkompatiblen<br />
Edelstahl eingeschlossen, was für eine gute RGA-Leistung<br />
sorgt und zu kürzeren Ausheiz- und Pumpzeiten führt. Die<br />
standardmäßigen Anschlusskabel der Vakuum-Generation-2-<br />
Serie ermöglichen einfaches Kabelmanagement, weiterhin<br />
sorgt der zusätzliche Edelstahlstreifen am Gehäuse für eine<br />
unkomplizierte und zuverlässige Installation.<br />
www.tecnotion.com<br />
KEINE CHANCE FÜR MIKROORGANISMEN<br />
UND KORROSION<br />
Mikrobiologisch sicher, rückstandsfrei<br />
zu reinigen und<br />
korrosionsbeständig – diese<br />
Eingeschaften kennzeichnen<br />
die Hygienic-Servoaktuatoren<br />
Axenia Value von Wittenstein.<br />
Entwickelt für den Einsatz in<br />
Hygiene- und Nassbereichen<br />
von Produktions- und Verpackungsmaschinen lassen sich die<br />
Motor-Getriebe-Einheiten in Einkabeltechnik ohne weitere<br />
Schutzmaßnahmen in offene Maschinenstrukturen einbinden.<br />
Die außen liegenden Gehäuseoberflächen der Hygienic-<br />
Servoraktuatoren sowie die Kabelverschraubungen sind in<br />
widestandsfähigem Edelstahl 1.4404 / AISI 316L ausgeführt.<br />
Die Rautiefe beläuft sich auf kleiner Ra 0,8 µm. Anhaftungen<br />
werden minimiert und das rückstandsfreie Abwaschen und<br />
Ablaufen von Säuberungs-Desinfektionsmitteln begünstigt.<br />
Schutzart IP69K verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit<br />
bei der CIP- und SIP-Reinigung. Es gibt keine mechanischen<br />
Übergänge und die Dichtungsmaterialien sind EHEDG- und<br />
FDA-konform. Daher kann der Aktuator risikofrei offen<br />
montiert betrieben werden.<br />
www.wittenstein.de<br />
ABSOLUTE POSITIONS- UND GESCHWINDIGKEITSDATEN<br />
Die Anforderungen an Sensorik zur Positionserfassung in der Automatisierung und<br />
Antriebstechnik steigen mit der Komplexität und Leistungsfähigkeit der zugehörigen<br />
Maschinen und Anlagen. Eine Lösung dafür bietet der hochauflösende, berührungslose<br />
Absolut-Encoder MSA213K von Siko. <strong>Der</strong> magnetische absolute Lineargeber überzeugt<br />
mit einer hohen absoluten Auflösung von 1 µm, wodurch jederzeit eine präzise Positionserkennung<br />
gewährleistet ist. Die realisierte Wiederholgenauigkeit von ±1 µm ermöglicht<br />
eine zuverlässige Nutzung in Mehrachsapplikationen oder Positioniersystemen, in denen<br />
eine genaue Ansteuerung oder Erkennung von Positionen benötigt wird. Diese Performance erreicht der Encoder über eine Länge<br />
von bis zu 16 m. Die kompakten Anbaumaße und ein großer Leseabstand von bis zu 0,8 mm ermöglichen zusammen mit dem<br />
um 270 ° schwenkbaren Stecker eine flexible Integration in unterschiedliche Applikationen.<br />
www.siko-global.com<br />
Das Multitalent<br />
SD4S - High-Speed-Frequenzumrichter<br />
oder hochdynamischer Servoverstärker<br />
8.-<strong>10</strong>.11. Nürnberg<br />
Halle 4 | Stand 230<br />
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ANTRIEBSTECHNIK<br />
LÖSUNGEN FÜR MEHR<br />
ENERGIEEFFIZIENZ<br />
Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und eine gleichzeitig hohe Leistung sind heute insbesondere<br />
in der Antriebstechnik gut miteinander vereinbar. Denn sie spielt eine wesentliche Rolle,<br />
wenn es um die Reduzierung des CO 2<br />
-Fußabdrucks geht. Aktuelle Lösungen bieten zahlreiche<br />
Möglichkeiten, den Energieverbrauch einzelner Systeme, aber auch kompletter Fertigungsanlagen<br />
zu senken – über den gesamten Lebenszyklus hinweg.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Viele Unternehmen sind heute bereit in energieeffiziente<br />
Lösungen zu investieren. Ein Unternehmen, dass die<br />
Transformation von Gesellschaft und Industrie in eine<br />
nachhaltigere Zukunft vorantreibt, ist ABB. Durch die<br />
Verbindung der Bereiche Elektrifizierung, Robotik, Automation<br />
und Antriebstechnik mit Software ist heute technisch vieles möglich,<br />
was vor einigen Jahren noch undenkbar war. Ganz unter dem<br />
Motto der Energieeffizienz zeigt das Technologieunternehmen<br />
einige Entwicklungen, die den aktuellen Trends folgen. Dazu<br />
zählen zwei neue Synchronreluktanzmotoren (SynRM) der Ultra-<br />
Premium-Effizienzklasse IE5 mit Flüssigkeitskühlung sowie für<br />
explosionsgefährderte Bereiche, die hohe Energieeinsparungen<br />
ermöglichen. HDP-Motoren mit hoher Leistungsdichte und der<br />
neue kompakte Machinery Drive ACS180 sind weitere Highlights.<br />
EFFIZIENZKLASSE IE4 WIRD<br />
OBLIGATORISCH<br />
Die Steigerung der Energieeffizienz ist heutzutage von einer Kannzu<br />
einer Mussaufgabe für Industrieunternehmen geworden. Neben<br />
dem Bestreben, die im Pariser Abkommen festgelegten Klimaziele<br />
umzusetzen, sind Kostenersparnis sowie eine gesteigerte<br />
Wettbewerbsfähigkeit wesentliche Treiber für Unternehmen für<br />
Investitionen in energieeffiziente Technik. Eine bedeutende Rolle<br />
auf dem Weg zu mehr Energieeffizienz spielen Elektromotoren,<br />
die in Gebäuden und Industrieanwendungen 45 Prozent des weltweit<br />
erzeugten Stroms verbrauchen. Die Ökodesign-Rechtsvorschriften<br />
der EU geben durch die Festlegung von Mindestanforderungen<br />
bereits strengere Vorgaben an die Energieeffizienz vor. So<br />
legt die Ökodesign-Verordnung (EU) 2019/1781 fest, dass eine<br />
breite Palette von Motoren die Effizienzklasse IE3 erfüllen müssen.<br />
Im nächsten Schritt der Verordnung wird die Effizienzklasse<br />
IE4 ab Juli 2023 für bestimmte Motoren obligatorisch.<br />
IE5-ELEKTROMOTOREN BIETEN<br />
HOHES POTENZIAL<br />
Noch mehr Energie kann mit Synchronreluktanzmotoren (Syn-<br />
RM) der Effizienzklasse IE5 eingespart werden. Diese Motoren<br />
weisen bis zu 40 Prozent geringere Energieverluste gegenüber<br />
IE3-Motoren sowie 20 Prozent geringere Verluste verglichen mit<br />
IE4-Motoren auf. Das Paket aus SynRM und Frequenzumrichter<br />
ist eine ideale Lösung für Motornachrüstungen. <strong>Der</strong> IE5-SynRM<br />
hat die gleiche Baugröße wie ein IE2-Asynchronmotor, sodass<br />
mechanische Modifikationen entfallen und dieser Motor sich gut<br />
als Ersatz für herkömmliche Asynchronmotoren eignet.<br />
ELEKTROMOTOREN IN GEBÄUDEN<br />
UND INDUSTRIEANWENDUNGEN<br />
VERBRAUCHEN 45 PROZENT DES<br />
WELTWEIT ERZEUGTEN STROMS<br />
ABB erweitert jetzt mit zwei neuen Synchronreluktanzmotoren ihr<br />
umfangreiches Angebot in diesem Bereich. Hohe Kompaktheit ist<br />
das zentrale Merkmal der neuen IE5-SynRM mit Flüssigkeitskühlung.<br />
Die SynRM mit einer Leistung von 55 bis 600 kW in den<br />
Baugrößen 200 bis 315 sind deutlich kompakter als leistungsgleiche<br />
IE3-Asynchronmotoren. In kleineren Größen gibt es auch äußerst<br />
kompakte Versionen mit den Effizienzklassen IE2 bis IE4.<br />
Die kleinere Baugröße der flüssigkeitsgekühlten SynRM vereinfacht<br />
die Integration bei Nachrüstungen und ermöglicht kompaktere<br />
Maschinen, die sich einfacher transportieren lassen und<br />
platzsparender sind. Ein weiterer Pluspunkt dieser neuen SynRM<br />
ist der geräuscharme Lauf, der die Lärmentwicklung am Arbeitsplatz<br />
senkt. Die den Motoren zu Grunde liegende Technologie re-<br />
44 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
01 Neuer kompakter Machinery Drive ACS180<br />
regelt präzise Motoren bis 22 kW<br />
03 Die neuen IE5-Synchronreluktanzmotoren<br />
mit Flüssigkeitskühlung und für den Ex-Bereich<br />
ermöglichen hohe Energieeinsparungen<br />
VERBINDUNGSELEMENTE<br />
& BEFESTIGUNGSTECHNIK<br />
01<br />
02 Mit über 130 Jahren<br />
Erfahrung zählt REYHER<br />
zu den führenden<br />
Handelsunternehmen für<br />
Verbindungselemente<br />
und Befestigungstechnik<br />
in Europa und beliefert<br />
Kunden weltweit.<br />
duziert die Wärmeentwicklung im Rotor erheblich, was zu einer verringerten Lagertemperatur<br />
führt. Daraus resultierend kann die Lagerlebensdauer deutlich verbessert<br />
werden. Die Benutzerfreundlichkeit im Design wie Fettablassvorrichtung an<br />
den Lagern oder drehbarer Klemmenkasten sowie die geringeren Wartungsaufwendungen<br />
senken die Betriebskosten der Anlage weiter.<br />
Bereiche, in denen entflammbare Gase und Stäube auftreten können, sind Einsatzgebiete<br />
der neuen Synchronreluktanzmotoren mit verbesserter Sicherheit für<br />
explosionsgefährdete Bereiche. Die Motoren leisten zwischen 5,5 und 315 kW und<br />
sind in den Baugrößen zwischen 132 und 315 erhältlich. Zusätzliches Leistungsmerkmal<br />
der explosionsgeschützten SynRM ist ihr Wirkungsgrad der Ultra-Premium-Klasse<br />
IE5 mit positiven Auswirkungen für die Betriebskosten durch den geringeren<br />
Energieverbrauch.<br />
KOMPAKTE MOTOREN MIT HOHER DYNAMIK<br />
Das Komplettsortiment von ABB an Motoren mit hoher Leistungsdichte (HDP-Motoren)<br />
bietet Maschinenbauern neue Möglichkeiten. Mit Baugrößen von 80 bis 400 und<br />
Varianten wie wassergekühlten Motoren und High-Speed-Motoren stehen ihnen<br />
leistungsstarke Antriebslösungen bestehend aus HDP-Motor und Frequenzumrichter<br />
für eine Vielzahl von Maschinentypen, -größen und -anwendungen zur Verfügung.<br />
Die Maschinenbauer können die hohe Leistungsdichte der HDP-Motoren auf zwei<br />
Arten nutzen: Sie können eine bestehende Maschine mit einem stärkeren Motor als<br />
Drop-in-Ersatz nachrüsten oder einen kompakteren, aber ebenso leistungsstarken<br />
HDP-Motor für eine Neukonstruktion nutzen, um die Stellfläche zu verringern.<br />
AUCH DIE MOTORREGELUNG SPIELT EINE WICHTIGE ROLLE<br />
<strong>Der</strong> neue all-compatible Machinery Drive ACS180 gewährleistet einen zuverlässigen<br />
Maschinenbetrieb mit wesentlichen Funktionen zur Anwendungsregelung. Damit<br />
wird die ABB-Familie der Machinery Drives um einen kompakten, robusten<br />
und anpassungsfähigen Frequenzumrichter für Maschinenbauer erweitert. <strong>Der</strong><br />
Frequenzumrichter verfügt über eine präzise Vektorregelung für Asynchron- und<br />
Permanentmagnetmotoren mit einer Leistung von 0,25 bis 22 kW. Weitere Merkmale<br />
sind die Modbus-RTU-Kommunikation, adaptive Programmierung und funktionale<br />
Sicherheit (STO). <strong>Der</strong> ACS180 kann zum Beispiel Förderanlagen, Pumpen, Lüfter,<br />
Mischer und Kompressoren in diversen Industriezweigen regeln, darunter in<br />
der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Textilindustrie, Fördertechnik sowie in<br />
kommerziellen Anwendungen.<br />
Bilder: Aufmacher Yuttana Studio – stock.adobe.com, sonstige ABB<br />
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TITELSTORY<br />
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
AUF DEM<br />
PRÜFSTAND<br />
Die Hochschule für Technik und<br />
Wirtschaft des Saarlandes (htw Saar)<br />
ist eine der forschungsstärksten<br />
anwendungsorientierten Hochschulen<br />
in Deutschland. Ein dort ins Leben gerufene<br />
Projekt ist der Zustandsüberwachung von<br />
Maschinen und Produktionsanlagenlagen<br />
in Verbindung mit dem virtuellen Modell<br />
des digitalen Zwillings gewidmet.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
<strong>Der</strong> Fakultät Ingenieurwissenschaften der htw Saar, die<br />
um die Grundlagendisziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik<br />
und Informatik herum fachlich breit gefächert<br />
ist, gehören aktuell etwa 2.000 Studierende an. Prof. Dr.-<br />
Ing. habil. Andreas Fricke, seit 2021 als Dekan für die Fakultät<br />
verantwortlich, gründete im Rahmen seiner Professur „Mechatronische<br />
Konstruktionen“ das Labor „Bewegungstechnik“, dessen<br />
Schwerpunkt das mechatronische Lösen von Bewegungsaufgaben<br />
ist. R+W unterstützt mit intelligenten Kupplungen ein Projekt zur<br />
Zustandsüberwachung von Maschinen und Produktionsanlagenlagen<br />
in Verbindung mit dem virtuellen Modell des digitalen<br />
Zwillings.<br />
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Fricke, htw saar, Saarbrücken; Sina Odenwald,<br />
Marketing-Referentin, R+W Antriebselemente GmbH, Wörth am Main<br />
Als von R+W Anfang 2020 die intelligente Kupplung mit integrierter<br />
Sensorik angekündigt wurde, war Prof. Fricke sofort<br />
begeistert: „Ich habe unmittelbar den Telefonhörer abgehoben,<br />
bei R+W angerufen und gesagt: Das Ding will ich testen!“ Tatsächlich<br />
bekam er als einer der ersten die smarte Technologie<br />
ausgeliefert. Bis dato gestaltete sich die Echtzeit-Datenerhebung<br />
im Antriebsstrang schwierig, denn die Rotation der Wellen verhindert<br />
die direkte Anbindung von Kabeln. R+W gelang jedoch<br />
das Kunststück, wertvolle Antriebstechnik-Daten im laufenden<br />
Betrieb zu erfassen und zu übertragen, eine willkommene Neuentwicklung<br />
für die zunehmenden Anforderungen in Richtung<br />
Digitalisierung, Automation und Vernetzung innerhalb von<br />
Industrie 4.0.<br />
WARTUNGSINTERVALLE BEDARFSGERECHT<br />
UND FLEXIBEL ANSETZEN<br />
„Selbstverständlich sind wir immer an Innovationen interessiert.<br />
Denn diese sollen ja Einzug halten in die Lehre, um den jungen<br />
46 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
Lamellenkupplungen<br />
mit integrierter<br />
Sensortechnik können<br />
Daten in Echtzeit<br />
aus dem Antriebsstrang<br />
übertragen<br />
Menschen die neusten technischen und technologischen Möglichkeiten<br />
aufzuzeigen, die sie später im Beruf anwenden können“,<br />
erläutert Prof. Fricke seinen Anspruch. „Darüber hinaus besteht<br />
ein ständiger Austausch zwischen Entwicklern und Anwendern<br />
MIT ECHTZEIT-DATEN AUS<br />
DEM ANTRIEBSSTRANG<br />
LASSEN SICH DROHENDE<br />
AUSFÄLLE ERKENNEN<br />
über die einzelnen Branchen hinweg. Deutschlandweit interessieren<br />
sich Unternehmen zum Beispiel aus der Schwerindustrie<br />
für effiziente Lösungen des Anlagenmonitorings, unter anderem<br />
an Förderanlagen zum Be- und Entladen von Schüttgut, Mischen,<br />
Homogenisieren und Lagern von Baustoffen. Es werden also<br />
große Mengen an Material bewegt. Trotz der hohen mechanischen<br />
Belastung sollte ein Ausfall der Fördertechnik weitestgehend<br />
vermieden werden, denn jeder Stillstand im Materialfluss geht<br />
erheblich ins Geld. Deshalb arbeiten die Unternehmen daran,<br />
Monitoring-Systeme aufzubauen, mit dem sich der Zustand ausfallrelevanter<br />
Komponenten überwachen lässt. Mithilfe dieser<br />
Systeme könnte man dann Wartungsintervalle bedarfsgerecht<br />
und flexibel ansetzen. Vorbild ist hier die Automobilindustrie,<br />
bei der Fahrzeuge nicht mehr zu festen Kilometerständen in die<br />
Werkstatt gebracht werden müssen. Vielmehr helfen hier Sensoren,<br />
in Abhängigkeit vom Fahrverhalten zu ermitteln, wann eine<br />
Inspektion sinnvoll ist.“<br />
FÖRDERANLAGE IM KLEINFORMAT<br />
Grundlage für ein solches Fördertechnik-Frühwarnsystem sind<br />
zuverlässige Daten aus dem Antriebsstrang. Damit ließe sich von<br />
zentraler Stelle aus erkennen, dass Ausfälle drohen, ohne dass<br />
die gesamte Anlage ständig vom Wartungspersonal inspiziert<br />
werden muss, sofern sich beginnende Schäden äußerlich über-<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 47
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
HTW SAAR KOOPERIERT MIT R+W<br />
Die Hochschule für Technik und Wirtschaft des<br />
Saarlandes (htw Saar) verfügt an der Fakultät<br />
Ingenieurwissenschaften über das Labor „Bewegungstechnik“,<br />
das von Dekan Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas<br />
Fricke geleitet wird. Dort wurde im Rahmen eines<br />
Forschungs- und Entwicklungsprojekts mit dem Titel<br />
„Erkennung von Getriebeschäden durch Nutzung einer<br />
intelligenten Kupplung“ unterstützt von der R+W<br />
Antriebstechnik GmbH ein Prüfstand aufgebaut, an<br />
dem Untersuchungen zur Zustandsüberwachung<br />
von Maschinenkomponenten durchgeführt werden.<br />
haupt zeigen. Die intelligente Kupplung von R+W ist ein effizientes<br />
Mittel, um solche Anlagen an kritischen Stellen zu überwachen.<br />
Die Herausforderung für Prof. Fricke und sein Team bestand nun<br />
darin, maßgebliche physikalische Größen zu erfassen, zu interpretieren<br />
und am virtuellen Anlagen-Modell, dem digitalen Abbild<br />
der Anlage, anzuzeigen: „Mit der Interpretation der physikalischen<br />
Größen und der Ermittlung von Schwellenwerten lassen<br />
sich dann Aussagen über den Zustand treffen, wie ‚keine Veränderung,<br />
alles in Ordnung‘ oder aber es gibt auffällige Werte, die<br />
auf Probleme an bestimmten Teilen und einen sich anbahnenden<br />
Ausfall hindeuten. Um die Eignung der intelligenten Kupplung<br />
von R+W für ein solches Szenario zu prüfen, haben wir einen<br />
Prüfstand bei uns im Labor aufgebaut. In die Förderanlage ‚en<br />
miniature‘ haben wir gezielt Fehler implementiert, um dann zu<br />
sehen, wie zuverlässig sie von der intelligenten Kupplung erkannt<br />
werden. Das ist die notwendige Voraussetzung für entsprechende<br />
Statusanzeigen und -meldungen am Anlagen-Modell“.<br />
DATENGEWINNUNG UND LEISTUNGSSTARKE<br />
SCHNITTSTELLEN ZUM DIGITALEN ZWILLING<br />
Das Projekt und der Prüfstandbau zum Thema Condition Monitoring<br />
stieß auch innerhalb des Campus auf reges Interesse, da die<br />
Ergebnisse in einem von der Hochschule geförderten kooperativen<br />
Initialprojekt zum Thema Digitaler Zwilling einfließen können.<br />
Jedes digitale Abbild einer Maschine ist nur so gut, wie die Daten,<br />
mit dem das virtuelle Modell gefüttert wird. Die intelligente<br />
Kupplung von R+W liefert im beschriebenen Anwendungsfall<br />
Echtzeitdaten zu Drehmoment, Axialkraft, Drehzahl und Beschleunigung<br />
in drei Richtungen. Stehen dafür verlässliche Daten<br />
zur Verfügung, können diese bereits bei der Entwicklung und<br />
Konstruktion in Simulationen einfließen und erlauben in der<br />
Nutzungsphase der Maschine oder Anlage eine Beurteilung des<br />
TITELSTORY<br />
01<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
01 Prüfstand an der htw Saar: Mittig zu sehen<br />
ist die dem Servomotor nachgeschaltete Kupplung<br />
mit implementierter Sensorik<br />
02 Intelligente Kupplung: eine Gelenkwelle<br />
mit integrierter Sensorik<br />
02<br />
48 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
DAS DING WILL ICH TESTEN<br />
Wir haben die bewusst eingebauten Fehlerquellen identifizieren<br />
können und mit einer eigenen Software verifiziert. Die intelligente<br />
Kupplung ist eine echte Innovation, vor allem dahingehend, dass R+W<br />
eine komplette Lösung bietet. Dies ist insbesondere für die industriellen<br />
Anwender interessant, da auf Eigenentwicklungen zur Auswertung<br />
von Messdaten verzichtet werden kann.<br />
PROF. DR.-ING. HABIL. ANDREAS FRICKE, htw Saar<br />
DAS DIGITALE ABBILD EINER<br />
MASCHINE IST NUR SO GUT,<br />
WIE DIE DATEN, MIT DEM ES<br />
GEFÜTTERT WIRD<br />
aktuellen Zustandes betriebswichtiger Komponenten. Mit entsprechenden<br />
Tools zur Datenanalyse und -bewertung können<br />
Servicekräfte diese Modelle für die Überwachung anwenden.<br />
Allerdings müssen dafür leistungsstarke Schnittstellen geschaffen<br />
werden, wie Prof. Fricke ausführt: „Unser Ziel ist es, diese Schnittstellen<br />
zum digitalen Zwilling zu gestalten, um entsprechende<br />
Informationen an den Anlagenbetreiber liefern zu können. Durch<br />
Modifizieren der Darstellung der betreffenden Komponente im<br />
Modell, zum Beispiel nach dem Ampelsystem, wird visuell ein<br />
eventuell drohender Ausfall angezeigt. Die notwendigen Informationen<br />
werden in Echtzeit aus der realen Anlage geholt. Mit<br />
der intelligenten Kupplung von R+W ließen sich jetzt Daten aus<br />
dem Antriebsstrang im laufenden Betrieb generieren, was bisher<br />
nicht möglich war. Schäden im Vorfeld zu erkennen und zu vermeiden<br />
ist ein bedeutender Mehrwert, der über die Branche der<br />
Fördertechnik hinausreicht. Die meisten Ausfälle geschehen<br />
nicht plötzlich. Fehler beginnen meist schleichend. Die Sensoren<br />
melden derartige Veränderungen. Wenn zum Beispiel bei einer<br />
Kupplung Stöße detektiert werden und diese ein gewisses Niveau<br />
übersteigen, lässt dies Rückschlüsse auf bestimmte Fehlermuster<br />
zu. Die betroffenen Teile lassen sich frühzeitig austauschen,<br />
bevor weitere Schäden und somit ungewollt lange, außerplanmäßige<br />
Stillstände entstehen. Durch eine Vorankündigung kann<br />
dies geplant geschehen und muss nicht ad hoc im akuten Schadensfall<br />
erfolgen. Unter Umständen ließe sich die voraussichtliche<br />
Restlebensdauer der Komponenten optimal nutzen. Für die<br />
Überwachung solcher Anlagen gibt es unterschiedlichste Modelle,<br />
je nach Anforderung und ökonomischer Eignung.“<br />
LABOR BESTÄTIGT WERTE<br />
Beim Aufbau des Prüfstands und der Implementierung der Prüfstandsapplikation<br />
hat R+W das Labor „Bewegungstechnik“ um<br />
Prof. Fricke umfangreich unterstützt. Die R+W Antriebselemente<br />
GmbH gehört zu Deutschlands führenden Kupplungsherstellern<br />
und pflegt seit jeher eine enge Zusammenarbeit mit Hochschuleinrichtungen.<br />
Für den Prüfstand wurde die intelligente Gelenkwelle<br />
iZAE mit einem Nenndrehmoment von 30 Nm inklusive<br />
Sensortechnik geliefert. Dazu gehörte ein Gateway zur Weitergabe<br />
der Sensorsignale und eine App zum Anzeigen der Messdaten.<br />
Darüber hinaus leistete R+W den Support für das gesamte Engineering<br />
in Verbindung mit der Kupplung. Somit konnte im<br />
intensiven Austausch ein realistisches Einsatzszenario getestet<br />
werden. <strong>Der</strong> Prüfstand selbst bestand aus den fünf Hauptkomponenten<br />
Servomotor, intelligente Kupplung, Getriebe, Hysterese-<br />
Kupplung und Becherwerk. Prof. Fricke beurteilt das Ergebnis<br />
positiv: „Wir haben die zuvor implementierten Fehlerquellen<br />
identifiziert und die Werte mit einer eigenen Software nochmals<br />
verifiziert. <strong>Der</strong> Nachweis einer Vorhersage gelang. Die intelligente<br />
Kupplung von R+W ist eine echte Innovation vor allem dahingehend,<br />
dass R+W eine komplette Lösung bietet. Dies ist insbesondere<br />
für eine industrielle Anwendung interessant, da auf Eigenentwicklungen<br />
zur Auswertung verzichtet werden kann. Mir ist<br />
bewusst, dass die Sichtweise einer Hochschule auf ein solches<br />
Produkt eine andere ist als die der Industrie. Ich war über 20 Jahre<br />
hinweg im Entwicklungsbereich eines namhaften Druckmaschinenbauers<br />
tätig und bin mir aus der Erfahrung heraus sicher,<br />
dass derartige, kundenorientierte Lösungsansätze eine klare<br />
Signalwirkung haben.“<br />
PROJEKTARBEIT WIRD FORTGESETZT<br />
Unter der Betreuung von Prof. Fricke konnte der Master-Student<br />
Tim Eckert in der Projektarbeit mit dem Titel „Erkennung von<br />
Getriebeschäden durch Nutzung einer intelligenten Kupplung“<br />
über die Ergebnisse berichten, die er während seiner Untersuchungen<br />
am Prüfstand gewonnen hatte. Die Ergebnisse dieser<br />
Arbeit stehen in enger Verbindung zum Projektvorhaben<br />
„ Digitaler Zwilling“ und werden in zukünftige Aktivitäten des<br />
Labors einfließen. Ein erfolgreiches Beispiel der Zusammenarbeit<br />
zwischen Industrie und Hochschulen, die mit Sicherheit<br />
fortgesetzt wird.<br />
Bilder: Aufmacher StockPhotoPro – stock.adobe.com,<br />
Einklinker + 02 R+W, sonstige htw Saar<br />
www.rw-kupplungen.de<br />
www.htwsaar.de<br />
Ein erklärendes Video zum Thema<br />
Prüfstand mit Kupplung und Sensorik<br />
gibt es auch online unter<br />
bit.ly/3r8oQ3L<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 49
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
FÜR SICHERHEIT IM E-AUTO<br />
Ein Mechatronik-Spezialist schützt seine hochempfindlichen<br />
Batteriemanagementsysteme bei Lagerung und Transport<br />
mit individuellen Schutzelementen aus Kunststoff. <strong>Der</strong> Einsatz<br />
von ressourcenschonendem Recyclingmaterial sorgt dabei für<br />
mehr Nachhaltigkeit bei gleichzeitig hohen Freiheitsgraden.<br />
Damit sich das E-Auto gegenüber anderen Technologien<br />
durchsetzt, ist neben der Umweltfreundlichkeit auch die<br />
Reichweite entscheidend. Die leistungsfähigen Lithium-<br />
Ionen-Batterien reagieren empfindlich auf Tiefenentladung,<br />
Überladung und Temperaturspitzen. Eine permanente<br />
Beobachtung der Batterie durch moderne Batteriemanagementsysteme<br />
(BMS), die kontinuierlich deren Zustand analysieren, ist<br />
daher notwendig. BMS tragen entscheidend dazu bei, die Sicherheit<br />
und Langlebigkeit von Batterien zu steigern. Einer der<br />
Hersteller dieser Schlüsseltechnologie ist Marquardt. Das Familienunternehmen<br />
mit Stammsitz in Rietheim-Weilheim steht für<br />
intelligente elektronische und elektromechanische Systeme und<br />
Lars Ovelgönne, Marketingbeauftragter Kapsto,<br />
Pöppelmann GmbH & Co. KG, Lohne<br />
01<br />
Komponenten und gehört heute zu den weltweit führenden Herstellern<br />
mechatronischer Schalt- und Bediensysteme und ist<br />
Partner international führender Marken.<br />
SENSIBLE BAUTEILE ZUVERLÄSSIG SCHÜTZEN<br />
Die BMS für E-Fahrzeuge verschiedener Hersteller sind hochempfindliche<br />
Bauteile, die weder mit Feuchtigkeit noch mit Staub<br />
in Berührung kommen dürfen, wie Felix Kammerer, Mechanikentwickler<br />
für Batteriemanagementsysteme bei Marquardt,<br />
erzählt: „Mit unseren Produkten bewegen wir uns im Hochvoltbereich<br />
bis 800 V für rein elektrische Fahrzeuge. Da haben Verunreinigungen<br />
ganz schnell fatale Auswirkungen. Durch metallische<br />
Partikel können beispielsweise Kriechströme entstehen, die beim<br />
Batteriemanagementsystem zu Störungen oder gar zu Ausfällen<br />
führen können. Davor müssen wir unsere hochempfindlichen<br />
Bauteile zuverlässig schützen.“<br />
50 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
01 Blick in die Fertigung bei Marquardt; Hochvolt-Schutzkappe aus PCR-PP im<br />
eingesetzten Kunststoff, also aus dem Material gebrauchter Kunststoffprodukte,<br />
die bereits einen Produktlebenszyklus durchlaufen haben<br />
So beispielsweise die Hauptsteuereinheit, die Marquardt für einen Premium-Fahrzeughersteller<br />
fertigt. Diese besitzt mehrere offenliegende Hochvolt-Stecker und<br />
Montagezugänge. Um die Schnittstellen auf dem Transportweg zum Kunden, bei<br />
der Lagerung sowie Montage zuverlässig abzudecken, setzt Marquardt auf<br />
Pöppelmann Kapsto, eine Division des Kunststoffspezialisten Pöppelmann aus<br />
Lohne. <strong>Der</strong> Geschäftsbereich stellt Kunststoff-Schutzelemente her, die sowohl im<br />
Spritzguss- als auch im Thermoformverfahren produziert werden und in der industriellen<br />
Fertigung zum Einsatz kommen. Die Stopfen und Kappen verhindern das<br />
Eindringen von Schmutz in sensible und funktionsentscheidende Komponenten<br />
und werden für unterschiedlichste Zielmärkte produziert – für Hersteller und Zulieferer<br />
der Automobilindustrie, Maschinenbau, Bauwesen, Elektronik, Hydraulik,<br />
Luft- und Raumfahrt, Pneumatik sowie Mess-, Steuer- und Regelungstechnik. Das<br />
Normprogramm von Pöppelmann Kapsto umfasst Produkte in mehr als 3.000 Abmessungen,<br />
die in allen erdenklichen Anwendungsfällen für bestmöglichen Schutz<br />
sorgen und stets aus Lagerbestand lieferbar sind. Dazu kommt ein Sonderprogramm<br />
von noch einmal 2.000 weiteren Ausführungen, die der Kunststoffspezialist<br />
innerhalb von zwei Wochen bereitstellt.<br />
SONDERLÖSUNGEN SIND GLEICH ZUR STELLE<br />
DIE SCHUTZKAPPEN WERDEN AUS<br />
<strong>10</strong>0 PROZENT POST-CONSUMER-<br />
RECYCLINGMATERIAL GEFERTIGT<br />
<strong>Der</strong> Schutzelemente-Profi bietet seinen Kunden auch die schnelle Entwicklung<br />
individueller Kappen und Stopfen an. Dafür vereint Pöppelmann alle Dienstleistungen<br />
– von der Produktentwicklung bis zur Serienfertigung – unter einem Dach.<br />
Mit Marquardt entstanden so innerhalb kurzer Zeit verschiedene Schutzlösungen.<br />
„Die BMS werden in Trays bei unserem Kunden angeliefert“, so Felix Kammerer.<br />
„Für die speziellen Montagezugänge und Anschlüsse haben wir Einzelkappen zur<br />
Abdeckung benötigt, denn diese Schutzelemente werden teilweise beim Fahrzeughersteller<br />
am Band zur Prüfung der Bauteile entfernt und dann für weitere<br />
Arbeitsschritte wieder aufgesetzt. Daher ist für die verwendeten Artikel ein fester<br />
Sitz bei gleichzeitig guter Handhabung wichtig. Ein weiterer wichtiger Faktor war<br />
natürlich die Kosteneffizienz.“<br />
Um Marquardt schnell Muster zur Verfügung zu stellen, kam im ersten Schritt<br />
das Rapid Tooling, ein Dienstleistungsangebot von Pöppelmann Kapsto, zur Herstellung<br />
von Prototypenwerkzeugen zum Einsatz. Bei diesem generativen Verfahren<br />
wird der Werkzeugeinsatz im 3D-Druck erstellt und in eine vorhandene Werkzeug-Stammform<br />
eingesetzt. Anschließend erfolgt die Fertigung aus Serienmaterial.<br />
So erhalten Kunden wie Marquardt aus dem gedruckten Werkzeugeinsatz zur<br />
Abmusterung nahezu den gleichen Artikel, den sie später aus einem Stahlwerkzeug<br />
zur Serienfertigung erhalten würden. Auch die Farbe entspricht bereits dem<br />
Serienprodukt. Pöppelmann Kapsto fertigt nun für das BMS drei Kontaktschutzkappen<br />
in verschiedenen Größen für Hochvolt-Stecker und eine Kappe für einen<br />
Signalstecker im Spritzgussverfahren sowie drei weitere Kappen im Thermoformverfahren,<br />
die für unterschiedliche Montageöffnungen vorgesehen sind.<br />
Bei dem Projekt profitierte Marquardt davon, dass die Kunststoffexperten von<br />
Pöppelmann Kapsto durch die Entwicklung einer eigenen Normreihe an Schutzelementen<br />
für den Bereich Hochvolt (HV) bereits Erfahrung mit diesen Anwendungen<br />
hatte. Die HV-Schutzkappen werden aus <strong>10</strong>0 Prozent Post-Consumer-Recyclingmaterial<br />
im eingesetzten Kunststoff gefertigt. Dieses Material besteht aus<br />
gebrauchten Kunststoffprodukten, die bereits einen Produktlebenszyklus durchlaufen<br />
haben und anschließend gesammelt und sortiert werden.<br />
Bilder: Aufmacher Marquardt, 01 Pöppelmann<br />
www.poeppelmann.com<br />
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KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
DER WÄRME EINE ABFUHR ERTEILEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Bei Inline-Qualitätsprüfungen in temperaturkritischen Fertigungsprozessen<br />
müssen empfindliche Sensoren geschützt werden, damit Messungen hochpräzise<br />
und zuverlässig erfolgen. Hier kommen maßgeschneiderte Flüssigkeitskühlkörper<br />
zum Einsatz. Anwender profitieren von einer höheren Produktivität und<br />
verringertem Ausschuss.<br />
Nokra aus Baesweiler fertigt Lasermesssysteme für die<br />
berührungsfreie Erfassung geometrischer Merkmale<br />
direkt im Produktionsprozess. Das Messgut kann sehr<br />
heiß werden, deshalb ist ein effektives Wärmemanagement<br />
der Systeme wichtig. Flache Flüssigkeitskühlkörper von CTX<br />
Thermal Solutions übernehmen diese Aufgabe.<br />
Beispielsweise treten bei der Herstellung von Windschutzscheiben<br />
hohe Temperaturen auf – das Glas verlässt den Schwerkraftbiegeofen<br />
mit einer Temperatur von bis zu 400 °C. Beim Biegeprozess,<br />
dem zentralen Vorgang im Herstellungsverfahren der<br />
Scheiben, kommt es auf absolute Genauigkeit an. Denn schon<br />
geringste Abweichungen in der Geometrie wirken sich nachteilig<br />
aus – beispielsweise werden die Wischerblätter nicht mehr optimal<br />
Arthur Brinkmann, Teamleiter Vertrieb,<br />
CTX Thermal Solutions GmbH, Nettetal<br />
über die Scheibe geführt, in die Scheibe integrierte Sensorhalteplatten<br />
können sich lösen, oder Dichtungslippen und Unterrahmen<br />
werden undicht.<br />
LASERBASIERTE GLASMESSANLAGE<br />
ZUR INLINE-QUALITÄTSKONTROLLE<br />
Damit das nicht passiert und die Windschutzscheiben exakt den<br />
Vorgaben der Pkw-Hersteller entsprechen, erfolgen stichprobenartig<br />
manuelle Qualitätskontrollen während der Fertigung sowie<br />
intensive Prüfungen am Ende des Fertigungsprozesses. Allerdings<br />
haben auch mangelhafte Scheiben dann schon die Produktion<br />
durchlaufen – und Kosten verursacht. Hier hat Nokra<br />
Optische Prüftechnik und Automation Abhilfe geschaffen: Das<br />
Unternehmen hat eine laserbasierte Glasmessanlage entwickelt,<br />
die direkt hinter dem Biegeofen platziert wird und die Scheiben<br />
schon zu diesem frühen Herstellungszeitpunkt automatisch und<br />
berührungsfrei prüft – ohne dass die Scheiben dafür ausgeschleust<br />
werden müssen. Scheiben mit Qualitätsmängeln können<br />
52 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
01 Reibrührgeschweißte Kühlkörper bieten<br />
eine optimale Wärmeleitfähigkeit<br />
02 Die Messgeräte basieren auf dem Prinzip der Laser-<br />
Triangulation und wurden für die Inline-Messung von<br />
Wellen und anderen Rotationsteilen entwickelt<br />
01<br />
mit der Messanlage sofort erkannt und umgehend aus dem Fertigungsprozess<br />
entfernt werden. Dank der schnellen und automatischen<br />
Messung kann das Personal den Biegeofen gegebenenfalls<br />
nachregeln und weiteren Ausschuss verhindern.<br />
Neben der Glasmessanlage fertigt Nokra auch Systeme zur<br />
Messung von Abstand, Dicke, Profil und Form von Bändern,<br />
Blechen, Schmiedeteilen oder montierten Komponenten, beispielsweise<br />
Nockenwellen oder Achsträger. Zu den Kunden zählen<br />
Automobilhersteller, Anlagenbauer, Glashersteller sowie Stahlund<br />
Aluminiumproduzenten weltweit. Durch die automatische<br />
Rückkopplung der Messwerte in den Fertigungsprozess können<br />
Anwender ihre Produktivität steigern. Alle Messsysteme basieren<br />
auf dem Prinzip der Laser-Triangulation, das Nokra seit 1991 für<br />
die Inline-Prüfung geometrischer Größen in industriellen Anwendungen<br />
einsetzt. Das Verfahren ermöglicht die schnelle, genaue<br />
und berührungsfreie Bestimmung des Abstands eines Objektes<br />
von einer Referenzebene.<br />
02<br />
SENSOREN MÜSSEN TEMPERIERT WERDEN<br />
Für die optimale Funktion der hochgenauen Nokra-Sensoren ist<br />
ein effektives Wärmemanagement erforderlich. Sind Messgüter<br />
sehr heiß, muss die Wärme zügig von den Sensoren abgeführt<br />
werden, um die empfindliche Elektronik nicht zu beeinträchtigen.<br />
Überdies arbeiten die Systeme oft bei Umgebungstemperaturen<br />
von mehr als 50 °C, sodass eine Kühlung nötig ist. Nokra-<strong>Konstrukteur</strong><br />
Michael Schreiber und seine Kollegen stießen bei ihrer Suche<br />
nach einem Kühlkörper-Lieferanten auf CTX Thermal Solutions.<br />
Das Unternehmen aus dem nordrhein-westfälischen Nettetal hat<br />
DIE KOMPAKTEN FLÜSSIGKEITS-<br />
KÜHLKÖRPER LEITEN DIE<br />
WÄRME ZÜGIG VON DER<br />
EMPFINDLICHEN ELEKTRONIK AB<br />
sich auf anwendungs- und projektspezifische Kühllösungen spezialisiert<br />
– darunter auch Flüssigkeitskühlkörper. Sie eignen sich<br />
für den Einsatz in den Messsystemen von Nokra, da sie Wärme<br />
effektiver ableiten als lüftergestützte Kühllösungen. Die flachen,<br />
maximal 15 mm hohen Flüssigkeitskühlkörper von CTX liegen<br />
eng an den Sensoren an. „So wird die Wärme schnell und effizient<br />
von den Sensoren abgeführt. Das ist für eine optimale Funktionsweise<br />
der Messsysteme unerlässlich“, erläutert <strong>Konstrukteur</strong><br />
Schreiber.<br />
Nokra verbaut die Flüssigkeitskühlkörper von CTX seit 2017<br />
in seinen Messgeräten. Sie führen – abhängig von der Umgebungstemperatur<br />
– Verlustleistungen zwischen <strong>10</strong> und <strong>10</strong>0 W ab.<br />
Die Kühlkreisläufe der Flüssigkeitskühlkörper sind je nach<br />
gewünschter Wärmeabfuhrleistung mit Fluiden wie Wasser, Öl,<br />
Glycol oder auch mit Gasen füllbar. Nokra bevorzugt Wasser als<br />
Kühlmedium, da es die höchste spezifische Wärmekapazität aller<br />
Fluide hat und somit die an den Sensoren entstehende Wärme<br />
am effektivsten ableitet. Zudem kommen Flüssigkeitskühlkörper<br />
mit einer geringen Übertragungsfläche aus; sie sind kompakt<br />
und fügen sich gut in die engen Bauräume der Mess- und Prüfsysteme<br />
ein.<br />
INDIVIDUELLE KÜHLKÖRPER<br />
SCHÜTZEN PRÜFSYSTEME<br />
CTX produziert die Flüssigkeitskühlkörper nach den Zeichnungen<br />
von Nokra, sodass sie optimal an die Sensorik der Messsysteme<br />
angepasst sind. Die Kühlplatten werden je nach Sensor und<br />
Messgerät entweder gefräst oder reibrührgeschweißt. Durch das<br />
Reibrührschweißen entsteht eine absolut dichte Verbindung zwischen<br />
der Ober- und der Unterplatte des Kühlkörpers, woraus eine<br />
optimale Wärmeleitfähigkeit resultiert. Die Fertigungstechnik<br />
bietet hohe Flexibilität bei der Gestaltung des Kühlkreislaufs, die<br />
weder durch Biegeradien noch durch vorspezifizierte Innendurchmesser<br />
von Rohren eingeschränkt wird. Das Reibrührschweißen<br />
ermöglicht also die passgenaue Auslegung einer projektspezifischen<br />
Kühlung auf die jeweilige Anwendung.<br />
Nokra ist von der Leistungsfähigkeit der CTX-Kühlkörper überzeugt<br />
und schätzt die individuelle Anpassung der Kühlsysteme<br />
schon bei relativ kleinen Stückzahlen. Auch die kurzen Lieferzeiten<br />
bei CTX sind ein Pluspunkt.<br />
Bilder: Aufmacher + 01 CTX Thermal Solutions,<br />
02 nokra Optische Prüftechnik und Automation<br />
www.ctx.eu<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 53
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
01<br />
02<br />
KNOW-HOW-SUPPORT FÜR<br />
FEDERN UND RINGE<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Wellenfedern und Sicherungsringe aus<br />
gewalztem Flachdraht sind kontruktive<br />
Problemlöser bei vielen kompakten Produkten.<br />
Sie schaffen Freiräume bei der Entwicklung<br />
dicht bestückter Baugruppen und erhöhen<br />
die Sicherheit bei schnelldrehenden<br />
Antriebswellen.<br />
Wellenfedern und Sicherungsringe des US-amerikanischen<br />
Herstellers Smalley gehören zum Sortiment<br />
des C-Teile-Spezialisten TFC. Ob Getriebe,<br />
Messgeräte, Uhren, Roboter, Dosiersysteme, Steckverbinder,<br />
Ventilatoren oder Gebläse – diese ein- und mehrlagigen<br />
Flachdraht-Produkte sind in nahezu allen technischen Disziplinen<br />
und Branchen zu finden. Da sie besonders wegen ihrer<br />
platzsparenden Bauform und der hohen Verarbeitungsqualität<br />
eine funktionelle Alternative zu Ringen und Federn aus Runddraht<br />
sind, kommen sie zunehmend bei der Entwicklung neuer<br />
Konstruktionen ins Spiel. Angesichts der Vielfalt an Typen und<br />
Abmessungen sind Auswahl, Bestimmung und Konfiguration der<br />
optimalen Variante zuweilen knifflig. TFC gibt <strong>Konstrukteur</strong>en,<br />
Ingenieuren und Produktentwicklern Hilfestellung.<br />
Zu den aktuellen Leistungen zählen die Beratung und Anwendungsbesprechung<br />
beim Kunden vor Ort. Diesem Termin gehen<br />
meist erste allgemeine Informations- und Orientierungsgespräche<br />
Marco Sturm, TFC Technisches Zentrum Bochum<br />
sowie die Bereitstellung von technischen Unterlagen und Gratis-<br />
Mustern voraus. Wenn sich herausstellt, dass die Anforderungen<br />
des Kunden mit dem Standard- und Katalogprogramm erfüllt<br />
werden können – etwa mit einer mehrfach gewundenen Wellenfeder<br />
der Crest-to-Crest-Linie oder mit einem eigensperrenden<br />
Sicherungsring vom Typ Revolox –, erhalten die <strong>Konstrukteur</strong>e,<br />
Ingenieure und Produktentwickler die entsprechenden CAD-<br />
Files zum Einspielen in ihre Konstruktionen. Sollte er sich ergeben,<br />
dass eine kundenspezifische Sonderlösung erforderlich ist,<br />
unterstützt TFC mit passenden Engineering-Paketen mit Designprüfungen<br />
und konstruktiven Ausarbeitungen. Weitere Service-<br />
Module für <strong>Konstrukteur</strong>e sind geplant.<br />
Vorteilhaft erweist sich die von Smalley entwickelte und praktizierte<br />
Formgebungstechnologie namens No-Tooling-Cost beziehungsweise<br />
Circulair-Grain zur Herstellung von C-Teilen aus<br />
Flachdraht. Dieses Verfahren der Kantenwindungstechnik dient<br />
dem Ziel, nahezu perfekt kreisrunde Feder- und Ringelemente<br />
aus vorgehärtetem, gewalzten Flachdraht zu fertigen. Wie Johannes<br />
Lambertz betont, lässt es sich „überaus flexibel und ohne aufwändige<br />
Werkzeugarbeiten an wechselnde Anforderungen anpassen.<br />
Dies eröffnet Spielraum für die kostengünstige Anfertigung<br />
von Prototypen oder Vor- und Kleinserien und bietet weiteres<br />
Potenzial für die Entwicklung von Serviceleistungen.<br />
Bilder: TFC<br />
01 Auswahl und Konfiguration der optimalen Wellenfeder<br />
und des idealen Sicherungsrings<br />
02 Im Rahmen der Entwicklung eines kundenspezifischen<br />
Sicherungsrings für hohe Umdrehungszahlen realisierte TFC drei<br />
mögliche Enden-Varianten mit innen positionierter (oben), mittiger<br />
und außenliegender (unten) Selbstsperrung.<br />
www.tfcdeutschland.com<br />
54 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
HOCHLEISTUNGSZAHNKRANZ FÜR<br />
SPIELFREIE SERVOKUPPLUNG<br />
KTR hat einen neuen<br />
Zahnkranz im Programm.<br />
<strong>Der</strong> 52 ShD-GS<br />
ist aus einem neu<br />
entwickelten thermoplastischen<br />
Polyurethan<br />
mit dem Härtegrad<br />
52 Shore D<br />
gefertigt. <strong>Der</strong> Zahnkranz<br />
wurde in<br />
verschiedenen Größen im F&E-Zentrum von KTR in Rheine<br />
in Dauerversuchen bis 120 °C und bei Nennmoment ohne<br />
Drehmomentreduzierung durch den Temperaturfaktor<br />
erprobt. Zum Einsatz kommt der neue Zahnkranz 52 ShD-GS<br />
in den spielfreien Servokupplungen der Baureihe Rotex GS,<br />
zunächst in den Baugrößen 24 bis 42 und hebt deren<br />
Leistungsniveau in Sachen Temperaturbeständigkeit und<br />
Druckfestigkeit deutlich. Die elastischen Zahnkränze sind<br />
in sieben verschiedenen Shorehärten als torsionsweiches<br />
oder hartes Material erhältlich.<br />
www.ktr.com<br />
MULTIFUNKTIONALE WANDHALTERUNG<br />
FÜR UNIVERSALGEHÄUSE<br />
Die multifunktionale Wandhalterung<br />
UCS WM-MP von<br />
Phoenix Contact macht den<br />
Einsatz des Feldgehäusesystems<br />
UCS noch universeller.<br />
Sie ermöglicht die Montage<br />
des Gehäuses an Aufnahmen<br />
gemäß Vesa-Standard, auf<br />
Wandauslassdose mit einem<br />
Durchmesser von 60 mm und<br />
an Maschinenbauprofilen.<br />
Dadurch ergeben sich zahlreiche Anwendungsgebiete wie die<br />
Gebäudeautomation, Fertigung, Logistik oder Fahrzeugtechnik.<br />
Die Wandhalterung in lichtgrau ist in vier Standardgrößen<br />
erhältlich und für einen Temperaturbereich von -40 bis<br />
+<strong>10</strong>0 °C ausgelegt. Sie eignet sich insbesondere für das<br />
Zusammenspiel mit den Monitorhalterungen der Serie HS.<br />
Zusätzlich sorgen weitere Zubehörartikel wie Displays und<br />
Folientastaturen sowie Tragschienenadapter und Standfüße<br />
für einen flexiblen Einsatz der UCS-Gehäuse.<br />
www.phoenixcontact.com<br />
ZAHNSTANGENGETRIEBE IN SONDERGRÖSSEN<br />
Die hochgenauen robusten Zahnstangengetriebe von Leantechnik sind in zahlreichen Hub-,<br />
Handling- und Positioniersystemen weltweit im Einsatz. Neben den Standard-Getrieben in vielen<br />
Größen produziert Leantechnik unter dem Namen Leanunique auch maßgeschneiderte Ausführungen<br />
für Anwendungen mit besonderen Anforderungen. Diese Zahnstangengetriebe halten je nach<br />
Vorgabe extremen Belastungen stand, werden in individuellen Abmessungen bzw. aus besonderen<br />
Materialien gefertigt oder mit speziellen Beschichtungen versehen. Dazu zählt unter anderem die<br />
Brünierung, Galvanisierung und Eloxierung der Getriebe, aber auch eine Duralloy-Beschichtung<br />
ist möglich. Manche der Sondergetriebe finden auch ihren Weg ins Standard-Sortiment von<br />
Leantechnik. Das gilt zum Beispiel für das Lean SL 5.5-Getriebe mit Hubkräften von bis zu 25.000 N, das ursprünglich für den<br />
Einsatz in einem Atomkraftwerk entwickelt wurde. Inzwischen ist dieses Zahnstangengetriebe auch in anderen Schwerlast-<br />
Anwendungen der Industrie zu finden. Das besonders kleine Lean SL 5.m mit einer maximalen Hubkraft von 300 N war dagegen<br />
für die Lebensmittelindustrie konzipiert worden und ist jetzt ebenfalls standardmäßig lieferbar.<br />
www.leantechnik.com<br />
Ab Lager geliefert<br />
Schmierfreies Gleiten für<br />
kurze und lange Wege<br />
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1:1-Wechsel von Kugelumlauf- auf moderne Tribo-Gleitsysteme<br />
einfach. Auf geringen wie großen Distanzen<br />
bewegt sich das System dank der igus ®<br />
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schnell, leise und reibungsarm.<br />
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www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 55
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
PRÄZISE IM RUNDLAUF UND LEBENSDAUERGESCHMIERT<br />
Mit GN 753.1 präsentiert Ganter eine Laufrollen-Variante für dynamische und leichte<br />
Bewegungen. Die Belastungswerte bewegen sich zwischen 400 und 1.500 N und die<br />
Laufleistung wird mit etwa 200.000 m angegeben. Die Laufrollen sind in sechs<br />
Nenngrößen von 22 bis 50 mm erhältlich und mit einem Rillenkugellager aus gehärtetem<br />
Wälzlagerstahl samt 2Z-Abdichtung ausgestattet. <strong>Der</strong> Außenring des Kugellagers<br />
ist direkt mit dem POM-Kunststoff der Laufrolle umspritzt. Jede Rolle wird spanabhebend<br />
auf Maß überdreht. Das sorgt für einen exakten Rundlauf und ermöglicht neben<br />
der zylindrischen auch eine konvexe Formgebung der Lauffläche, die Fluchtungsfehler<br />
ausgleicht. Die Befestigung der Rollen kann wahlweise über die Bohrung des Lagerinnenrings<br />
per handelsüblicher Zylinder- oder Passschauben oder über fest vernietete<br />
Lagerzapfen mit Innen- oder Außengewinde erfolgen. Beide Zapfentypen sind mit<br />
Torx-Antrieben versehen, die eine bestmögliche Einleitung des Anzugdrehmoments<br />
sicherstellen.<br />
www.ganternorm.com<br />
AUCH IN PUNCTO LEBENSDAUER<br />
EIN SCHWERGEWICHT<br />
NSK hat seine Schwerlast-Kugelgewindetriebe<br />
weiterentwickelt. Dank<br />
verbesserter Lastverteilung<br />
ist es Angaben<br />
zufolge gelungen, deren<br />
Lebensdauer im Vergleich<br />
zu herkömmlichen<br />
Lösungen in etwa zu<br />
verdoppeln. Die erhöhte<br />
Lebensdauer ist unter<br />
anderem Resultat einer Digital-Twin-Simulation und der Verknüpfung<br />
von Bearbeitungsdaten mit dem Messsystem. Häufig kann<br />
nun ein kleinerer Wellendurchmesser verwendet werden. Das<br />
verringert die Abmessungen des Antriebs, spart Kosten und<br />
kommt speziell Herstellern von Spritzgießmaschinen und Servopressen<br />
entgegen, die von hydraulischen auf elektrische Antriebssysteme<br />
mit Servomotoren und Kugelumlaufspindeln umrüsten.<br />
Auch angesichts immer kürzerer Taktzeiten bei hoher Beanspruchung<br />
sind langlebige Kugelgewindetriebe gefragt. Diese Vorgaben<br />
bedient die in Schaftdurchmessern von <strong>10</strong>0 bis 200 mm<br />
erhältliche HTF-SRC-Reihe. Ihre Abmessungen sind identisch mit<br />
den Vorgängern, sodass keine Änderungen der Maschinenkonstruktion<br />
erforderlich sind.<br />
www.nsk.com<br />
VIELFÄLTIGE MÖGLICHKEITEN<br />
FÜR CO2-EINSPARUNGEN<br />
Bei neuen Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen<br />
in Europa ist das Gewicht in den zurückliegenden<br />
Jahren permanent gestiegen. Durch die Entwicklung<br />
hin zu mehr Hybrid- & Elektrofahrzeugen wird<br />
sich diese Entwicklung noch verstärken. Durch Optimierung<br />
des Kraftstoffverbrauchs sowie die Innovation<br />
in neue Antriebskonzepte konnte jedoch eine deutliche<br />
Reduktion der CO 2<br />
-Emmissionen erreicht werden. So<br />
hat das Thema Nachhaltigkeit auch für die Arnold<br />
Group eine große Bedeutung. Vor diesem Hintergrund<br />
hat Arnold Umformtechnik die Initiative ACO 2<br />
-Save ins<br />
Leben gerufen (das A steht für Arnold). Dabei werden<br />
Kunden aktiv bei der Reduktion von CO 2<br />
-Emissionen<br />
unterstützt, indem Verbindungselemente und Kaltumformteile<br />
nachhaltig ausgelegt und angewendet<br />
werden. So erfolgt eine begleitende CO 2<br />
-Kalkulation<br />
bereits im Entwicklungsprozess. Mit einem eigens<br />
entwickelten CO 2<br />
-Kalkulator kann der sogenannte<br />
Product Carbon Footprint für das angefragte Teil<br />
ermittelt und dann gemeinsam eine Optimierung<br />
durchgeführt werden. Ziel dabei ist am Ende des<br />
Entwicklungsprozesses ein technisch hochwertiges<br />
Produkt, das sowohl kosten- als auch CO 2<br />
-optimiert ist.<br />
Gestaltungsbausteine sind dabei: ein CO 2<br />
-optimiertes<br />
Engineering durch digitale Prognosetools, die Analyse<br />
der CO 2<br />
-Optimierung durch einen möglichen Wechsel<br />
der Produktionstechnologie oder einen Wechsel der<br />
Verbindungstechnik sowie der Einsatz innovativer<br />
Verbindungselemente oder -systeme.<br />
www.arnold-fastening.com<br />
56 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de<br />
LIMBACH.indd 1 22.11.2017 08:28:39
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
TESTS BESTANDEN – KABELKANÄLE<br />
FIT FÜR INTERNATIONALE MÄRKTE<br />
Die Pflitsch-Kabelkanalsysteme<br />
Industrie-, PIK-,<br />
Automobil- und<br />
Variox-Kanal sind<br />
international<br />
zertifiziert.<br />
Ergänzend zu den<br />
Anforderungen<br />
der UL-Zulassung<br />
erfüllen sie jetzt auch die strengen VDE-Prüfkriterien. <strong>Der</strong><br />
Industrie-Kanal mit Querschnitten von 50 × 50 mm bis<br />
600 × 150 mm und 80 Formteilen sowie der PIK-Kanal für<br />
die Kabelführung kleinerer Leitungsvolumina in Größen von<br />
15 × 15 mm bis 200 × 60 mm wurden als Kabelträgersysteme<br />
für elektrische Installationen nach DIN EN 61537 (VDE<br />
0639):2007-09; EN 61537:2007 zertifiziert. <strong>Der</strong> begehbare<br />
Automobil-Kanal mit Querschnitten von <strong>10</strong>0 bis 600 mm<br />
Breite hat die Zertifizierung als Elektroinstallationskanalsystem<br />
für die Montage nach DIN EN 50085-2-2<br />
(VDE 0604-2-2):2009-07; EN 50085-2-2:2008 bestanden.<br />
Für Standardanwendungen ist der Variox-Kanal mit<br />
seinen 42 Bauteilen in Querschnitten von <strong>10</strong>0 × <strong>10</strong>0 mm<br />
bis 300 × <strong>10</strong>0 mm – wahlweise mit geschlossenem oder<br />
gelochtem Boden – konzipiert. Er verfügt über die VDE-<br />
Zulassung nach DIN EN 61537 (VDE 0639).<br />
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Kundenspezifische Kugeldrehverbindungen<br />
von Rodriguez<br />
kommen in Sondermaschinen der<br />
Medizin- und Pharmaindustrie<br />
zum Einsatz. So hat zum Beispiel<br />
der Hersteller GTE-Engineering<br />
die standardisierte Plattform<br />
LAP-C (Lean Automation Platform<br />
circular) für die automatische<br />
Montage und Verpackung von Medizinprodukten entwickelt.<br />
Bei der Anpassung des Portals an eine individuelle<br />
Applikation wurden verschiedene Antriebsmöglichkeiten für die<br />
Maschine geprüft. Nach Abgleich entscheidender Parameter<br />
erhielt Rodriguez den Zuschlag. „Bei der Montage und Verpackung<br />
der Produkte ist es wichtig, dass die Kugeldrehverbindung<br />
sehr präzise ist und der Drehteller immer an der gleichen<br />
Stelle positioniert wird“, so Rodriguez-Produktmanager Sven<br />
Handels. Die Wahl fiel auf eine kundenspezifisch konstruierte<br />
Kugeldrehverbindung mit besonders hoher Steifigkeit, einem<br />
geringen Lagerspiel und einem maximalen Anlaufdrehmoment.<br />
www.rodriguez.de<br />
Hub Drive » AGVs & AMRs
WERKSTOFF- & VERBINDUNGSTECHNIK<br />
01<br />
SO WIRD DRUCK<br />
SICHTBAR<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Druckmessfolien können zur schnellen<br />
Bewertung von mechanischen Druckbelastungen<br />
eingesetzt werden. In robotergestützten<br />
Anwendungen dienen sie beispielsweise der<br />
Abstimmung und Visualisierung von Last -<br />
verteilungen auf Oberflächen oder auch an<br />
Kontaktstellen. Möglich wird dies durch den<br />
Einsatz innovativer Multilayer-Folien mit<br />
integrierten Mikrofarbkapseln. Was sie leisten<br />
und worauf es dabei ankommt, lesen Sie hier.<br />
Die Frage nach der optimalen Druckausübung spielt bei<br />
der Auslegung, Inbetriebnahme und Einrichtung vieler<br />
robotergestützter Montage- und Handhabungssysteme<br />
eine zentrale Rolle. Sollen zum Beispiel mithilfe kollaborativer<br />
Scara-Roboter präzise Positionierungen, Verklebungen<br />
Michael Stöcker ist freier Fachjournalist in Darmstadt<br />
oder Pressungen vorgenommen werden, so muss der Anwender<br />
wissen, ob die ausgeübte Druckkraft im Prozess gleichmäßig<br />
übertragen wird, ob sie ausreichend ist oder ob sie zu hoch angesetzt<br />
ist. Direkt vor Ort und ohne komplizierte Gerätetechnik beantworten<br />
lässt sich diese Frage mit den Prescale-Multilayerfolien<br />
aus dem Messmittel-Sortiment des Handels- und Beratungsunternehmens<br />
Kager. Sie stehen in neun Varianten zur Verfügung,<br />
sodass sich damit mechanische Druckbelastungen von 0,05<br />
(Extreme Low) bis 300 Nmm -2 (Super High) komfortabel bestimmen<br />
lassen.<br />
MULTILAYER MIT SCHEINBARER MAGIE<br />
Angeliefert werden die Druckmessfolien vorrangig auf Rollen<br />
mit 3,0 bis <strong>10</strong> m Lauflänge und Breiten von 270 oder 320 mm.<br />
Einige Prescale-Folien für höhere Druckwerte gibt es auch in<br />
Verpackungseinheiten mit je fünf Einzelblättern (circa DIN A4).<br />
Quadratische, rechteckige oder runde Teilstücke oder passgenaue<br />
Formelemente lassen sich mit einer handelsüblichen Schere<br />
bedarfsorientiert zuschneiden. Die Abschnitte werden zwischen<br />
die Wirk- oder Kontaktflächen gelegt.<br />
Im Augenblick der Druckausübung zerplatzen dann im Inneren<br />
der Multilayerfolie abertausend kleine Mikrofarbkapseln<br />
und „zeichnen“ ein magentafarbenes und irreversibles Abbild<br />
von den aufgebrachten Kräften bzw. Lasten. Die Intensität der<br />
Einfärbung bietet dem Anwender einen visuellen Eindruck von<br />
58 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
02<br />
01 Im Moment der Druckausübung zerplatzen winzige<br />
Mikrofarbkapseln und „zeichnen“ ein magentafarbenes Abbild<br />
von den aufgebrachten Kräften; unter anderem zur Bewertung<br />
der mechanischen Belastung von Dichtungen im Motorenbau<br />
02 Die Intensität der Einfärbung der Druckmessfolie bietet<br />
dem Anwender einen visuellen Eindruck von Bereichen mit<br />
starken und schwachen Belastungen sowie von Druckverläufen<br />
Bereichen mit starken und schwachen Belastungen sowie von Druckverläufen.<br />
Er erhält damit eine Entscheidungsgrundlage für seine weitere<br />
Rüst- und Richtarbeit.<br />
MANUELLE ODER DIGITALE AUSWERTUNG<br />
Die manuelle Bewertung der gefärbten Druckmessfolie erfolgt anhand einer<br />
mitgelieferten Farbskala und einem Auswertediagramm. Dabei liegen die<br />
Genauigkeiten bei ± <strong>10</strong> Prozent. Wer höhere Genauigkeiten benötigt – etwa<br />
zur systematischen Qualitätssicherung, zur Validierung oder zur Dokumentation<br />
–, dem bietet Kager eine digitale Alternative. Sie setzt sich zusammen<br />
aus einem High-Speed-Flachbett-Scanner, einer Auswertesoftware von Fujifilm<br />
und einem Kalibrierblatt. Mit dieser Systemlösung lassen sich deutlich<br />
höhere Genauigkeiten von bis zu ± 2 Prozent erzielen. Darüber hinaus<br />
kann sich der Anwender damit 3D-Detailansichten am Bildschirm anzeigen<br />
lassen, die Ausschnitte und Druckverläufe präzise darstellen. Auf diese Weise<br />
lassen sich verlässliche Aussagen ableiten über die Ist- und Sollkräfte, die<br />
zwischen Bauteilen oder an Verbindungsstellen wirken.<br />
TYPISCHE ANWENDUNGSBEREICHE<br />
Die Prescale-Multilayerfolien sind nur maximal 0,2 mm dick und lassen sich<br />
daher auch in engen beziehungsweise schmalen Zwischenräumen platzieren.<br />
Außerdem eignen sie sich für die Messung und Dokumentation von<br />
Druckbelastungen von reibenden Punktkontakten sowie für die Messung<br />
von Stau- und Windungsbelastungen auf gewölbten Flächen. Typische Einsatzgebiete<br />
für diese Druckmessfolien sind auch Passprüfungen in der Baugruppenmontage,<br />
Belastungstests in der Verpackungstechnik, Abrollversuche<br />
in der Reifenentwicklung oder Materialtests für die Medizintechnik.<br />
Bilder: Kager/ Fujifilm<br />
www.kager.de<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 59
MESSE K <strong>2022</strong><br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
DIE LEITTHEMEN:<br />
KLIMASCHUTZ, KREISLAUFWIRTSCHAFT<br />
UND DIGITALISIERUNG<br />
Alle drei Jahre und so auch wieder in diesem Herbst trifft sich<br />
die globale Kunststoffwelt zu ihrem wichtigsten Branchenevent:<br />
Vom 19. bis 26. Oktober <strong>2022</strong> präsentiert die Weltleitmesse K in Düsseldorf<br />
Neuheiten und Innovationen aus allen Bereichen – von der Erzeugung,<br />
über die Verarbeitung bis hin zum Maschinenbau.<br />
60 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MESSE K <strong>2022</strong><br />
Zentrale Anlaufstelle für den kritischen Informations-, Gedanken-<br />
und Meinungsaustausch ist dabei einmal mehr<br />
die offizielle Sonderschau „Plastics shape the future“ in<br />
Halle 6. Im Mittelpunkt der Sonderschau unter Federführung<br />
des Kunststofferzeugerverbandes Plastics Europe Deutschland<br />
(PED) und der Messe Düsseldorf stehen die drei wegweisenden<br />
Leitthemen der K <strong>2022</strong>: Klimaschutz, Kreislaufwirtschaft und<br />
Digitalisierung.<br />
OFFIZIELLE SONDERSCHAU<br />
„PLASTICS SHAPE THE FUTURE“<br />
In kurzweiligen Formaten informieren und diskutieren hochkarätige<br />
Gäste aus Politik, Wissenschaft und Industrie sowie von<br />
NGOs über ökonomische, soziale und ökologische Herausforderungen<br />
und Lösungsansätze rund um die K-Leitthemen – und<br />
spannen so die Brücke zwischen den Messepräsentationen der<br />
Unternehmen und der gesellschaftlichen Agenda der K <strong>2022</strong>. Ingemar<br />
Bühler, Hauptgeschäftsführer PED, bringt es so auf den<br />
Punkt: „Es sind wirklich spannende Zeiten: Auf der K-Sonderschau<br />
machen wir in diesem Jahr deutlich, wo unsere Branche in<br />
IN DIESEM JAHR MACHEN WIR<br />
DEUTLICH, WO UNSERE BRANCHE<br />
IN SACHEN TREIBHAUSGAS<br />
NEUTRALITÄT DEN TURBO EINLEGT<br />
Umsetzung von Kreislaufwirtschaft in der Kunststoffindustrie hat.<br />
Die teilnehmenden Unternehmen sind allesamt zusätzlich zu ihren<br />
Ständen in den Messehallen im Circular Economy Forum<br />
vertreten. Arburg, Coperion, Engel, Erema, Kurtz-Ersa, Lindner,<br />
R-Cycle, Vecoplan beteiligen sich mit eigenen Pavillons, Battenfeld<br />
Cincinnati, Leonhard Kurz, Plasmatreat, Sumitomo (SHI)<br />
Demag und Wittmann Battenfeld stellen im Gemeinschaftsstand<br />
des Forums aus. Bei laufenden Maschinen können die Besucher<br />
sehen, wie aus Kunststoffabfällen hochwertiges Re-Granulat hergestellt<br />
wird oder wie Rezyklate in verschiedenen Verarbeitungsverfahren<br />
zu attraktiven, hochfunktionalen und kreislauffähigen<br />
Produkten verarbeitet werden.<br />
Das Circular Economy Forum greift alle drei Leitthemen der<br />
K <strong>2022</strong> auf. Denn Hochtechnologie wird benötigt, um Produktionsprozesse<br />
zu optimieren und immer effizienter zu gestalten.<br />
Sie ermöglicht neben der Kreislaufführung von Kunststoffprodukten<br />
auch die Einsparung von CO 2<br />
. Beides ist nicht denkbar<br />
ohne Digitalisierung. Durch sie werden zum Beispiel digitalen<br />
Produktpässe und weltweit anwendbare Rückverfolgungsstandards<br />
erst möglich. Die Vernetzung aller Komponenten in der<br />
Produktionslinie gilt als Voraussetzung für die Optimierung der<br />
Prozesse. Zum Datenaustausch zwischen Maschinen hat der<br />
VDMA einen Showcase initiiert, der auf Basis von OPC UA Live-<br />
Daten angebundener Maschinen sichtbar macht.<br />
Bilder: Messe Düsseldorf<br />
www.k-online.de<br />
Sachen Treibhausgasneutralität und Zirkularität den Turbo einlegt.<br />
Wir hören aber auch genau hin, was uns von kritischen Experten<br />
und Expertinnen ins Heft geschrieben wird und welche<br />
Lösungsvorschläge an uns herangetragen werden.“ Bühler weiter:<br />
„Es ist unstrittig, dass es auf dem Pfad zur Defossilisierung<br />
noch Nachholbedarf bei unserer Industrie gibt, Stichwort Rohstoffbasis<br />
oder Recycling. Hier wollen wir besser werden – und<br />
die K <strong>2022</strong> ist der Ort, um frische Ideen und mit ihnen viele heute<br />
vermeintlich noch undenkbare, innovative Lösungen von morgen<br />
anzustoßen“.<br />
DREI LEITTHEMEN UND SIEBEN THEMENTAGE<br />
Kernstück von „Plastics shape the future“ sind sieben Thementage<br />
mit Vorträgen, Impulsreferaten und Podiumsdiskussionen zu<br />
den drei Leitthemen. Zum Start der Messe am Mittwoch, 19. Oktober<br />
<strong>2022</strong>, werden auf dem K-Forum direkt zentrale Branchenthemen<br />
und -Herausforderungen adressiert. So geht es etwa<br />
um die Umsetzung der Ergebnisse des im April <strong>2022</strong> vorgestellten<br />
Reshaping Plastics-Reports der europäischen Denkfabrik<br />
SystemIQ. Dieser skizziert mehrere Szenarien, mit denen die<br />
Kreislauffähigkeit von Kunststoffen gesteigert und die Treibhausgasemissionen<br />
in Europa reduziert werden sollen. In den folgenden<br />
Thementagen geht es unter anderem um konkrete Pfade der<br />
Kunststoffindustrie in Richtung Treibhausgasneutralität oder um<br />
Kunststoffe als Möglichmacher für die Energiewende. Auf diese<br />
Weise bereichert die Sonderschau das umfangreiche und gesellschaftlich<br />
hochrelevante Ausstellungsangebot der K <strong>2022</strong>.<br />
TECHNOLOGIEN FÜR DIE CIRCULAR ECONOMY<br />
Auch in diesem Jahr wird es auf der K wieder ein Circular Economy<br />
Forum geben. <strong>Der</strong> VDMA (Verband Deutscher Maschinenund<br />
Anlagenbau) als Organisator und 13 seiner Mitgliedsunternehmen<br />
werden im Freigelände zwischen den Hallen <strong>10</strong> und 16<br />
demonstrieren, welch wichtigen Stellenwert Technologie bei der<br />
MESSE K<br />
Halle 11, Stand E01<br />
Intelligente Wärme<br />
ist Infrarot.<br />
Infrarot-Wärme spart Energie, weil<br />
sie die optimale Wärmemenge immer<br />
exakt an die richtige Stelle bringt.<br />
Zum Beispiel, um Kunststoffe gezielt<br />
zu erwärmen, verschweißen oder<br />
entgraten. Das spart Zeit und Geld!<br />
Ihr Kontakt zu unserem Infrarot-Team:<br />
hng-infrared@heraeus.com<br />
Heraeus Noblelight GmbH<br />
www.herae.us/plastics<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 61
MESSE K <strong>2022</strong><br />
INNOVATIONSSCHUB FÜR<br />
DREHDURCHFÜHRUNGEN<br />
Als Technologieführer für Drehdurchführungen hat sich das fast hundert<br />
Jahre alte Unternehmen Christian Maier GmbH & Co. KG Maschinenfabrik,<br />
mit Stammsitz in Heidenheim, weltweit etabliert. Auf der diesjährigen<br />
Messe K <strong>2022</strong> stehen daher einige besondere Innovationen im Fokus,<br />
die neugierig machen.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Lösungsorientiertes Denken und Handeln, hohe Qualität und<br />
einen Erfahrungsschatz aus über 90 Jahren – dafür steht das<br />
Familienunternehmen Christian Maier GmbH & Co. KG mit<br />
seinen Dichtungslösungen im Bereich der Drehdurchführungen.<br />
Sie kommen in nahezu allen Branchen zum Einsatz und<br />
reichen von der Kunststoffindustrie über die Chemie-/Pharmaindustrie<br />
bis hin zu Werkzeugmaschinen, der Papierindustrie, erneuerbare<br />
Energien und dem allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau.<br />
Drehdurchführungen sind Armaturen zum Anschluss<br />
von stationären Teilen an rotierende Einheiten wie beispielsweise<br />
Walzen oder Spindeln zur Durchführung oder Durchleitung<br />
von Medien unter Druck und Temperatur. Sie ermöglichen die<br />
abgedichtete Durchleitung eines Mediums von einer unbeweglichen<br />
zu einer rotierenden Einheit. Geeignet sind sie unter anderem<br />
für kaltes und heißes Wasser bis 300 °C, Dampf bis 300 °C<br />
und 40 bar, Wärmeträgeröl bis 400 °C, Hydrauliköl bis 350 bar,<br />
Pressluft bis 40 bar, Chemikalien, Kühlschmiermittel bis 150 bar,<br />
Vakuum, hohe Drehzahlen und Trockenlauf. Zehn Standard-<br />
Baureihen sind für Nennweiten von 3 bis 500 mm erhältlich.<br />
DIE SCHNITTSTELLE – SENSIBEL<br />
UND PROZESSKRITISCH<br />
Eine Drehdurchführung leitet ein gasförmiges oder flüssiges<br />
Medium von einem stationären Anlagenteil, zum Beispiel einer<br />
Rohrleitung, in ein rotierendes Maschinenteil, wie eine beheizte<br />
62 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MESSE K <strong>2022</strong><br />
Walze. Typische Einsatzbereiche sind an Kühlwalzen für die Folienherstellung,<br />
beheizte Walzen für Präge- oder Laminierprozesse<br />
oder die Versorgung von rotierenden Trocknertrommeln mit<br />
Dampf. Diese Schnittstelle zwischen stationären und rotierenden<br />
Maschinenkomponenten ist immer ein prozesskritischer, neuralgischer<br />
Punkt für den zuverlässigen Betrieb eines Prozesses. Aus<br />
diesem Grund hat sich Maier schon sehr früh mit Überwachungsmöglichkeiten<br />
der Drehdurchführung beschäftigt.<br />
IO-LINK-BASIERTE SENSOREN FÜR EINE<br />
INTEGRIERTE ZUSTANDSÜBERWACHUNG<br />
Auf der Messe K <strong>2022</strong> stellt Maier seine eigenentwickelten IO-<br />
Link-basierten Sensorlösungen vor. Sie ermöglichen es, den<br />
Zustand, zum Beispiel auf Basis einer Verschleißmessung der<br />
Dichtung oder einer sehr feinfühligen Leckage-Detektion zu<br />
überwachen und rechtzeitig Wartungsmaßnahmen zu empfehlen.<br />
Eine kombinierte Druck- und Temperatursensorik direkt an<br />
der Drehdurchführung erlaubt es, Prozesse auch thermisch zu<br />
optimieren und Energiesparpotenziale zu identifizieren. Die<br />
Kombination von Leckage- und Drehmomentüberwachung hilft<br />
dabei, potenziell gefährliche Schäden der Drehdurchführung zu<br />
erkennen und Personal und Anlagen vor dem Austreten gefährlicher<br />
Medien wie heißes Thermalöl zu schützen.<br />
INTELLIGENTE SENSOREN ÜBERWACHEN<br />
DEN ZUSTAND DER VERSCHRAUBUNG,<br />
HELFEN BEI DER EINHALTUNG DER<br />
PROZESSPARAMETER UND SCHÜTZEN<br />
VOR MASCHINENAUSFÄLLEN<br />
Um diese Sensordaten möglichst wirtschaftlich erfassen zu<br />
können, hat maierGroup die DS-Baureihe konzipiert. Sie kombiniert<br />
die Vorteile zweier etablierter Baureihen und eliminiert<br />
gleichzeitig deren Nachteile. Sie ist als wälzgelagerte Standardserie<br />
konstruiert und erlaubt den Einsatz bei Thermalöl (bis 160 °C)<br />
und Wasser (bis 140 °C). Geeignet ist diese Ausführung für beheizte<br />
Reckwalzen in Maschinen für die MDO-Folienherstellung<br />
sowie für Heizgaletten an Bändchenanlagen. Durch das sehr<br />
niedrige Reibmoment lassen sich die Sensoren auch für nichtangetriebene<br />
Abzugswalzen wie in Blasfolienanlagen einsetzen.<br />
Weitere Anwendungen finden sich bei der Veredelung an Glättwalzen,<br />
bei Laminierprozessen, für das Corona-Treatment oder<br />
für den Foliendruck.<br />
Die Sensoren lassen sich komfortabel in bestehende Prozesse<br />
und Anlagenstrukturen integrieren. Ein modularer Teilebaukasten<br />
ermöglicht sogar die unkomplizierte und wirtschaftliche Umsetzung<br />
kundenspezifischer Lösungen. So können unterschied liche<br />
Walzenanbindungen und Schlauchverschraubungen kombiniert<br />
oder Gleitringdichtungspaarungen auf andere Medien adaptiert<br />
werden. Die kommerzielle Markteinführung der DS-Baureihe ist<br />
für Mitte 2023 geplant.<br />
IM HANDUMDREHEN KONFIGURIERT<br />
Um auch die Lösungsfindung der besten Drehdurchführung so<br />
schnell und einfach wie möglich zu gestalten, hat maierGroup<br />
einen Konfigurator für Drehdurchführungen entwickelt. So lässt<br />
sich beispielsweise über die Angabe des vorhandenen Volumenstroms<br />
die geeignete Größe der Drehdurchführung mit wenigen<br />
Betriebsdaten ermittelt. <strong>Der</strong> Anwender hat dann zusätzlich die<br />
Möglichkeit, die für den Einsatz passende Walzen- und Schlauchanbindung<br />
auszuwählen. Somit erhalten Interessenten und registrierte<br />
Nutzer innerhalb weniger Minuten ein kommerzielles<br />
Angebot, eine aussagekräftige Zeichnung sowie ein 3D-Modell.<br />
Bilder: maierGroup<br />
www.maier-heidenheim.com<br />
Höhere Betriebstemperaturen<br />
und ein<br />
geringeres Reibungsmoment<br />
prädestinieren die Drehdurchführungen<br />
der DS-Baureihe<br />
für viele anspruchsvolle<br />
Anwendungen, ohne die<br />
Notwendigkeit von<br />
Sonderkonstruktionen<br />
Materialize the Best.<br />
Besuchen Sie<br />
uns auf der K Messe<br />
in Düsseldorf. Vom<br />
19. bis 26. Oktober <strong>2022</strong><br />
finden Sie uns in Halle 8b<br />
auf Stand C38.<br />
Wir holen das Beste für Sie heraus – von der Idee bis zur Serie. Als Experten für innovative<br />
Hochleistungskunststoffe fertigen wir für Sie hochwertige Kunststoff-Granulate für jede noch<br />
so anspruchsvolle Anwendung. Mehr Infos unter www.barlog.de<br />
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MESSE K <strong>2022</strong><br />
NACHHALTIG<br />
KONSTRUIEREN<br />
MIT HOCHLEISTUNGS-<br />
KUNSTSTOFFEN<br />
Ob Regranulat, Rezyklat oder Biopolymere: Neue Werkstoffe und Produkte<br />
ermöglichen eine nachhaltigere Konstruktion bewegter Anwendungen. Wir stellen<br />
Ihnen Gleitlager vor, die aus Biopolymeren und regranulierten Produktionsabfällen<br />
bestehen und universell einsetzbar sind. Sie sind zudem schmier- und wartungsfrei<br />
und leisten einen Beitrag zu einer positiven Umweltbilanz.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Cradle to Cradle oder von der Wiege zur Wiege lautet das<br />
Prinzip der Circular Economy, das die Natur zum Vorbild<br />
hat. Das Ziel: Verbrauchs- und Gebrauchsgüter in den<br />
biologischen beziehungsweise technischen Kreislauf<br />
zurückführen, um so kostbare Ressourcen und Rohstoffe zu<br />
schonen. Auch Kunststoffe sind im Sinne der anzustrebenden<br />
Kreislaufwirtschaft eine wiederverwendbare Ressource. Die Produktentwicklung<br />
kann die Nachhaltigkeit positiv beeinflussen,<br />
was auch der Kölner Motion-Plastics-Spezialist Igus mit seinen<br />
Hochleistungskunststoffen zeigt – sei es durch den Verzicht auf<br />
Schmiermittel, die Rücknahme ausgedienter Energieketten und<br />
deren Recycling oder die Herstellung neuer Produkte aus<br />
<strong>10</strong>0 Prozent recyceltem Material. Darüber hinaus bieten die sogenannten<br />
Motion Plastics auch Vorteile in puncto Lebensdauer,<br />
Gewicht, und Energieersparnis.<br />
Stefan Loockmann-Rittich, Leiter des<br />
Geschäftsbereichs iglidur Gleitlager, Igus<br />
VOM PRODUKTIONSABFALL<br />
ZUM NEUEN GLEITLAGER<br />
In der Produktion gelingt es Igus beispielsweise, 99 Prozent des<br />
Ausschusses erneut der Herstellung zuzuführen, in dem er regranuliert<br />
und beigemengt wird. Aus Angüssen oder Fehlteilen –<br />
dem klassischen Abfallprodukt der Produktion – wird jetzt auch<br />
eine neue Gleitlagerserie hergestellt: Iglidur Eco. Das Programm<br />
umfasst die vier neuen Werkstoffe Eco H, Eco P, Eco A180 und<br />
Eco G, die zu 97 bis <strong>10</strong>0 Prozent aus Regranulaten der seit vielen<br />
Jahren bewährten Igus-Werkstoffe bestehen. Dieses neue Angebot<br />
ermöglicht, dem wachsenden Kundenbedarf nach einer<br />
nachhaltigeren Konstruktion bewegter Anwendungen gerecht zu<br />
werden. Die vier Werkstoffe spielen in unterschiedlichsten Anwendungen<br />
ihre Vorteile aus. Iglidur Eco H ist besonders temperaturund<br />
medienbeständig und eignet sich daher für stark korrosive<br />
und heiße Umgebungen. Iglidur Eco H basiert auf einem speziell<br />
für den Einsatz unter Wasser und bei hoher Luftfeuchtigkeit entwickelten<br />
Werkstoff und bietet zudem eine hohe Beständigkeit<br />
gegen aggressive Chemikalien. Iglidur Eco P bietet eine hohe me-<br />
64 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
chanische Festigkeit bei geringer Feuchtigkeitsaufnahme und ist<br />
dadurch für den Einsatz im Außenbereich optimiert. Für preissensitive<br />
Anwendungen ist der Werkstoff Iglidur EcoA180 geeignet.<br />
Er überzeugt jedoch nicht nur in punkto Kosten, sondern<br />
bietet ebenfalls gute Verschleißeigenschaften bei gleichzeitig<br />
geringer Feuchtigkeitsaufnahme und hoher Medienbeständigkeit.<br />
<strong>Der</strong> äußerst robuste Werkstoff Iglidur Eco G basiert auf dem<br />
meistverkauften iglidur Werkstoff und ist als Allrounder für<br />
verschiedenste Gleitlager-Anwendungen geeignet. Er ist robust,<br />
hat sehr gute Reibwerte und ist für den Einsatz bei mittelhohen<br />
Temperaturen und Gleitgeschwindigkeiten geeignet.<br />
GLEITLAGER AUF BASIS<br />
NACHWACHSENDER ROHSTOFFE<br />
Seit einigen Jahren arbeitet Igus auch an Kunststoffen aus nachwachsenden<br />
Rohstoffen und hat bereits das Gleitlager Iglidur<br />
N54 im Angebot, das zu 54 Prozent aus Biopolymeren besteht<br />
CO 2<br />
-FUSSABDRUCK DIREKT IM BLICK<br />
Wie viel CO 2<br />
gelangt durch die Produktion eines Produktes in die Atmosphäre?<br />
Diese Frage ist sowohl für Hersteller als auch für Systemintegratoren<br />
und Anwender immer wichtiger. Eine Bilanzierung über die eigenen<br />
Unternehmensgrenzen hinweg ist allerdings in vielen Fällen eine echte<br />
Herausforderung. Etwa dann, wenn Maschinen aus hunderten Bauteilen<br />
verschiedener Hersteller zusammengesetzt sind. Um Kunden diese<br />
Aufgabe zu vereinfachen, veröffentlicht Igus in seinem Onlineshop<br />
erstmals genaue CO 2<br />
-Fußabdrücke für eine Vielzahl seiner schmier- und<br />
wartungsfreien Iglidur Polymergleitlager. So lässt sich auf einen Blick<br />
erkennen, wie viel Kohlendioxid-Emissionen die Produktion eines Kunststoff-Gleitlagers<br />
verursacht. <strong>Der</strong> Motion-Plastics-Spezialist bemüht sich<br />
aber nicht nur um Transparenz in Sachen Umweltbilanz, sondern auch um eine kontinuierliche CO 2<br />
-Reduktion in der eigenen<br />
Produktion. So gelang es dem Unternehmen 2021, die CO 2<br />
-Emissionen im Vergleich zum Vorjahr um 31,2 Prozent zu reduzieren<br />
– vor allem durch den Umstieg auf Ökostrom und klimaneutrales Gas.<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 65
MESSE K <strong>2022</strong><br />
01<br />
01 Das neue Eco Gleitlagerprogramm von Igus wird<br />
aus regranulierten Produktionsabfällen hergestellt<br />
und ist schmier- und wartungsfrei<br />
02 Das Gleitlager Iglidur N54 besteht zu 54 Prozent<br />
aus nachwachsenden Rohstoffen<br />
03 In zahlreichen Versuchen im eigenen Testlabor stellen<br />
alle Gleitlager ihre Langlebigkeit unter Beweis; ihre<br />
Lebensdauer lässt sich einfach per Online-Tool berechnen<br />
POLYMERGLEITLAGER SCHONEN<br />
UMWELT UND RESSOURCEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
02<br />
03<br />
und universell einsetzbar ist. Ein weiterer Schritt hin zu einer<br />
positiven Umweltbilanz. Gute Reibwerte gepaart mit Standzeiten,<br />
die den Serieneinsatz in sporadisch bewegten Anwendungen<br />
erlauben, geben diesem Werkstoff einen festen Platz im Iglidur-<br />
IGUS ARBEITET AN GLEITLAGERN<br />
AUS BIOPOLYMEREN UND BIETET<br />
BEREITS EIN PRODUKT AUS 54 %<br />
NACHWACHSENDEN ROHSTOFFEN<br />
Programm. Das Lager aus Biopolymeren zeigt, dass Nachhaltigkeit<br />
bei Bauteilen funktioniert und motiviert die Experten von<br />
Igus in ihrer zukunftsorientierten Produktentwicklung. Gerade<br />
vor dem Hintergrund der zunehmenden Diskussionen um Nachhaltigkeit<br />
steigt die Nachfrage nach entsprechenden Angeboten.<br />
Das gesamte Iglidur Gleitlagerangebot bietet hinsichtlich Nachhaltigkeit<br />
einen ganz entscheidenden Vorteil: Dank der in den<br />
Werkstoffen enthaltenen Festschmierstoffe benötigen die Igus<br />
Motion Plastics keinerlei zusätzliche Schmierung. Dank des Verzichts<br />
auf externe Schmiermittel lässt sich gezielt die Umwelt<br />
schonen, denn bereits ein Liter Öl kann eine Million Liter Wasser<br />
unbrauchbar machen 1 . Die Schmiermittelfreiheit der Motion<br />
Plastics von Igus trägt darüber hinaus dazu bei, dass alle Iglidur-<br />
Gleitlager staub- und schmutzunempfindlich sind. So kann sich<br />
beispielsweise kein Dreck am Lager festhaften und es dadurch<br />
blockieren oder ausfallen lassen. Darüber hinaus schont die<br />
Wiederverwertung bereits verarbeiteter Rohstoffe nicht nur Ressourcen,<br />
sondern senkt auch die Kosten. Dank der Schmiermittelfreiheit<br />
der Iglidur-Lager können Anwender auch durch die<br />
Reduzierung von vorzeitigen Ausfällen und Wartungsaufwand<br />
zusätzliche Kosten sparen. Eine weitere Besonderheit der Igus<br />
Produkte ist ihre berechenbare Lebensdauer. Möglich ist das aufgrund<br />
der zahlreichen Tests im eigenen, 3.800 m2 großen Testlabor<br />
von Igus, in denen alle igus Produkte auf Herz und Nieren<br />
geprüft werden. Auf Basis der Ergebnisse der zahlreichen Tests<br />
lässt sich die Lebensdauer der Iglidur-Lager genau berechnen –<br />
und zwar ganz einfach per Online-Tool.<br />
CO 2 -FUSSABDRUCK FÜR SCHMIERFREIE<br />
TRIBO-GLEITLAGER<br />
Stehen <strong>Konstrukteur</strong>e vor der Frage, wie groß der CO 2<br />
-Fußabdruck<br />
ihrer Produkte ist, spielen auch die Werte zugekaufter<br />
Teile eine wichtige Rolle. Eine Bilanzierung über die eigenen<br />
Unternehmensgrenzen hinweg ist allerdings in vielen Fällen eine<br />
echte Herausforderung. Etwa dann, wenn Maschinen aus<br />
hunderten Bauteilen verschiedener Hersteller zusammengesetzt<br />
sind. Um Kunden diese Aufgabe zu vereinfachen, weist<br />
Igus jetzt den CO 2<br />
-Footprint für die meistverkauften Iglidur-<br />
Werkstoffe im Online-Shop aus. Anwender sehen so auf einen<br />
Blick, wie viel Kohlendioxid-Emissionen die Produktion eines<br />
Kunststoff-Gleitlagers verursacht und können gezielt Gleitlager<br />
mit den geringsten CO 2<br />
-Werten einsetzen. Das Ziel von Igus ist<br />
es, besonders langlebige Komponenten herzustellen und dabei<br />
so viele Rohstoffe wie möglich wieder zu verarbeiten, damit<br />
Ressourcen nicht verschwendet, sondern so lange wie möglich<br />
sinnvoll genutzt werden.<br />
Quelle 1 : Saskatchewan Association for Resource Recovery Corp., 2008<br />
Bilder: Aufmacher malp – stock.adobe.com, sonstige Igus<br />
www.igus.de<br />
66 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MESSE K <strong>2022</strong><br />
VAKUUMTECHNIK FÜR<br />
DIE AUTOMATION<br />
Neben manuellen<br />
Handhabungssystemen<br />
zeigt<br />
Schmalz auf der K<br />
Komponenten und<br />
Systeme für<br />
automatisierte<br />
Prozesse in der<br />
Kunststoffindustrie.<br />
Dazu gehören<br />
mehrere Roboterzellen,<br />
die den Einsatz des modularen Greiferbaukasten<br />
PXT und der End-of-Arm-Ecosystems Match demonstrieren.<br />
Beide Systeme sind für Leichtbauroboter konzipiert<br />
und ermöglichen eine flexible Automatisierung. Mit dem<br />
PXT-Baukasten kann der Anwender aus Standard-Komponenten<br />
den Greifer für seine Aufgabe individuell zusammenstellen.<br />
Für deren Montage braucht er lediglich eine<br />
Kappsäge, Schraubenschlüssel, Bohrer und Inbusschlüssel.<br />
Mit dem Match-System kann der Roboter den jeweils<br />
optimalen mechanischen oder Vakuum-Greifer automatisiert<br />
wechseln. Möglich ist dies durch eine standardisierte<br />
mechanische sowie elektrische, pneumatische und<br />
Vakuum-Schnittstellen. Neben dem Vakuum-Erzeuger<br />
spielt auch der Leichtbaugreifer SLG seine maximale<br />
Flexibilität aus. Denn dieser ist über einen Online-Konfigurator<br />
einfach und individuell auch für komplexe<br />
Werkstücke bestellbar.<br />
www.schmalz.com<br />
KATALOG ZUM THEMA VERBINDEN<br />
UND POSITIONIEREN<br />
Optimiertes Layout, optimierte<br />
Struktur, vereinfachtes Bestellen.<br />
Zum 25. Firmenjubiläum<br />
präsentiert Inocon einen neu<br />
konzipierten Katalog, der auf<br />
392 Seiten sämtliche Produkte<br />
detailliert, mit allen Maßen,<br />
Funktionen und Varianten<br />
aufführt. Aber nicht nur das<br />
Layout und die Informationen<br />
wurden optimiert, sondern es<br />
wurde auch nachgedacht, wie<br />
Anwendern künftig das<br />
Bestellen vereinfacht werden kann. <strong>Der</strong> Schlüssel dazu ist die<br />
veränderte Artikelnummernstruktur. Alle Konstruktionselemente<br />
sind mit einer logisch aufgebauten Nummer spezifiziert,<br />
in all ihren Varianten, Details, Werkstoffen und Abmessungen.<br />
Den Überblick und auch die Suche nach passenden Lösungen<br />
erleichtert der Katalog mit einer bewährten Systematik: zunächst<br />
in die zwei Hauptgruppen Verbinden und Positionieren eingruppiert,<br />
folgt dann die funktionsorientierte Feinsortierung in<br />
Produktuntergruppen. Zudem wurde eine große Auswahl spezieller<br />
Präzisions-Doppelrohr-Lineareinheiten neu in das Portfolio<br />
aufgenommen. Für jedes Konstruktionselement stellt Inocon<br />
stets aktuelle 3D-Daten online bereit, die dann direkt in die<br />
Konzeption einfließen können. <strong>Der</strong> Konstruktionselemente-<br />
Katalog 20.0 von Inocon lässt sich kostenfrei ordern.<br />
Per Mail info@inocon.de oder online.<br />
www.inocon.de<br />
HOCH-VOLT-KONTAKTIERUNG<br />
Produkte für die Elektromobilität<br />
erfüllen häufig andere<br />
Funktionen als „klassische“<br />
Schrauben. Bei vielen<br />
Anwendungen kommen auch<br />
alternative Werkstoffe zum<br />
Einsatz. So werden hochpräzise<br />
Komponenten von Ejot für<br />
den Hoch-Volt-Bereich der<br />
E-Fahrzeuge in einem<br />
aufwendigen, mehrstufigen<br />
Kaltumformungs-Prozess aus<br />
Kupfer statt aus Stahl hergestellt. In Kombination mit einer weiteren Ejot-Fertigungsspezialität,<br />
dem Kunststoff-Spritzguss, ist die Kaltmassiv-Umformung<br />
auch die Basis-Technologie für spezielle Metall-Kunststoff-Komponenten. Diese<br />
kommen beispielsweise als Polschrauben für die Hoch-Volt-Kontaktierung<br />
von Batteriemodulen oder als Distanzhalter zur elektrischen Entkopplung von<br />
Leiterplatten in einem On-Board Charger zum Einsatz. Rund um das Thema<br />
Batterie liegt der Fokus bei Ejot wieder im „Verbinden“. Dort, wo höchste<br />
Montagesicherheit und Leistungsfähigkeit gefragt sind, kann die bereits aus<br />
dem Karosserie-Rohbau bekannte, fließlochformende FDS-Schraube ihre Vorteile<br />
voll ausspielen. Für diesen Anwendungsfall ausgestattet mit einer speziellen<br />
Dichtfunktion, sorgt sie für eine sichere Befestigung des Batteriegehäuses mit<br />
dem Deckel. Das ebenfalls aus dem Karosserie-Rohbau bekannte Ejoweld-Reibelementschweißen<br />
kommt dann ins Spiel, wenn an den Batterierahmen noch<br />
Aluminium-Komponenten gefügt werden müssen. Und falls der Batteriekasten<br />
aus Kunststoff statt aus Metall gefertigt ist, ermöglichen Evo PT-Schrauben eine<br />
prozesssichere Direktverschraubung des Deckels an den Batterierahmen. In der<br />
Konstruktion bieten sie darüber hinaus eine FEM-gestützte Bauteilanalyse und<br />
den digitalen Berechnungsservice Evo Calc.<br />
www.ejot.de
MESSE K <strong>2022</strong><br />
EFFIZIENTE INFRAROT-WÄRME FÜR<br />
NEUARTIGE VERBUNDWERKSTOFFE<br />
Das Bewusstsein für Umwelt, Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz steht bei<br />
vielen Unternehmen weit oben auf der Agenda. Das betrifft vor allem Branchen<br />
wie die Luftfahrt und Automobilindustrie. Hier spielt der Leichtbau und damit das<br />
Einsparen von Gewicht eine immer größere Rolle. Zum Einsatz kommen<br />
Verbundwerkstoffe in verschiedensten Varianten, deren Herstellungsprozesse<br />
hierbei eine wichtige Aufgabe übernehmen.<br />
Infrarotsystem mit<br />
schnell reagierenden,<br />
mittelwelligen<br />
Infrarot-Strahlern in der<br />
Composite-Herstellung<br />
am National<br />
Composites Centre<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Flugzeuge und Automobile sollen leichter werden, um Kraftstoff<br />
zu sparen. <strong>Der</strong> Transport der Fahrgäste soll aber an<br />
Sicherheit nicht einbüßen. Rotorblätter von Windenergieanlagen<br />
sollen leicht, jedoch gleichzeitig sehr belastbar<br />
sein. <strong>Konstrukteur</strong>e und Entwickler setzen daher auf faserverstärkte<br />
Kunststoffe. Solche modernen Verbundwerkstoffe bestehen aus<br />
Kunststoffen wie Polyphenylsulfid (PPS), Polyetheretherketon<br />
(PEEK) oder Epoxidharzen (EP), in die Carbon- oder Glasfasern<br />
eingebettet werden. Die Fasern machen das Bauteil fest und steif,<br />
die Kunststoffmatrix kann die auftretende Energie absorbieren.<br />
Viele hoch belastete Bauteile in Kraftfahrzeugen wie Lenkrohre,<br />
die hohen Torsionskräften ausgesetzt sind, oder auch Elemente<br />
für den Seitenaufprallschutz werden aus diesen Kompositen hergestellt.<br />
Die Anforderungen sind dementsprechend hoch. Bei der<br />
Herstellung solcher modernen Bauteile kommen daher Infrarot-<br />
Systeme zum Einsatz, die diese Materialien schnell und gleich-<br />
mäßig erwärmen. Sie stellen damit nicht nur die hohen Qualitätsansprüche<br />
sicher, sondern verkürzen auch die Prozesszeiten.<br />
WARUM WÄRMEPROZESSE IN DER<br />
KOMPOSIT-FERTIGUNG SO WICHTIG SIND<br />
Komposite sind verschieden, je nach ihrer späteren Applikation.<br />
So kommen kurzfaserverstärkte Duroplaste für große Karosserieteilen<br />
zum Einsatz, langfaserverstärkte Thermoplaste für hoch<br />
belastete Strukturbauteile oder gewebte Rovings für Windflügel.<br />
Allen gemeinsam ist, dass sie möglichst kosteneffizient hergestellt<br />
werden sollen. Bei der Fertigung von Kompositmaterialien<br />
werden verschiedene Wärmeprozesse benötigt, etwa zum Aushärten<br />
der duroplastischen Kunststoffe. Thermoplasten werden<br />
erwärmt, um sie zu verschweißen, zu formen oder umzuformen.<br />
Dabei haben der Faservolumengehalt und die Faserorientierung<br />
68 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
MESSE K <strong>2022</strong><br />
01 Thermoformung von endlosfaserverstärkten<br />
Verbundwerkstoffen mithilfe<br />
von schnellen Infrarotmodulen<br />
02 Energie richtig dosieren: Infrarot-Strahler<br />
heizen schnell und homogen<br />
01<br />
03 Mithilfe der CAE-Simulation lassen sich<br />
präzise und schnell Informationen zur<br />
Temperaturverteilung in Bauteilen berechnen<br />
einen erheblichen Einfluss auf die Wärmeleitung, sodass die homogene<br />
Erwärmung von Kompositmaterialien anspruchsvoll ist.<br />
Bisher führt man die erforderlichen Wärmeprozesse häufig mit<br />
konventionellen Heißluftöfen durch. Infrarot-Wärmetechnologie<br />
bietet dagegen einige Vorteile. Infrarot-Strahler zeigen sehr kurze<br />
Reaktionszeiten innerhalb von Sekunden, das macht Wärme<br />
regelbar und hilft, Energie richtig zu dosieren. Infrarot-Systeme<br />
sind relativ kompakte Wärmeeinheiten, die große Werkteile am<br />
Band erwärmen, ohne dass ein großvolumiger Ofen für das komplette<br />
Teil benötigt wird. Weiterer Vorteil ist, dass Infrarot-Strahlung<br />
genau an das Produkt und den Prozess angepasst werden können.<br />
Moderne numerische Methoden wie das Ray Tracing oder<br />
Computational Fluid Dynamics helfen zusätzlich, große Flächen<br />
homogen zu erwärmen, indem beispielsweise die Energieverteilung<br />
auf der Fläche optimiert wird. Wie diese Vorteile in der Praxis<br />
und Forschung und Entwicklung genutzt werden können, zeigen<br />
die folgenden Beispiele.<br />
CAE-SIMULATION LIEFERT IN DER<br />
KONZEPTPHASE WERTVOLLE ERKENNTNISSE<br />
Das National Composites Center (NCC) ist eine weltweit führende<br />
Instanz für Verbundwerkstoffe. Hier kommen die schlausten<br />
Köpfe und besten Technologien zusammen, um hoch komplexe<br />
technische Herausforderungen und Aufgaben zu lösen.<br />
Wie eingangs erwähnt, ist es bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen<br />
wichtig, eine präzise und homogene Wärmezufuhr<br />
aufrechtzuerhalten. Nur dann können die Schichten optimal<br />
verdichtet werden und so Strukturen mit hoher Integrität bilden.<br />
Das NCC beauftragte Heraeus Noblelight damit, ein System zu<br />
entwickeln, dass eine optimale Wärmezufuhr für die Verbundwerkstoffe<br />
gewährleistet. Die Experten von Heraeus nutzten dafür<br />
Tools wie CAE-Simulation, Ray Tracing und Computational Fluid.<br />
Es wurden Reflexionsmessungen durchgeführt, um die Materialeigenschaften<br />
des Komposits zu ermitteln, ein Drahtgittermodell<br />
erstellt und mit Ray Tracing die Bestrahlung simuliert. So konnte<br />
für den Zielbereich der Werkstoffbehandlung ein Konzept entwickelt<br />
werden, das die geforderte Homogenität bei einem Minimum<br />
an verwendeten Strahlern sicherstellt.<br />
Nach der CAE-Analyse bei Heraeus wurde im NCC ein Infrarotsystem<br />
mit schnell reagierenden, mittelwelligen Infrarot-Strahlern<br />
installiert. Dieses besteht aus sechs separaten Zonen, von denen<br />
jede PID-gesteuert ist und deren Oberflächentemperatur mit<br />
einem Pyrometer gemessen wird. Richard Entwistle, Projektleiter<br />
am NCC erklärt: „Wir waren beeindruckt von der Arbeit von Heraeus,<br />
sowohl in Bezug auf ihre CAE-Expertise als auch auf die<br />
Qualität der gelieferten Strahler.“<br />
INFRAROT IN DER THERMOFORM-FORSCHUNG<br />
Als Mitglied des „High Value Manufacturing Catapult“ der Regierung<br />
hat das National Composites Centre (NCC) in Bristol die<br />
Aufgabe, die Verbundwerkstoffstrategie für das Vereinigte Königreich<br />
zu entwickeln und voranzutreiben. Das Thermoformen zur<br />
Verarbeitung von Verbundwerkstoffen ist eine der vielen am NCC<br />
untersuchten Technologien. Ein aktuelles Projekt befasst sich<br />
damit, die Geometrien zu bestimmen, die durch Thermoformung<br />
von endlosfaserverstärkten Verbundwerkstoffen entstehen können.<br />
Das Thermoformen erfolgt an einer Presse von PJ Hare, die mithilfe<br />
von Servomotoren und Antriebstechnologien eine präzise<br />
Kraft-, Positions- und Geschwindigkeitsregelung während der<br />
Umformung gewährleisten. Die für den Prozess benötigte Wärme<br />
wird von eingebauten Heizplatten bereitgestellt. Dabei ist es<br />
wichtig, dass das Rohmaterial aus Verbundwerkstoff genau die<br />
richtige Temperatur aufweist, wenn es in die Presse eingespeist<br />
wird. Ein Konvektionsofen erschien ungeeignet für diese Aufgabe.<br />
Sie benötigen zu viel Zeit, wodurch es zu einem Abbau des<br />
Polymers kommt. Schnelle Infrarotmodule liefern hier deutlich<br />
bessere Resultate.<br />
Als Ergebnis installierte PJ Hare unmittelbar vor der Umformpresse<br />
ein schnell reagierendes mittelwelliges Infrarot-System<br />
von Heraeus. Das Rohverbundwerkstoffmaterial wird auf einen<br />
speziell angefertigten Träger geladen und zunächst zwischen<br />
zwei 18-kW-Modulen hin- und herbewegt. Es wird dann mithilfe<br />
einer PLC-Steuerung auf die benötigte Temperatur gebracht.<br />
Sobald der Heizzyklus abgeschlossen ist und das Werkstück auf<br />
Temperatur gehalten wird, wird es in die Presse geführt und in<br />
Form gebracht. Somit ist ein kontrolliertes und präzises Vorheizen<br />
von thermoplastischen Kohlefaserlaminaten möglich.<br />
Bilder: Heraeus Noblelight<br />
www.heraeus-noblelight.com<br />
02<br />
03<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 69
MESSE K <strong>2022</strong><br />
MEHR NACHHALTIGKEIT<br />
FÜR CARBON-BAUTEILE<br />
In Hochleistungsbranchen kommen<br />
Leichtbaukomponenten aus Faserverbundwerkstoffen<br />
(FVK) zum Einsatz, wenn Nutzlasten und Materialeinsatz<br />
gesenkt und Emissionsziele erreicht werden sollen.<br />
Jedoch können die Werkstoffe bisher nicht industriell<br />
recycelt werden. Hier setzt das Projekt „TapeZyklat“ an<br />
und eröffnet ganz neue Perspektiven.<br />
02<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) können dazu beitragen,<br />
das Gewicht von Bauteilen zu senken und diese<br />
gleichzeitig optimal für hohe Belastungen auszulegen.<br />
Da sich thermoplastische Tapes oder Organobleche aus<br />
FVK umformen und schweißen, aber auch mit etablierten Verfahren<br />
wie Spritzgießen kombinieren lassen, eignen sie sich besonders<br />
gut für Anwendungen in der Großserie. CFK werden<br />
auch im Fahrzeugbau im Hinblick auf E-Mobilität verstärkt eingesetzt,<br />
um Fahrzeuggewicht einzusparen und gleichzeitig gute<br />
Crasheigenschaften beizubehalten. Einem breiteren Einsatzspektrum<br />
steht bisher der teure Herstellungsprozess und die<br />
schwierige Wiederverwertung entgegen. Um die Nachhaltigkeit<br />
zu verbessern und Kosten zu senken, ist es erforderlich, die CFK-<br />
Materialien ressourceneffizient einzusetzen und industriell anwendbare<br />
Recyclingprozesse zu entwickeln. Hier setzt das Projekt<br />
„TapeZyklat“ unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie<br />
IPT in Aachen an: Die Projektpartner entwickeln<br />
Produktionstechnologien für einen neuen Recyclingprozess.<br />
Dabei verbinden sie Produktionsreste aus faserverstärkten<br />
Kunststoffen so miteinander, dass neue Bandhalbzeuge entstehen.<br />
Diese werden zur Herstellung neuer Bauteile genutzt und<br />
bieten sogar noch Vorteile bei der Verarbeitung im Thermoformen,<br />
dem Umformen unter Wärmeeinfluss.<br />
VERSCHNITTRESTE NEU ZUSAMMENFÜGEN<br />
UND 30 PROZENT MEHR MATERIAL NUTZEN<br />
Ziel der Projektpartner von „TapeZyklat“ war es, einen völlig neuen<br />
Prozess zu entwickeln, um kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische<br />
Tapes wiederzuverwerten. Denn beim Schneiden flächiger<br />
CFK-Tapes gehen bis zu 30 Prozent des Ausgangsmaterials<br />
als Produktionsabfälle verloren. <strong>Der</strong> Projektpartner Lösing<br />
GmbH Schneideservice fand nun im Rahmen des Projekts einen<br />
Weg, diese Abfälle zu sammeln und für den Recyclingkreislauf<br />
bereitzustellen. Bisher werden beim Recycling von FVK oft nur<br />
die Fasern wiederverwendet. Zum einen liegt dies daran, dass die<br />
Fasern der kostenintensive Teil des Verbundwerkstoffs sind. Zum<br />
anderen kommen in den meisten Fällen nicht schmelzbare Duromere<br />
als Matrixsysteme zum Einsatz. Dadurch, dass sich thermoplastische<br />
Materialien mehrfach aufschmelzen lassen, können<br />
diese wiederverwendet werden. Diese Eigenschaft nutzten die<br />
Forscherinnen und Forscher im Projekt „TapeZyklat“: Um den<br />
Recyclingprozess noch kostengünstiger zu gestalten, trennen die<br />
Projektpartner Fasern und Kunststoff des Tapes jedoch nicht.<br />
Stattdessen fügen sie die Schnittreste in einem neuartigen Verfahren<br />
zu einem neuen, flächigen Band zusammen. So bilden sie<br />
ein hochwertiges Tape-Halbzeug, das für die Herstellung neuer<br />
DER PROZESS THERMOFORMEN<br />
ERLAUBT EINE GRÖSSERE VIELFALT<br />
BEIM DESIGN DER BAUTEILE<br />
Bauteile verwendet werden kann. Es lässt sich unter Wärmeeinwirkung<br />
in die gewünschte Bauteilgeometrie umformen. Dadurch,<br />
dass die bereits vorgenommene Imprägnierung der Fasern<br />
mit dem Matrixmaterial bestehen bleibt, entfällt ein weiterer<br />
aufwendiger Prozessschritt.<br />
Für die Eigenschaften des zukünftigen Bauteils spielt es keine<br />
Rolle, dass keine Endlosfasern in den zugeschnittenen Resten<br />
mehr vorliegen. Es werden ähnlich gute Materialeigenschaften<br />
erzielt, wie bei neuwertigem Material. Da die Produktionsreste<br />
im neuen Recyclingprozess kontinuierlich weiterverwendet werden,<br />
können hohe Durchsatzraten erzielt werden.<br />
VORTEILE BEIM THERMOFORMEN<br />
Besonders vorteilhaft beim neuen Wiederverwertungsprozess ist<br />
es, dass bekannte Technologien wie Tapelegen und Thermoformen<br />
und bereits vorhandene, konventionelle Anlagentechnik genutzt<br />
werden können. Im Gegensatz zu konventionellen CFK-<br />
Tapes besteht das recycelte Material nicht aus Endlosfasern. Was<br />
nach einem Nachteil klingt, bietet einen großen Vorteil: Aus<br />
70 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
01<br />
MESSE K <strong>2022</strong><br />
01 Am Prüfstand der neuen Recyclinganlage<br />
werden die Verschnittreste auf ihre<br />
technischen Eigenschaften überprüft<br />
02 Das mit dem neuen Recyclingverfahren<br />
hergestellte Tape ermöglicht die Herstellung<br />
von hochbelastbaren Bauteilen mit in<br />
Belastungsrichtung orientierten Fasern<br />
DER<br />
KONSTRUKTEUR<br />
Newsletter<br />
DER E-MAIL-SERVICE<br />
für Konstruktionsleiter<br />
und <strong>Konstrukteur</strong>e, Entscheider<br />
in disziplinübergreifenden<br />
Konstruktions- und<br />
Entwicklungsprozessen<br />
im Maschinenbau<br />
und in der Elektrotechnik.<br />
AKTUELLE INFORMATIONEN<br />
rund um die Themen<br />
Antriebstechnik, Fluidtechnik,<br />
Automatisierungstechnik,<br />
CAD/CAM/PLM, Verbindungsund<br />
Werkstofftechnik<br />
sowie Konstruktionselemente.<br />
Tapes mit Endlosfasern lassen sich aufgrund der geringen Fließfähigkeit nur<br />
schwer Bauteile mit komplexen Formen herstellen.<br />
Anders beim recycelten Tape: Die Tapestücke verschieben sich beim Thermoformen<br />
gegeneinander, sodass die Projektpartner den Prozess gezielt auf<br />
die Drapierbarkeit des Materials abstimmen können. Durch die neuartige<br />
Aufbereitung ist es sogar möglich, das Material beim Thermoformen in Faserrichtung<br />
tiefzuziehen. Dies erlaubt eine größere Vielfalt beim Design der hergestellten<br />
Bauteile und führt zu robusteren Thermoforming-Prozessen, die<br />
wiederum effizienter und kostengünstiger ablaufen. Hierfür entwickelte der<br />
Projektpartner M.TEC Engineering GmbH ein Materialmodell des neuartigen<br />
Tapematerials und führte Bauteil- und Umformsimulationen durch, um das<br />
Potenzial des Materials in neuen Bauteilen umsetzen zu können.<br />
DATEN DES RECYCLINGWERKSTOFFS<br />
PROZESSBEGLEITEND AUSWERTEN<br />
Die Projektpartner nehmen die Materialdaten auf und werten diese aus, während<br />
sie das recycelte Material herstellen. Um die mechanischen Eigenschaften<br />
des neuen Halbzeugs sicherzustellen und zu testen, setzen sie Simulationen<br />
ein und produzieren Demonstratorbauteile. Die hergestellten Schutzhelme<br />
für die Industrie prüfen sie anhand geltender Normen.<br />
NEUE EINSATZGEBIETE VON<br />
FASERVERBUNDWERKSTOFFEN<br />
Zukünftig ist geplant, FVK-Bauteile aufgrund des geringeren Gewichts auch<br />
in weiteren Anwendungen einzusetzen, die deutlich preissensibler sind, zum<br />
Beispiel im Automobil- oder Maschinenbau. Um bei den Herstellungspreisen<br />
mit konventionellen Werkstoffen mithalten zu können, ist es für einen effizienten<br />
Werkstoffkreislauf zwingend erforderlich, übriggebliebene Stoffreste<br />
wiederzuverwerten. Die Projektpartner planen für die Zukunft, industriell<br />
einsetzbare Recyclingprozesse für Tapematerialien für weitere Anwendungsfelder<br />
zu entwickeln.<br />
Bilder: Fraunhofer IPT<br />
www.ipt.fraunhofer.de<br />
AM<br />
DER<br />
Jetzt<br />
kostenlos<br />
anmelden!<br />
PULS<br />
TECHNIK!<br />
http://bit.ly/VFV_Newsletter
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
TEAMWORK PAR EXCELLENCE<br />
Damit es beim Zusammenspiel von Elektro- und Mechanikkonstruktion<br />
nicht zu Verständigungsschwierigkeiten oder gar zu teuren Fehlern kommt,<br />
ist eine saubere Kollaboration unabdingbar. Softwarelösungen können<br />
die Zusammenarbeit und die Effizienz deutlich verbessern.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Stellen Sie sich folgendes Szenario vor: Elektrokonstrukteur<br />
und Mechanikkonstrukteur arbeiten parallel an einem<br />
Projekt. Da sie sich nicht abstimmen, nehmen beide unabhängig<br />
voneinander jeweils einen Motor in die händisch<br />
per Excel gepflegte Stückliste auf. Erst viel später, wenn Bauteile<br />
extern bestellt werden, fällt der Irrtum auf und es stellt sich die<br />
Frage: Wessen Motor ist der richtige? Ein fiktives Beispiel – doch<br />
eines, das in der Praxis alles andere als undenkbar ist. Besonders<br />
fatal kann sich ein solches Missverständnis auswirken, wenn es<br />
wie aktuell zu Lieferengpässen kommt. Falsche Bestellungen<br />
kann sich niemand leisten. Umso wichtiger ist daher, dass Stücklisten<br />
eindeutig und korrekt befüllt werden.<br />
SCHNELLERE ARBEITSABLÄUFE<br />
UND MEHR PRODUKTIVITÄT<br />
Mit Tools wie Solidworks Electrical lassen sich solche Fehler<br />
leicht vermeiden. Die Lösung, die nun in der aktuellen Version<br />
Solidworks <strong>2022</strong> Electrical vorliegt, ist zugeschnitten auf die Bedürfnisse<br />
interdisziplinär arbeitender Projektteams in einem kollaborativen<br />
Umfeld. Mehrere Anwender können damit bequem<br />
an einer Elektrokonstruktion arbeiten – und das mit einer deut-<br />
Dipl.-Ing. Klaus-Peter Linau, Senior Territory<br />
Technical Manager bei Dassault Systèmes<br />
lich höheren Produktivität dank schnellerer Arbeitsabläufe und<br />
vereinfachter gemeinsamer Datennutzung.<br />
Solidworks Electrical, die seit 2012 erhältliche Erweiterung von<br />
Solidworks, ist ein integriertes Werkzeug zur Entwicklung und<br />
Modellierung elektrischer Systeme inklusive ganzheitlichem<br />
mechatronischen Produktdatenmodell. Dabei werden alle in den<br />
Stromlaufplänen dargestellten Funktionen mit ihren relevanten<br />
3D-Daten sprichwörtlich in die „reale“ dreidimensionale Welt<br />
überführt, indem die 3D-CAD Modelle einer elektrischen Komponente<br />
in die mechanische Konstruktion integriert werden.<br />
Das System besteht aus zwei Modulen: Solidworks Electrical<br />
Schematic für die Erstellung einer elektrotechnischen Dokumentation,<br />
vom Titelblatt über die Stromlaufpläne bis hin zu<br />
den Fertigungsunterlagen und Solidworks Electrical 3D, als assoziative<br />
Integration in Solidworks CAD, um in einem kollaborativen<br />
Scenario 3D-Daten zwischen der Elektro- und Mechanikkonstruktion<br />
ohne Medienbrüche auszutauschen.<br />
MODULE ARBEITEN HAND IN HAND<br />
Die Standalone-Anwendung Solidworks Electrical Schematic ist<br />
ein ECAD-Werkzeug zur Erstellung elektrotechnischer Dokumentation.<br />
<strong>Der</strong> Elektrokonstrukteur erstellt damit seine Schaltund<br />
Stromlaufpläne, aus denen später Unterlagen für die Fertigung<br />
abgeleitet werden. Das intelligente und datenbankbasierte<br />
System erlaubt die einfache Erstellung von Klemmenplänen und<br />
Stücklisten per Knopfdruck. Praktisch ist: Jede nachträgliche Än-<br />
72 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
01 <strong>Der</strong> optimierte und schnelleren Routing-Algorithmus<br />
führt zu kürzen Entwicklungszyklen<br />
02 Bei großen elektrischen Projekten wurde die Leistung<br />
verbessert, Konstruktionen können schneller vom Schaltplan<br />
in 3D überführt werden<br />
01<br />
03 Das bislang nur als Website verfügbare Electrical Content<br />
Portal (ECP), ist nun in die Software integriert; Daten von<br />
Zukaufteilen lassen sich so direkt aus dem ECP herunterladen<br />
ZEITERSPARNIS UND FEHLER-<br />
REDUZIERUNG SIND VORTEILE<br />
DER AUTOMATISMEN DES SYSTEMS<br />
derung im Stromlaufplan wird dabei in der Stückliste automatisch<br />
angepasst – eine enorme Arbeitserleichterung im Vergleich<br />
zur händischen Stücklisten-Pflege und weniger fehleranfällig.<br />
<strong>Der</strong> größte Mehrwert aber ergibt sich durch die Verbindung<br />
mit dem zweiten Modul, Solidworks Electrical 3D. Hiermit kann<br />
der Elektroplaner den im Schwestermodul erstellten Schaltplan<br />
in ein 3D-Modell überführen. Die Software zeigt ihm alle im<br />
Schaltplan vorhandenen Bauelemente und er kann diese virtuellen<br />
Komponenten im 3D-Modell der Maschine oder des Schaltschrankes<br />
positionieren. Aus der im Anschluss automatisch generierten<br />
Verkabelung entstehen virtuelle Kabelbäume, die wiederum mithilfe<br />
der integrierten Zeichenwerkzeuge als Grundlage für detaillierte<br />
Baugruppenzeichnungen genutzt werden können. Viele<br />
Daten können dabei direkt aus der Datenbank entnommen werden<br />
– Zeitersparnis und Fehlerreduzierung sind die Folge.<br />
<strong>Der</strong> Elektroplaner füllt den Schaltschrank auf Basis der Vorarbeiten,<br />
die im 2D-Bereich geleistet wurden, besonders effizient.<br />
Sind Klemmenpläne und 2D-Anordnung der Komponenten definiert,<br />
füllt sich der Schaltschrank quasi von selbst. Im 3D-Modell<br />
wird jede Leitung, jede Ader und jede Klemme realistisch dargestellt,<br />
sodass das Modell in der Montage als Vorlage für den<br />
Schaltschrankbauer dienen kann.<br />
KONTINUIERLICHE WEITERENTWICKLUNG<br />
Mit der neuen Version beweist Solidworks, dass die Weiterentwicklung<br />
der Systems kontinuierlich und kundenbasiert weiterläuft.<br />
Viele kleine Änderungen erleichtern Anwendern die Arbeit.<br />
Zu den Verbesserungen in Solidworks Electrical <strong>2022</strong> zählt auch<br />
die Erweiterung auf das Electrical Content Portal (ECP), das einen<br />
schnellen Zugriff auf die Produktdaten von Elektrobauteilen und<br />
Kabelmaterialien ermöglicht. Bislang war das ECP als Website verfügbar,<br />
nun ist es in die Software integriert. Daten von Zukaufteilen<br />
lassen sich nun auch direkt aus dem ECP herunterladen.<br />
Eine weitere Verbesserung betrifft die Navigation innerhalb der<br />
oft seitenstarken Projektdokumentation, die nun via Hyperlinks<br />
mit Komponentendatenblättern verknüpft werden kann. Einzelne<br />
Bauteile lassen sich so schnell wiederfinden. Solidworks Electrical<br />
<strong>2022</strong> verfügt zudem über eine erweiterte PDF-Ausgabe.<br />
Dort werden Datenblätter wie Bedienungsanleitungen, Montagehinweise,<br />
Programmierhinweise oder Handbücher hinterlegt<br />
und können Kunden zur Verfügung gestellt werden.<br />
Darüber hinaus wurde die Software in der Version <strong>2022</strong> vor allem<br />
im Bereich Performance weiterentwickelt. Das zeigt sich in<br />
einem schnelleren elektrischen 3D-Routing, dem virtuellen Verlegen<br />
von Drähten, Kabeln und Kabelbäumen in Maschine oder<br />
Produkt. Nutzer können durch den optimierten und somit<br />
schnelleren Routing-Algorithmus mehr von ihren Konstruktionsideen<br />
ausprobieren und das führt letztlich zu kürzen Entwicklungszyklen.<br />
Auch bei großen elektrischen Projekten wurde die<br />
Leistung verbessert, Konstruktionen können schneller vom<br />
Schaltplan in 3D überführt werden.<br />
CLOUDBASIERTE DATENVERWALTUNG<br />
UND ZUSAMMENARBEIT<br />
Kollaboration innerhalb eines Projektteams an einem oder mehreren<br />
Standorten wird mithilfe von Tools wie Solidworks Electrical<br />
erheblich vereinfacht. Doch manchmal reicht das noch nicht<br />
aus. Gerade bei weltweit operierenden Teams sind andere Funktionen<br />
und Möglichkeiten zur Zusammenarbeit gefragt. Die Zukunft<br />
liegt im Engineering auf der Cloud. Daher existiert Solidworks<br />
Electrical als eigenständige App für die 3DExperience-<br />
Plattform von Dassault Systèmes und das bei vollständiger Datenkompatibilität<br />
zur bekannten Desktop-Version. Die Plattform<br />
ist eine kollaborative Umgebung, mit der Unternehmen Entwicklungen<br />
auf völlig neue Art und Weise vorantreiben können.<br />
Durch die Verknüpfung mit der Plattform verbessert Solidworks<br />
Electrical die Zusammenarbeit bei der Elektrokonstruktion noch<br />
weiter, vor allem wenn die Anwender-Teams global verteilt sind.<br />
Bilder: Aufmacher dihard – stock.adobe.com, sonstige Dassault Systèmes<br />
www.3ds.com<br />
02<br />
03<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 73
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
SELEKTIEREN UND KONFIGURIEREN LEICHT GEMACHT<br />
Damit Anwender künftig noch schneller und einfacher das passende<br />
Produkt für ihre Anforderungen finden, hat der Lineartechnikanbieter<br />
Rollon die interaktive Konfigurationsplattform MyRollon ins Leben gerufen.<br />
Sie verbindet selbständige Recherche mit persönlicher Beratung und bietet<br />
eine übersichtliche Oberfläche mit intuitiver Menüführung. Auf diese Weise<br />
sollen <strong>Konstrukteur</strong>e und Desginer bestmöglich bei ihrer Arbeit unterstützt<br />
werden. Die Auswahl erfolgt über Parameter wie Art der Linearkomponente<br />
bzw. des Linearsystems, Umgebungsbedingungen, benötigter Arbeitsbereich<br />
und/oder Antriebssystem. <strong>Der</strong> Anwender erhält alle wichtigen<br />
Informationen wie verfügbare Optionen und Baugrößen, technische Details<br />
und Leistungsdaten auf einen Blick. Zudem lassen sich Produkte in puncto<br />
Leistungsfähigkeit und Ausstattung vergleichen. Bei Bedarf können Nutzer<br />
jederzeit auch mit Experten von Rollon in Kontakt treten, unter anderem<br />
via Online-Formular oder Live-Chat.<br />
www.rollon.de<br />
VERBESSERTE GENERATIVE<br />
PRODUKT-DESIGNS IN KURZER ZEIT<br />
PTC hat die neunte Version<br />
der CAD-Software Creo<br />
vorgestellt. Zu den<br />
Neuerungen zählt ein<br />
aktualisierter Modellbaum<br />
sowie eine Funktion zur<br />
Aufteilung von Flächen,<br />
um die Analyse und<br />
Produktdefinition<br />
zu verbessern. In der<br />
Simulationsumgebung<br />
wurden zudem Multiphysikfunktionen<br />
von<br />
Ansys integriert. Neu sind weiterhin Applikationen, mit<br />
denen sich Optimierungsstudien und Eigenfrequenzgrenzen<br />
definieren lassen. Nachgelagerte Fertigungsinformationen<br />
können direkt in das Modell eingefügt werden und erweiterte<br />
Werkzeuge helfen, gebotene Sicherheits-, Gesundheits- und<br />
Arbeitsplatzstandards sicherzustellen. Darüber hinaus lässt<br />
sich die Sichtlinie und das Sichtfeld des Nutzers simulieren<br />
und visualisieren. Creo 9 bietet ferner Kontrolle über stochastische<br />
und formelbasierte Gitter sowie Stützstrukturen bei<br />
der additiven Fertigung. Verbesserungen in der subtraktiven<br />
Fertigung adressieren 5-Achsen-Schlicht-Werkzeugwege,<br />
Drehen, Formenbau und adaptive Vorschubraten beim Fräsen.<br />
www.ptc.com<br />
CONDITION-DOCTOR FÜR ROBOTER<br />
IN DER FERTIGUNGSINDUSTRIE<br />
RoboDK und BobCAD-CAM haben ihre Partnerschaft vertieft<br />
und ein Plugin zur Kopplung von CAM und Roboter Offline-<br />
Programmierung auf den Markt gebracht. Es ist damit für<br />
Anwender beider Softwarepakete verfügbar. Das Plugin<br />
kombiniert die auf die spanende Bearbeitung ausgerichteten<br />
Applikationen von BobCAD-CAM mit den Offline-Roboterprogrammierfunktionen<br />
von RoboDK. Eine nahtlose Erzeugung<br />
der Roboter-Bearbeitungspfade direkt aus der BobCAD-CAM-<br />
Oberfläche ist<br />
sichergestellt.<br />
Das Plugin wird<br />
einfach in die<br />
vorhandene<br />
BobCAD-CAM-<br />
Installation<br />
integriert – Bob-<br />
CAD-CAM V34,<br />
BobCAM für Solidworks V<strong>10</strong> oder BobCAM für Rhinoceros V2.<br />
<strong>Der</strong> Zugriff auf die Hauptfunktionalität erfolgt über das neue<br />
Panel, das der BobCAD-CAM-Benutzeroberfläche hinzugefügt<br />
wurde. Bearbeitungspfade werden per Knopfdruck an den<br />
Roboter gesendet und das Roboterprogramm in RoboDK bei<br />
Bedarf weiter verbessert. Das Plugin steht in englischer,<br />
deutscher, französischer, italienischer und tschechischer<br />
Sprache zur Verfügung.<br />
www.datacad.de<br />
SOFTWARE FÜR VARIANTENMANAGEMENT UND KONFIGURATION VON GETRIEBELÖSUNGEN<br />
Beim Getriebehersteller Flender gibt es das passende Getriebe für jede Anforderung – aus dem<br />
Baukasten oder als Kundenlösung. Für die Entwicklung einer neuen Getriebelösung hat sich<br />
Flender vor zwei Jahren für Adesso als Digitalisierungspartner entschieden. Das Resultat des<br />
Transformationsprogramms, in dem Prozesse End-to-End digitalisiert wurden, ist das Industriegetriebe<br />
Flender One. Adesso hat Flender bei der Digitalisierung all seiner Workflows rund um<br />
Anfrage, Produktkonfiguration, Preisfindung, Angebot, Kundenauftrag, Bestellung, Einzelteilfertigung,<br />
Montage, Auslieferung, Inbetriebnahme und Service von Flender One unterstützt. Im<br />
Rahmen der Zusammenarbeit entstand die Software-Lösung Fire. Projektkoordinator Andreas<br />
Liesche, Geschäftsführer der Adesso Manufacturing Industry Solutions GmbH, beschreibt Fire als<br />
einen „Software-Baukasten, der gegenwärtig einzigartig in der deutschen Fertigungslandschaft<br />
ist.“ Fire fügt sich reibungslos in die SAP-Systemlandschaften ein und integriert relevante Non-SAP-Systeme. Daten für die Produktion<br />
wie etwa 3D-Modelle und Zeichnungen, Stücklisten und Arbeitspläne sowie Servicedokumente können automatisiert erstellt<br />
werden. Adesso wird Flender nach dem Launch von Flender One auch weiterhin als Digitalisierungspartner begleiten.<br />
www.adesso.de<br />
74 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SOFTWARE & PROTOTYPING<br />
FILIGRANE FREMDKÖRPER<br />
SICHER DETEKTIEREN<br />
Mit der 3D-Visionlösung Clearspace 3D von VMT lassen sich<br />
unerwünschte kleine Fremdkörper, wie Werkzeuge, Schraube<br />
und Muttern oder Absplitterungen, in automatisierten<br />
Füge- und Montageprozessen sicher lokalisieren. Dies<br />
geschieht in einem zweistufigen Messverfahren. Schäden an<br />
Werkstücken, Greifern oder Werkzeugen lassen sich damit<br />
ebenso verhindern, wie Prozessunterbrechungen oder<br />
komplette Stillstände. VMT Clearspace 3D kann sowohl mit<br />
VMT-eigenen 3D-Sensoren wie dem Stereokamerasystem<br />
Deepscan als auch mit 3D-Sensoren anderer Hersteller<br />
ausgerüstet werden. Die Auswertung der Messungen erfolgt<br />
in der Softwareplattform VMT MSS, die eine Vielzahl von<br />
Konfigurations-, Auswertungs-, Analyse- und Konnektivitätsoptionen<br />
bietet. Alternativ ist ein Stand-Alone-Betrieb<br />
möglich. Die Stereosensoren sind so lichtstark, dass die Fläche<br />
bestmöglich ausgeleuchtet wird, hinreichend auswertbare<br />
Remissionen aus der Messebene zurückkommen und Fremdlichteinflüsse<br />
kompensiert werden.<br />
www.vmt-systems.com<br />
FLÄCHEN DIGITAL IN<br />
KONSTRUKTIONEN INTEGRIEREN<br />
Das Engineeringtool<br />
von Item ermöglicht<br />
ab sofort die Integration<br />
von Flächen in<br />
Konstruktionsprojekte.<br />
Mit wenigen<br />
Klicks lassen sich<br />
Gestelle erweitern<br />
und neue Objekte<br />
gestalten. Diese<br />
können zum Beispiel<br />
Maschinenkabinen,<br />
Türen, Hauben,<br />
Regale oder individuelle Tische sein. Die gesamte Projektrealisierung<br />
erfolgt damit digital. Die Dokumentation kann der<br />
Nutzer zum Schluss automatisch im Engineeringtool erstellen<br />
lassen und fertige Konstruktionen direkt bestellen. Während<br />
es sehr aufwendig ist, Flächen im CAD-Programm einzufügen,<br />
geht dies mit dem Engineeringtool unkompliziert. An den<br />
gewünschten Stellen positionieren Nutzer zunächst eine<br />
Befestigung. Die benötigten Bearbeitungen ergänzt die<br />
Software automatisch. Dann wird die Fläche platziert – fertig.<br />
Eingefügt werden kann zum Beispiel ein Multiblock. Flächen<br />
können bündig eingebaut, versenkt oder auf dem Profil<br />
positioniert werden. Die Abstände und die Flächengröße<br />
ergeben sich dann quasi wie von selbst. Ebenso lassen sich<br />
auch Tischplatteneinhängungen oder -befestigungen platzieren,<br />
um Tische mit individuellen Abmaßen konstruieren zu<br />
können.<br />
www.item24.com<br />
AZ -Druckschalter2<strong>10</strong> x 75_3BK.qxp_Layout 1 08.07.22 17:20 Seite 1<br />
HERSTELLABWEICHUNGEN UND FLANKENWELLIGKEIT<br />
Anwendern ist es nun möglich mit der Hilfe von Kisssoft den Einfluss von Herstellabweichung<br />
auf den resultierenden Drehwegfehler und die Kraftanregung abschätzen.<br />
Für die Formabweichungen in Profil- oder Flankenlinien-Richtung wird auf die<br />
theoretisch ideale Zahnflanke eine sinusförmige Welligkeit aufgebracht. Die Welligkeit<br />
lässt sich mit Amplitude, Länge und Phasenverschiebung modifizieren. Durch<br />
die Vorgabe einer zusätzlichen Winkelabweichung wird die Gesamtabweichung<br />
simuliert. Diese Abweichungen können sowohl in Profil- als in Breitenrichtung<br />
oder kombiniert ausgeführt werden. Als Resultat ergibt sich die Veränderung von<br />
Drehwegfehler, Kraftanregung und anderer wesentlicher Einflüsse auf die Vibrationsanregung.<br />
<strong>Der</strong> Anwender kann damit prüfen, wie sensibel eine theoretisch vorgegebene<br />
Zahnflankenmodifikation auf Herstellabweichungen reagiert.<br />
www.kisssoft.com<br />
DRUCKSCHALTER VAKUUMSCHALTER<br />
DIFFERENZ-DRUCKSCHALTER DRUCKSENSOREN<br />
ELEKTRONISCHE DRUCKSCHALTER<br />
MEHR: www.layher-ag.de
SPECIAL<br />
MASCHINENSICHERHEIT<br />
SPECIAL<br />
ANS GANZE DENKEN<br />
Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile:<br />
Dieser Grundsatz gilt auch für die<br />
Maschinensicherheit, wenn sich der<br />
<strong>Konstrukteur</strong> für eine Systemlösung aus einer<br />
Hand entscheidet. Drei Beispiele zeigen, welchen<br />
Nutzen eine perfekt auf die individuellen<br />
Anforderungen abgestimmte Sicherheitslösung<br />
bietet – sowohl für den Hersteller als auch<br />
für den Anwender der Maschine.<br />
Tobias Thiesmann, System- und Lösungsmanager,<br />
Schmersal Gruppe, Wuppertal
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
Wann ist der beste Zeitpunkt, die Maschinensicherheit<br />
in eine Maschine „hineinzukonstruieren“? Die<br />
schlechteste Lösung bzw. Antwort ist bekannt:<br />
Wenn dieser Schritt ganz am Ende des Prozesses<br />
erfolgt, nachdem die Maschine mit allen betriebsmäßigen Funktionen<br />
entwickelt und konstruiert worden ist. Besser ist es, schon<br />
im Entstehungsprozess der Maschine die Sicherheitsfunktionen<br />
nicht nur zu berücksichtigen und mitzudenken, sondern sie<br />
tatsächlich auch direkt mitzukonstruieren. Dann ist die Wahrscheinlichkeit<br />
gering, dass sich der Anwender später durch die<br />
Schutzeinrichtungen in der Bedienung der Maschine beeinträchtigt<br />
sieht, was in der Praxis Anlass zu Manipulation geben kann.<br />
Dabei – und das ist eine weitere Empfehlung – lohnt es sich,<br />
gerade im Bereich der sicheren Signalauswertung neueste Technologie<br />
einzusetzen, zum Beispiel Sicherheitssteuerungen mit<br />
Kommunikationsschnittstelle statt Sicherheitsrelaisbausteinen<br />
ohne Diagnosemöglichkeit. Das mag auf den ersten Blick teurer<br />
sein, aber das täuscht oft, wenn man die Gesamtkosten betrachtet<br />
und zum Beispiel auch den Installationsaufwand berücksichtigt.<br />
MÖGLICHKEITEN DER STEUERUNGS-<br />
TECHNIK NUTZEN<br />
Drittens schließlich bietet der zunehmende Einsatz von sicherheitsgerichteter<br />
Steuerungstechnik auch den Vorteil, dass die Sicherheitsfunktionen<br />
mit den nicht sicherheitsgerichteten Funktionen<br />
der Maschine bestmöglich abgestimmten werden können. Sogar<br />
eine spezifische Anpassung dieser Funktionen durch Programmierung<br />
oder Parametrierung lässt sich realisieren. In anderen<br />
Projekten verringert sich der Installationsaufwand. Das Schmersal-<br />
Projektteam „Systeme und Lösungen“ treibt solche Konzepte<br />
voran und projektiert – gemeinsam mit den Anwendern – entsprechende<br />
Sicherheitslösungen. <strong>Der</strong> Nutzen solcher Lösungen<br />
lässt sich am besten an drei Beispielen verdeutlichen.<br />
SICHERHEITSKOMPAKTSTEUERUNG<br />
MIT INDIVIDUELLER SOFTWARE<br />
Ein Hersteller von Brotschneidemaschinen für Supermärkte suchte<br />
nach einer Lösung für die Überwachung und Integration der<br />
Sicherheitseinrichtungen: Stillstandsüberwachung der Schneidvorrichtung,<br />
Zuhaltung der Schutzhaube, sensorische Überwachung<br />
der Schutzhaube und Not-Halt. Im Wettbewerb mehrerer Anbieter<br />
konnte sich Schmersal mit dem Konzept durchsetzen, eine<br />
anwendungsspezifisch programmierte OEM-Version der Sicherheitskompaktsteuerung<br />
Protect-Select zu verwenden.<br />
Die anwendungsspezifische Software trägt allen individuellen<br />
Anforderungen des Maschinenherstellers Rechnung. Sie lässt sich<br />
universell für mehrere Baureihen einsetzen, ermöglicht umfassende<br />
Diagnosefunktionen und bietet im Vergleich zu einer herkömmlichen<br />
Stillstandsüberwachung erhebliche Kostenvorteile.<br />
EINFACHE KONFIGURATION BIETET<br />
VERBESSERTE DIAGNOSEMÖGLICHKEITEN<br />
Ein zweites Beispiel: Ein namhaftes Unternehmen, das Lebensmittelmaschinen<br />
herstellt und eine neue Maschinenbaureihe<br />
entwickelte, konsultierte Schmersal für die Auswahl der sicherheitstechnischen<br />
Hardware zur Überwachung mehrerer Schutztüren<br />
und Klappen an einer Schneidanlage. Die Herausforderung<br />
bestand hier darin, die insgesamt 13 verschiedenen Typen von<br />
Sicherheitsauswertungen, die in diversen Produktreihen des<br />
Kunden verbaut waren, zu vereinheitlichen. Auslöser dafür war<br />
ein Mix aus Anforderungen an die Verfügbarkeit, gestiegenen<br />
Sicherheitsstandards und Abkündigungen seitens der Hersteller.<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 77
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
01 Am besten im System denken: Dieses Konzept bewährt<br />
sich bei der Planung und Konfiguration von Lösungen für<br />
die Maschinensicherheit<br />
02 Die Sicherheitskleinsteuerung wird in OEM-Varianten<br />
mit kundenspezifischer Programmierung angeboten<br />
03 Auch Sicherheitsrelaisbausteine können kundenspezifisch<br />
programmiert werden<br />
01<br />
04 Über die Safety Fieldbox lassen sich bis zu acht Sicherheitsschaltgeräte<br />
im Feld anschließen: Die Daten werden gesammelt<br />
weitergegeben – das spart Verdrahtungsaufwand<br />
und bei Unregelmäßigkeiten. Dieser Vorschlag wurde im Engineering<br />
Service von Schmersal in die Praxis umgesetzt. Und er<br />
ließe sich auch mit Sicherheitsrelaisbausteinen umsetzen: Hier<br />
bietet Schmersal ebenfalls Baureihen an, die mit kundenspezifischen<br />
Funktionen ausgestattet werden können.<br />
02<br />
03<br />
EFFIZIENTE INSTALLATION VON<br />
SICHERHEITSSCHALTGERÄTEN<br />
Auch bei der Installation und Integration von Sicherheitsschaltgeräten<br />
im Feld kann der Maschinenbauer Kosten sparen und dem<br />
Anwender der Maschine zugleich verbesserte Funktionalitäten<br />
bieten. Dafür steht das dritte Beispiel.<br />
Ein Hersteller von Verpackungsmaschinen überwacht die<br />
Schutztüren einer Maschinenbaureihe mit unter anderem Sicherheitszuhaltungen<br />
(AZM 300), Sicherheitssensoren (RSS 260) sowie<br />
mit Befehlsgeräten und Not-Halt. Das Application Engineering<br />
von Schmersal schlug die Anschaltung dieser (Sicherheits-)<br />
Schaltgeräte über eine Safety Fieldbox vor. Seitdem profitiert der<br />
BEREITS IM ENTSTEHUNGS-<br />
PROZESS DER MASCHINE<br />
SOLLTEN SICHERHEITSFUNKTIONEN<br />
MITKONSTRUIERT WERDEN<br />
Maschinenbauer auch hier von vereinfachter Installation und der<br />
Anwender unter anderem von schneller Diagnose im Fehlerfall.<br />
Die Safety Fieldbox von Schmersal ermöglicht die Anschaltung<br />
von bis zu acht Sicherheitsschaltgeräten verschiedener Bauarten<br />
im Feld. Sowohl die sicherheitsgerichteten als auch die betriebsmäßigen<br />
Signale werden gesammelt und über das Profinet/Profisafe-<br />
Protokoll mit übergeordneten Steuerungen verbunden. Zukünftig<br />
wird die Flexibilität dieses Systems noch weiter erhöht: Dann<br />
werden dem Anwender auch Ausführungen mit Anbindung an<br />
Ethernet/IP CIP Safety und Ethercat FSoE zur Verfügung stehen.<br />
SPECIAL<br />
04<br />
In Zusammenarbeit mit Schmersal wurden die Funktionen dieser<br />
13 Sicherheitsbausteine in einem Gerät – einer Sicherheitskompaktsteuerung<br />
Protect Select OEM mit kundenspezifischen<br />
Software-Modulen – vereint. Durch die einfache Konfiguration<br />
kann das neue Gerät jetzt komfortabel an den Einsatz in den<br />
verschiedenen Produktbaureihen angepasst werden.<br />
Das sind klare Vorteile aus Sicht des Maschinenbauers. Auch<br />
der Anwender der Maschine profitiert von dieser Lösung, unter<br />
anderem durch verbesserte Diagnosemöglichkeiten im Fehlerfall<br />
VORTEILE DER SYSTEMLÖSUNG<br />
Die Beispiele zeigen, dass ganzheitliches Denken bei der Auswahl<br />
und Konfiguration von Sicherheitssystemen zu besseren<br />
Lösungen führt – sowohl aus Sicht des Maschinenbauers als auch<br />
aus der Perspektive des Anwenders dieser Maschinen. Schmersal<br />
wird diesen Ansatz des System- und Lösungsangebots deshalb<br />
weiter ausbauen und an zahlreichen konkreten Beispielen<br />
beweisen, dass das Ganze mehr sein kann als die Summe seiner<br />
Teile – auch und gerade in der Maschinensicherheit.<br />
Bilder: Schmersal<br />
www.schmersal.com<br />
78 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
TÜV SÜD UNTERSTÜTZT UNTERNEHMEN BEI NACHHALTIGKEITSZIELEN<br />
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
Mehr als 40 Prozent der weltweiten CO 2<br />
-Emissionen stammen aus der Industrie. Um<br />
globale Nachhaltigkeits- und Dekarbonisierungsziele zu erreichen, ist ein grundlegender<br />
Wandel in den Unternehmen erforderlich. „Inzwischen hat sich in vielen Branchen und<br />
Unternehmen die Erkenntnis durchgesetzt, dass die proaktive Verfolgung von Nachhaltigkeits-<br />
und Dekarbonisierungszielen einen entscheidenden Vorsprung im weltweiten<br />
Wettbewerb bringt“, sagt Thore Lapp, Leiter der Business Unit Green Energy & Sustainability<br />
von TÜV SÜD. TÜV SÜD unterstützt Unternehmen mit einem umfassenden Leistungsspektrum<br />
dabei, die Umsetzung gesetzlicher Vorgaben nachzuweisen und eigene Dekarbonisierungsvorhaben<br />
gezielt umzusetzen und zu dokumentieren. Die Leistungen reichen von<br />
der Verifizierung von Carbon Footprints und der Zertifizierung der Klimaneutralität über<br />
Treibhausgas-Bilanzierungen bis zu umfassenden Nachhaltigkeitsassessments, die sich an<br />
den Vorgaben der Sustainable Development Goals (SDGs) der Vereinten Nationen orientieren.<br />
Mit dem Verix-Verfahren hat TÜV SÜD zudem eine Möglichkeit entwickelt, die CO 2<br />
-Bilanz unterschiedlicher Produktionsverfahren<br />
zu validieren und ausgehend von einer definierten Baseline die Dekarbonisierungsfortschritte zu dokumentieren.<br />
www.tuvsud.com<br />
HYGIENEANFORDE-<br />
RUNGEN ERFÜLLEN<br />
Seit 45 Jahren ist Hema<br />
bekannt als Spezialist für<br />
Maschinenschutzsysteme mit<br />
einem breiten Portfolio an<br />
Schutz-, Klemm-, Brems- und<br />
Sichtsystemen. Mit dem<br />
Produktbereich Sanitation<br />
stellt sich das Unternehmen<br />
jetzt in einem weiteren<br />
Marktsegment auf und bietet<br />
Lösungen für Bereiche mit<br />
besonderen Hygieneanforderungen<br />
– von der Fertigung und<br />
dem Verkauf von Lebensmitteln<br />
bis hin zur Gemeinschaftsverpflegung.<br />
In hygienesensiblen<br />
Branchen müssen nicht nur die<br />
Anlagen zur Herstellung und<br />
zur Präsentation von Lebensmitteln<br />
regelmäßig gereinigt<br />
werden, sondern auch das<br />
Equipment und die Bekleidung<br />
der Angestellten. Dafür bietet<br />
Hema hocheffektive Systeme<br />
zur Sanitation, beispielsweise<br />
für Arbeitskleidung, Gummistiefel<br />
oder Küchenequipment<br />
wie Messer und Schneidbretter.<br />
Mithilfe von UV-C Licht und/<br />
oder der Plasma-Ionen-Technologie,<br />
zwei effektiven Verfahren,<br />
die ohne jegliche Nebenwirkung<br />
Keime, Viren und<br />
Bakterien entfernen.<br />
www.hema-group.com<br />
CRASH DÄMPFER REDUZIEREN<br />
STILLSTANDSZEITEN<br />
• Zuverlässiger Schutz<br />
vor unnötigen Maschinenschäden<br />
• Hohe Schadensreduzierung<br />
durch geringe Stützkräfte<br />
• Hohe Energieaufnahme<br />
mit bis zu 98 % Energieabbau<br />
• Einfache Montage und Austausch<br />
sparen wertvolle Zeit<br />
• Hervorragendes<br />
Preis-Leistungsverhältnis<br />
YOUR LOCAL<br />
SALES CONTACT:<br />
ACE Stoßdämpfer GmbH · Langenfeld · Germany · www.ace-ace.de
KLARTEXT<br />
SMARTE<br />
SICHERHEIT<br />
PHILIP AUMANN<br />
Leiter Produkt- und Applikationsmanagement DETECT, BERNSTEIN AG<br />
Bei Bernstein zeichnet sich eine gute Sicherheitstechnik zunächst dadurch<br />
aus, dass sie Schäden von Mensch und Maschine zuverlässig abwendet.<br />
Dazu gehört auch, dass die Komponenten sicher vor Manipulationsversuchen<br />
geschützt sind. Eine moderne Sicherheitstechnik erfüllt darüber hinaus<br />
den Anspruch, Komponenten untereinander zu vernetzen. Damit wird ein<br />
Zusammenspiel von Bauteilen auch unterschiedlicher Hersteller ermöglicht,<br />
was wiederum auf die Sicherheit einzahlt und die Überwachung von<br />
Prozessen vereinfacht. Diagnosefunktionen bilden das i-Tüpfelchen<br />
moderner Sicherheitstechnik. Denn damit stellt sie nicht nur eine reine<br />
Sicherheitsfunktion dar, sondern liefert zudem wertvolle Informationen<br />
über die Anlage, die dabei helfen können, Prozesse zu optimieren. Damit<br />
generieren Komponenten der Sicherheitstechnik echten Mehrwert.<br />
Das Wohl von Mensch und<br />
Maschine stellt einen<br />
essenziellen Baustein in<br />
der Anlagenplanung dar.<br />
Kupplungen, Bremsen<br />
oder Sensoren – jede<br />
Sicherheitskomponente,<br />
ob elektrisch oder<br />
mechanisch, hat ihre<br />
Berechtigung. Worauf<br />
es dabei ankommt,<br />
beantworten uns<br />
vier Experten.<br />
DIAGNOSE-<br />
FUNKTIONEN<br />
BILDEN DAS<br />
I-TÜPFELCHEN<br />
MODERNER<br />
SICHERHEITS-<br />
TECHNIK<br />
WIR BIETEN<br />
ANWENDERN<br />
EINEN SCHRITT<br />
MEHR SICHERHEIT<br />
SPECIAL<br />
MARCEL FLICKER<br />
Product Management bei der R+W Antriebselemente GmbH, Wörth am Main<br />
Das Thema Sicherheit spielt bei unseren Kunden und in unserer<br />
Produktentwicklung und Konstruktion schon immer eine große Rolle, denn<br />
Maschinenausfälle bedeuten meistens einen großen Kostenfaktor. Wir bieten<br />
präzise Sicherheitskupplungen für Drehmomente von 0,1 bis 2.800 Nm, aber<br />
auch robuste und kompakte Industriesicherheitskupplungen im Standard<br />
für Drehmomente von 200 bis 450.000 Nm an. Alle Produkte begrenzen das<br />
Drehmoment exakt, d. h. beim Maschinencrash schaltet die Maschine<br />
innerhalb von wenigen Millisekunden durch die Sicherheitskupplung ab.<br />
Die komplette Anlage wird vor einem Schaden bewahrt. Darüber hinaus<br />
können die Kupplungen mit einer zusätzlichen speziellen Sensortechnik<br />
zur vorausschauenden Wartung und letztlich zur vernetzten Produktion<br />
eingesetzt werden. Dabei können Betriebskennzahlen wie Drehmoment,<br />
Axial- und Radialkräfte sowie Drehzahl und Beschleunigungen erfasst werden.<br />
80 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong>
KLARTEXT<br />
MICHAEL PFEIFER<br />
Experte für Maschinensicherheit und Industrie 4.0 bei TÜV SÜD Industrie Service<br />
Betreiber vernetzter und digitalisierter Produktionsanlagen müssen von der manuell<br />
geprüften zur virtuell unterstützen Maschinensicherheit (MaSi) kommen, die auch die<br />
Cybersicherheit beinhaltet. Dynamischere und flexiblere Produktionsweisen erfordern dies.<br />
Eine manuelle MaSi-Bewertung kann diesen Herausforderungen betriebswirtschaftlich<br />
nicht mehr gerecht werden: Auch wenn sie mit digitalen Tools wie Excel erfasst wird,<br />
bleibt sie eine Momentaufnahme zum Zeitpunkt X als letzter Arbeitsschritt vor der<br />
Produktionsfreigabe. Die virtuell unterstützte MaSi-Bewertung ermöglicht es, noch<br />
während der virtuellen Inbetriebsetzung Gefahren und Risiken im Produktionsprozess<br />
zu erkennen und so den Bewertungsaufwand im letzten Freigabeschritt deutlich zu<br />
reduzieren. Das Ergebnis ist eine höhere Produktivzeit – bei mindestens gleichem<br />
Sicherheitsniveau und unter Berücksichtigung der Cybersicherheit.<br />
VIRTUELL UNTERSTÜTZTE<br />
MASCHINENSICHERHEIT<br />
ERHÖHT DIE<br />
WIRTSCHAFTLICHKEIT<br />
ASI-5 SAFETY<br />
ERWEITERT LÖSBAREN<br />
APPLIKATIONSRAUM FÜR<br />
MASCHINENSICHERHEIT<br />
ANDRÉ HARTMANN<br />
Head of Sales Germany, Bihl+Wiedemann GmbH, Mannheim<br />
Maschinensicherheit wirtschaftlich effizient und technisch komfortabel umzusetzen<br />
ist eines der zentralen Themen, das Anwender heute bewegt. Mit ASi Safety at Work<br />
und dem neuen Standard ASi-5 Safety ist es jetzt so einfach, kostengünstig und<br />
maßgeschneidert zu realisieren wie noch nie. Überall dort, wo Anwendungen weniger<br />
komplex sind und nur ein oder wenige zweikanalig sichere Signale übertragen werden<br />
müssen, ist ASi Safety at Work die ideale Lösung. Wenn es aber darum geht, sichere<br />
und nicht-sichere Signale im Feld einzusammeln, sichere High-End-Sensoren anzu -<br />
binden, komplexere Sicherheitsapplikationen zu lösen, eine Vielzahl sicherer Bits von<br />
unterschiedlichen Teilnehmern zu übertragen oder Diagnose- und Zusatzinformationen<br />
zu nutzen, dann ist ASi-5 Safety aufgrund seiner höheren Übertragungsgeschwindigkeiten<br />
und größere Datenbreiten jetzt die ideale Ergänzung zu ASi Safety at Work.<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 81
XXX SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
ACTION!<br />
STRUKTURDÄMPFER AN FILMSETS<br />
Was Stuntmen für Filmstars sind, nehmen Strukturdämpfer für kostspielige<br />
Filmkamerasysteme auf sich: Sie stecken bei Actionszenen alles weg und sind<br />
zudem ein vorbeugender Unfallschutz. Dabei können Dämpfer im Gegensatz<br />
zu Stuntmen mehr als eine Million Mal harte Stöße und Vibrationen<br />
unversehrt überstehen.<br />
SPECIAL<br />
Die Idea Vision GmbH ist im bayerischen Alpenvorland<br />
ansässig und blickt auf jahrelange Erfahrungen mit<br />
Dienstleistungen von und für Ingenieure in der deutschen<br />
Hightech-Industrie zurück – so auch im Bereich<br />
der professionellen Kameratechnik. Dem eigenen Anspruch<br />
nach stetiger Verbesserung entsprechend, setzt Idea Vision auf<br />
Robert Timmerberg M. A., Fachjournalist,<br />
plus2 GmbH, Düsseldorf<br />
eine enge Kooperation mit ihren Partnern. Das Portfolio umfasst<br />
dabei die Entwicklung, Konstruktion und Auslieferung einer<br />
großen Bandbreite von mechanischen und elektronischen<br />
Systemen für die internationale Filmbranche. Dabei hat sich das<br />
Unternehmen unter anderem auf stabilisierte Kameraplattformen<br />
spezialisiert. „Wir setzen auf eine Mischung deutscher<br />
Qualitätsstandards, höchster Flexibilität in der Anwendung,<br />
einfacher Handhabung und schneller Anbringung an unterschiedlichste<br />
Träger“, beschreibt Mark Fellinger von Idea Vision<br />
sowohl die allgemeine Maxime als auch die besonderen Anforderungen<br />
seines Geschäfts. Diese Aspekte sind ohne weiteres<br />
auf die Arbeit der ACE Stoßdämpfer GmbH aus Langenfeld über-<br />
82 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
01 Das 14 kg leichte<br />
Stabilisierungssystem trägt<br />
Filmgeräte bis zu 40 kg und<br />
dämpft Fahrten mit Wirbelstrombremse,<br />
Feder sowie<br />
Strukturdämpfern<br />
tragbar, sodass es nicht verwundert, dass die beiden Unternehmen<br />
im speziellen Fall der Hybris Shock Absorber der Idea<br />
Vision GmbH zusammenfanden.<br />
STABILE KAMERAFAHRTEN,<br />
AUCH WENN ES HOLPRIG WIRD<br />
Hybris Shock Absorber sind für den unter- oder überhängenden<br />
Einsatz von professionellen Filmkameras, motorisierten kardanischen<br />
Aufhängungen, auch kurz Gimbals genannt, oder stabilisierten<br />
Kameraköpfen konzipiert. Mit diesem 14 kg leichten<br />
Stabilisierungssystem gleichen professionelle Kamerateams die<br />
vielfältigen Bewegungen aus wie sie etwa beim Fahren mit einem<br />
Auto, einem Motorrad oder einem Boot entstehen. Eine austarierte<br />
und einstellbare lineare Wirbelstrombremse und ein<br />
Federsystem bilden bei den Hybris Shock Absorbern eine stabile<br />
Plattform fürs Drehen. Durch per App konfigurier- und kontrollierbaren<br />
Betrieb ist das System berührungslos bedienbar, kann<br />
mit hoher Präzision arbeiten und ist zudem verschleißfrei sowie<br />
witterungsunabhängig. Die Brems- und Dämpfungsleistung ist<br />
dank des magnetischen Wirbelstromprinzips äußerst genau und<br />
vermeidet direkte mechanische Belastungen aller Bauteile des<br />
Systems und der damit verbundenen Komponenten wie Gimbals<br />
oder Kameras. Diese können zwischen 1 kg und 40 kg wiegen und<br />
werden über einen Federweg von 46 cm gedämpft. „Da Hybris<br />
Shock Absorber oft in sehr rauen Umgebungen, etwa in unebenem<br />
Gelände, auf See und auf Rennstrecken eingesetzt werden,<br />
waren wir auf der Suche nach einer Zusatzdämpfung, die am Ende<br />
des Federwegs für einen sanften Anschlag sorgt und damit<br />
auch das stabile Bild der Kamera erhält“, erläutert Mark Fellinger.<br />
Dass das gesuchte Dämpfungselement zudem dazu dienen sollte,<br />
den maximalen Federweg einzuschränken, wenn das Kamerateam<br />
auf holprigem Terrain knapp über dem Boden filmen<br />
möchte, um einen unerwünschten Aufschlag des gesamten Systems<br />
zu vermeiden, war eine weitere Anforderung.<br />
JEDE SZENE IST ANDERS<br />
Normalerweise sind die Dämpfungslösungen von ACE das<br />
Ergebnis exakter Auslegungen. Da jedoch unterschiedlich schweres<br />
Gerät beim Filmen zum Einsatz kommt und keine Kamerafahrt<br />
wie die andere ist, war klar, dass nicht nur eine hochwertige<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 83
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
02<br />
03<br />
02 Die als Endlagenschutz eingesetzten Strukturdämpfer<br />
zeichnen sich durch weiche Verzögerung und Energieaufnahme<br />
bis 45 Nm/Hub bei maximalen Hüben von 50 mm aus<br />
03 Die dank mitgelieferter Spezialschraube sofort<br />
einbaufertigen, wartungsfreien Strukturdämpfer werden<br />
radial beansprucht und verzögern sehr lang und weich<br />
SPECIAL<br />
Dämpfungslösung, sondern auch ein flexibel arbeitender Anbieter<br />
gesucht wird. Dass auf ACE beides zutrifft, zeigte sich<br />
schnell. Denn als Ansprechpartner fungierte für Mark Fellinger<br />
in Kolbermoor kein Technikexperte aus dem dichten deutschen<br />
Vertriebsnetz des Langenfelder Unternehmens, sondern mit<br />
Hans-Jürgen Greindl der für Österreich zuständige. Die Wege<br />
DIE ZUSATZDÄMPFUNG SORGT<br />
AM ENDE DES FEDERWEGS FÜR<br />
EINEN SANFTEN ANSCHLAG<br />
DER KAMERA<br />
des nahe Linz ansässigen Vertriebsingenieurs von ACE zu Idea<br />
Vision waren noch kürzer. Als ein erster Versuch mit Kleinstoßdämpfern<br />
nicht vollständig zufrieden machte, hatte Hans-<br />
Jürgen Greindl die richtige Idee: „Nachdem ich die leichten<br />
Alu-Titan-Gestelle gesehen habe, war klar, dass sich auch unsere<br />
Tubus-Strukturdämpfer gut und schnell an den für jeden<br />
Dreh quasi nach Maß zu schneidernden Aufhängungslösungen<br />
der Hybris Shock Absorber verschrauben lassen.“ Die wegen ihrer<br />
rohrähnlichen Form Tubus genannten Strukturdämpfer sind<br />
eine Alternative bei Dauerbelastungen zu den hydraulisch<br />
arbeitenden Klein- und Industriestoßdämpfern, wenn nicht<br />
absolut linear und auf den Punkt genau verzögert werden muss.<br />
In über 140 verschiedenen Ausführungen lieferbar, kommen<br />
Tubus zum Zug, um Massen besonders unter extremen Einsatzbedingungen<br />
zu verzögern. „Mit Standzeiten von über einer<br />
Million Lastwechseln sind sie ebenfalls für die Vielzahl der zu<br />
erwartenden Stöße geeignet, da gerade einzelne Einstellungen<br />
und Sequenzen an Filmsets oft zu wiederholen sind“, wie Hans-<br />
Jürgen Greindl betont.<br />
RADIALE AUSFÜHRUNG SORGT<br />
FÜR RUHIGE BILDER<br />
Unter der Vielzahl der verschiedenen aus Co-Polyester-Elastomer<br />
gefertigten Dämpfer entschieden sich die Partner in enger<br />
Zusammenarbeit für die radialen Ausfertigungen. Diese haben<br />
den Vorteil, dass sie besonders weich verzögern und so für die<br />
gewünschten ruhigen Bilder sorgen. Mit Hüben von 17 mm bis<br />
60 mm lieferbar, sind sie aufgrund ihrer kompakten Bauform<br />
auch in bestehende Konstruktionen gut zu integrieren. Dabei<br />
sind sie in der Lage, Energien von 1,2 Nm/Hub bis 146 Nm/Hub<br />
aufzunehmen. Um nicht nur ein gutes, sondern das ideale Ergebnis<br />
zu erzielen, tastete man sich über eine Bemusterung an die<br />
schließlich verwendeten TR83-50 heran. Wie alle Vertreter dieser<br />
Familie sind auch sie wartungsfrei und einbaufertig, erwärmen<br />
sich so gut wie nicht und sorgen somit für gleichbleibende<br />
Dämpfung. Bei einem Hub von 50 mm sind mit ihnen für alle Kamerafahrten<br />
Dämpfer gefunden, die individuellen Belastungen<br />
mit Energieaufnahmen von bis zu 45 Nm/Hub Stand halten und<br />
Mark Fellinger das Motto der Idea Vision GmbH bestätigt sieht:<br />
„Nichts ist so gut, dass man es nicht noch verbessern kann.“ Auf<br />
Actionszenen der mithilfe der Hybris Shock Absorber gedrehten<br />
Filme darf man gespannt sein.<br />
Bilder: Aufmacher guteksk7 – stock.adobe.com, 01 Idea Vision, sonstige ACE<br />
www.ace-ace.de<br />
84 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
KOMPAKTE LÖSUNG FÜR PROZESSSICHERE<br />
FORMATVERSTELLUNG<br />
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
Als Pionier für busfähige Positionsanzeigen für die<br />
überwachte Formatverstellung präsentiert Siko die AP05<br />
als eine der kompaktesten Ausführungen in diesem<br />
Segment nun mit integrierter IO-Link-Schnittstelle. Als<br />
Herzstück der überwachten Formatverstellung sind<br />
vernetzte Positionsanzeigen schon heute nicht mehr aus<br />
dem Maschinenbau wegzudenken. Mit ihrer Möglichkeit,<br />
dem Maschinenbediener Soll- und Ist-Wert an der<br />
Verstellspindel anzuzeigen, erhöhen sie den Komfort für<br />
den Einrichter enorm. Das Umrüsten einer Produktionsmaschine<br />
auf ein neues Produkt gelingt damit problemlos.<br />
Zugleich führt die Rückmeldung des Positionierstatus an<br />
die Maschinensteuerung zu einer Steigerung der Prozesssicherheit beim<br />
Formatwechsel und zu einer Optimierung der Rüstzeiten. Fehleinstellungen<br />
werden verhindert und so Ausschuss und Werkzeugbeschädigungen vermieden.<br />
www.siko-global.com<br />
NORM-POSITIONSSCHALTERBAUREIHE MIT<br />
UND OHNE SICHERHEITSFUNKTION<br />
Die Positionsschalter-Baureihe ES/EM 97<br />
von Steute zeichnet sich unter anderem<br />
durch eine modulare Bauweise aus. Die<br />
Betätigerköpfe der Schaltgeräte können<br />
einfach mit vier unverlierbaren Schrauben<br />
befestigt und ausgetauscht oder in<br />
90 °-Schritten gedreht werden. Die<br />
Schalteinsätze lassen sich nach dem<br />
Öffnen der schraubenlosen Deckelbefestigung<br />
herausnehmen – das vereinfacht die<br />
Installation. Mit diesen Eigenschaften zielt Steute auf universelle Einsatzmöglichkeiten<br />
der Baureihe ES/EM 97 in der gesamten industriellen Automation.<br />
Dazu passen das breite Spektrum der Betätiger und die Abmessungen nach EN<br />
50047, die in der Automatisierungstechnik als Standard weit verbreitet sind.<br />
Die neue Baureihe kann in sicherheitsgerichteten Anwendungen, das heißt als<br />
Positionsschalter mit Sicherheitsfunktion, eingesetzt werden. In Verbindung<br />
mit einer geeigneten Auswerteeinheit lässt sich mit ihnen eine Absicherung<br />
gemäß Performance Level e nach EN ISO 13849-1 und SIL 3 nach EN 62061<br />
erreichen. Für die Positionsschalter mit Sicherheitsfunktion stehen zwei<br />
zusätzliche Betätigerköpfe zur Auswahl. .<br />
www.steute.com<br />
MEHR SICHERHEIT AUF LANGEN WEGEN<br />
Mit dem Seilzugsensor i.Sense EC.B von<br />
Igus für Energieketten ist nun die Zustandsüberwachung<br />
auch bei einer Kettenlänge<br />
von über 35 m mit nur einem einzigen<br />
Sensor möglich. <strong>Der</strong> Grund: Durch die<br />
Messbereichserweiterung von 80 auf<br />
999 mm entfällt der zweite Sensor auf<br />
Festpunktseite. Darüber hinaus bietet die<br />
längere Messstrecke eine bessere Präzision<br />
auf langen Wegen. Energieketten müssen häufig starken Beanspruchungen<br />
standhalten. Insbesondere bei sehr langen Verfahrwegen, zum Beispiel bei<br />
großen Krananlagen, stellt die sichere Leitungsführung eine Herausforderung<br />
dar. Um auch in solchen Fällen noch mehr Anlagensicherheit zu gewährleisten,<br />
gibt es nun den Seilzugsensor für die intelligente Zustandsüberwachung.<br />
Potenzielle Kettenbrüche lassen sich damit auch auf sehr langen Verfahrwegen<br />
schnell erkennen. Erkennt der Sensor einen Bruch, löst er sofort eine Meldung<br />
aus, und das Auswertemodul schickt ein Signal an die Steuereinheit der Anlage.<br />
www.igus.de<br />
MGB2 Modular –<br />
Das Schutztürsystem<br />
Multifunctional Gate Box<br />
MGB2 Modular<br />
Türschließsystem mit Zuhaltung,<br />
durch Module erweiterbar<br />
Modularer Aufbau für maximale<br />
Flexibilität beim Einsatz<br />
Erweiterungsmodul MCM mit 2 oder 4<br />
Slots für noch mehr Funktionen<br />
Kategorie 4 / PL e nach EN ISO 13849-1,<br />
SILCL 3 nach EN 62061<br />
Busmodul mit PROFINET/PROFIsafe<br />
NEU: auch für EtherCAT P mit FSoE<br />
SPS Nürnberg<br />
8. – <strong>10</strong>.11.<strong>2022</strong> · Halle 7 / Stand 280<br />
www.euchner.de
XXX SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
ZUGANG NACH MASS<br />
Jede Applikation stellt andere Anforderungen an das Sicherheitskonzept und<br />
entsprechend groß ist die Auswahl an Sicherheitslösungen. Ein Beispiel dafür ist die<br />
Absicherung von Gefahrenbereichen mit Schutztürsystemen. Dabei reichen die<br />
Möglichkeiten von einfachen Sicherheitsschaltern bis hin zu modular aufgebauten<br />
Schutztürsystemen. Letztere erlauben nicht nur maßgeschneiderte Lösungen,<br />
sondern vereinen mit den passenden Erweiterungen Safety und Industrial Security.<br />
SPECIAL<br />
Beweglich trennende Schutzeinrichtungen bieten in den<br />
unterschiedlichsten Anwendungsfällen ein hohes Maß an<br />
funktionaler Sicherheit. Im Mittelpunkt steht dabei der<br />
Schutz des Werkers vor gefährlichen Maschinenbewegungen.<br />
Je nachdem, ob es sich um eine Stand-Alone-Maschine oder<br />
aber um komplexe, verkettete Anlagen handelt, ist dafür ein<br />
maßgeschneidertes Sicherheitskonzept gefragt. Haben Maschinen<br />
beispielsweise einen gefährlichen Nachlauf, wird Zuhaltung<br />
eine wichtige Rolle spielen, sind Türen begehbar, ist eine Fluchtentriegelung<br />
ein Muss.<br />
Martin Bellingkrodt, Product Management Sensorik,<br />
Pilz GmbH & Co. KG, Ostfildern<br />
EINFACH BEDIENEN STATT MANIPULIEREN<br />
Doch über den Schutz des Menschen hinaus soll auch die Anlage<br />
selbst geschützt werden – zum Beispiel vor Manipulationen. Um<br />
zu verhindern, dass Sicherheitsvorkehrungen ausgehebelt oder<br />
Maschinen falsch bedient werden, sind grundsätzlich intuitive<br />
Bediensysteme gefragt, die für den Anwender einfach zu handhaben<br />
sind. Das Thema „Umgehen von Schutzeinrichtungen“ ist<br />
ein zentraler Punkt der EN ISO 14119. Die Norm definiert Leitsätze<br />
für die Gestaltung und Auswahl von Schutztürsystemen und bietet<br />
damit konkrete Hilfestellung, wie Manipulation vermieden<br />
werden kann.<br />
Ein modular aufgebautes Schutztürsystem bietet die Flexibilität<br />
und die dezentrale Intelligenz, um vielfältige Anwendungen abzusichern.<br />
Die individuelle Lösung besteht aus einer Kombination<br />
86 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
SICHERHEIT IN DER TASCHE<br />
Für die sichere Durchführung von Wartungsarbeiten schützt die neue Wartungssicherung „Key-in-pocket“ von Pilz Bediener<br />
vor dem unerlaubten Wiederanlauf einer Maschine. Die digitale Wartungssicherung – basierend auf dem Zugangsberechtigungssystem<br />
PITreader – gewährleistet Safety und Industrial Security: Nur autorisierte Personen gelangen während des<br />
Wartungsprozesses an die Maschine oder Anlage. Das schließt Manipulation und Fehlbedienung aus. „Key-in-pocket“ stellt<br />
sicher, dass die Maschine während Wartungsarbeiten nicht wiederanläuft und nicht autorisierte Personen keinen Zugang<br />
erhalten. Damit bietet die Lösung Safety vor dem gefährlichen Wiederanlauf und gleichzeitig Industrial Security, da eine<br />
Manipulation der Wartungsarbeiten nicht möglich ist. „Key-in-pocket“ basiert auf dem Zugangsberechtigungssystem<br />
PITreader und wird mit der konfigurierbaren Kleinsteuerung PNOZmulti 2 oder dem Automatisierungssystem PSS 4000<br />
realisiert. Anwender erhalten auf einem RFID-Schlüssel ihre individuellen<br />
Berechtigungen, die mit PITreader an der Schutztür ausgelesen werden.<br />
03 So können sich ein oder mehrere für Wartungsarbeiten autorisierte<br />
Benutzer an der Anlage authentifizieren. Die „Schlüssel-in-Tasche-Lösung“<br />
ist speziell für Maschinen mit gefährlichen Bereichen, die durch Schutzzäune<br />
gesichert sind, konzipiert und bietet damit eine Alternative zu<br />
mechanischen Lockout-Tagout-Wartungssicherungen, die Schutztüren<br />
nur mechanisch mit Blick auf die Sicherheit managen können.<br />
03 Die Wartungssicherung bietet Safety und Industrial Security:<br />
Nur authorisierte Personen können die Wartungsarbeiten durchführen<br />
und ein ungewollter Wiederanlauf wird währenddessen verhindert<br />
SPECIAL<br />
Reihenschaltung und gleichzeitig die gezielte Ansteuerung einzelner<br />
Sensoren. So können Anwender definieren, welche Türen<br />
nach Abschalten geöffnet werden dürfen, wenn in einer Anlage<br />
etwa Wartungsarbeiten anstehen. Ansonsten würden bei Anforderung<br />
der Entriegelungsfunktion alle in Reihe geschalteten<br />
Schutztüren auf einmal aufgehen, was eine Einschränkung der<br />
Produktivität bedeuten kann.<br />
Neben den Sicherheitssensoren vervollständigen passende<br />
Bedienelemente die individuelle Schutztürlösung. PSENmlock-<br />
Türgriffmodule verfügen über einen ausfahrbaren Betätiger und<br />
eine integrierte Fluchtentriegelung. Sie können flexibel an der<br />
Innen- und Außenseite der Tür montiert werden und ein Sperreinsatz<br />
verhindert den Wiederanlauf der Maschine. So werden<br />
begehbare Türen optimal abgesichert. Die Bedienung des<br />
Schutztürsystems erfolgt über eine Taster-Unit. Hier bietet Pilz<br />
für die Taster-Unit PITgatebox verschiedene vorkonfigurierte<br />
Varianten mit Kombinationen aus Drucktastern, Schlüsselschaltern<br />
und Not-Halt-Tastern.<br />
ZUGANG NUR FÜR AUTORISIERTE<br />
Eine Variante der PITgatebox enthält die integrierte Ausleseeinheit<br />
PITreader, um den Zugang zu Maschinen und Anlagen zu regeln.<br />
Neben der klassischen Safety können mit Schutztürlösungen<br />
auch Security-Aufgaben gelöst werden. Damit ausschließlich autorisierte<br />
Personen Zugang zur Anwendung erhalten, lassen sich<br />
in moderne Schutztürsysteme Module für die Zugangsberechtigung<br />
integrieren. Es werden die Mitarbeiter identifiziert, die aufgrund<br />
ihrer Aufgabe oder Qualifikation Zutritt zur Maschine oder Anlage<br />
bekommen dürfen. Solche Freigaben oder Zugriffsrechte können<br />
je nach Unternehmensgröße auch für unterschiedliche Benutzergruppen<br />
oder beispielsweise für einen Maschinentyp, der konzernweit<br />
eingesetzt wird, vergeben werden. Anwender von PITreader<br />
erhalten ihre individuelle Berechtigung auf einem codierten<br />
RFID-Schlüssel und authentifizieren sich so an der Schutztür:<br />
<strong>Der</strong> Schlüssel wird im PITreader ausgelesen und der Zugang bei<br />
entsprechender Berechtigung erteilt. Befehle wie Maschinenstopp,<br />
Entriegeln, Verriegeln oder das Quittieren der Maschine<br />
lassen sich nach erfolgter Authentifizierung steuern. Somit ist die<br />
Maschine optimal gegen Fehlbedienung oder gar Manipulation<br />
geschützt.<br />
Ein besonders effizientes Berechtigungsmanagement mit PITreader<br />
ist in Kombination mit der konfigurierbaren Kleinsteuerung<br />
PNOZmulti 2 realisierbar: <strong>Der</strong> Anwender kann die Zugangsberechtigungen<br />
für Maschinen und Anlagen einfach per „drag and<br />
drop“ mit der dazugehörigen Software PNOZmulti Configurator<br />
konfigurieren. Selbst komplexe hierarchische Berechtigungsmatrizen<br />
können im freien Anwenderbereich konfiguriert werden.<br />
Diese werden anschließend über die Ausleseeinheit PITreader<br />
auf die RFID-Keys übertragen.<br />
SECURITY-VORFÄLLE AUSWERTEN<br />
Und auch Security-Aspekte sind mit Blick auf Benutzerauthentifizierung,<br />
Qualifizierung und Zugriffsschutz berücksichtigt. Sollte<br />
sich trotz aller Sicherheitsmaßnahmen ein Unfall oder Security-<br />
Vorfall an der Maschine ereignen, ist über das Auslesen des RFID-<br />
Schlüssels nachvollziehbar, wer welche Änderung vorgenommen<br />
hat. Das ist insbesondere bei Security-Vorfällen wichtig, um<br />
gezielt Gegenmaßnahmen einleiten zu können. Das Steuerungssystem<br />
erfasst anhand dieser Authentifizierung auch die Zeit des<br />
Zugangs im Ereignislog.<br />
Mit einem solchen modular aufgebauten System, das Schutztürüberwachung<br />
und Zugangskontrolle kombiniert, können individuelle<br />
Schutztürlösungen effizient umgesetzt werden. Wird das<br />
Schutztürsystem mit sicherer Steuerungstechnik von Pilz eingesetzt,<br />
entsteht eine sichere Komplettlösung: Das Ergebnis ist ein<br />
einfach bedienbares und ganzheitliches Sicherheitssystem, das<br />
Safety und Industrial Security vereint und gleichzeitig zu mehr<br />
Produktivität beiträgt.<br />
Bilder: Pilz<br />
www.pilz.de<br />
88 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
DRUCKSENSOREN FÜR DIE LEBENSMITTELINDUSTRIE<br />
Die neuen Drucksensoren PI1xxx von ifm kommen überwiegend in<br />
der Lebensmittelindustrie zum Einsatz und erfüllen deswegen alle<br />
gängigen Hygieneanforderungen. Sie sind unter anderem gemäß<br />
EHEDG und FDA zertifiziert und erfüllen die Schutzart IP69k, sodass<br />
die tägliche Reinigung mit dem Hochdruckreiniger kein Problem<br />
darstellt.Die Sensoren verwenden ein kapazitives Keramikmesselement<br />
und sind dadurch sehr robust. Weder abrasive oder<br />
korrosive Medien noch Vakuum- oder Druckspitzen können dem<br />
Sensorelement etwas anhaben. Zudem hält der Sensor permanent<br />
150 °C Medientemperaturen stand und ist für viele Hochtemperaturanwendungen<br />
in der Lebensmittelindustrie geeignet. Die<br />
Medientemperatur kann zudem per IO-Link ausgelesen werden. Zur Robustheit trägt auch<br />
die wartungsfreie Dichtung aus PTFE bei.<br />
www.ifm.com<br />
VDMA-STATEMENT ZUM CYBER RESILIENCE ACT<br />
„Die europäische Industrie ist immer häufiger von Cyberangriffen<br />
betroffen, die fast ausnahmslos auf Schwachstellen<br />
in der Informationstechnik zurückgehen. Produktionsausfälle<br />
sind regelmäßig die Folge. Es ist daher richtig, dass die<br />
Europäische Kommission jetzt mit dem sogenannten Cyber<br />
Resilience Act europaweit verpflichtende und einheitliche<br />
Vorgaben auf den Weg bringt. Vernetzte Produkte, dazu<br />
zählen auch Maschinen und Anlagen, werden in Zukunft<br />
nur dann auf dem europäischen Markt zugelassen, wenn<br />
diese grundlegende Anforderungen an die Cybersicherheit<br />
erfüllen. Damit geht die EU-Kommission in puncto Cybersicherheit aufs Ganze. <strong>Der</strong><br />
Vorschlag enthält aus Sicht des Maschinen- und Anlagenbaus viele positive Punkte.<br />
Insbesondere das Konzept der eigenverantwortlichen, risikobasierten Umsetzung auf<br />
Basis des vielfach erfolgreichen New Legislative Frameworks begrüßt der VDMA<br />
ausdrücklich. Auch die klare Abgrenzung zu anderen technischen Regularien, wie der<br />
Maschinenverordnung ist geeignet, Doppelanforderungen zu vermeiden. Problematisch<br />
ist allerdings die pauschale Einordnung von Kernkomponenten für vernetzte Maschinen<br />
und Anlagen als „kritische Produkte“. Diese Generalisierung wird zu unnötigen Mehrbelastungen<br />
für die Hersteller führen, da viele Industriekomponenten nur in nichtkritischen<br />
Bereichen eingesetzt werden. Hier würde der Bezug auf die bestimmungsgemäße<br />
Verwendung der Produkte helfen. Entscheidend für den Erfolg des Cyber<br />
Resilience Act wird aber die rechtzeitige Verfügbarkeit von harmonisierten Normen<br />
sein. Fehlen entsprechende Standards, sind Engpässe bei der Verfügbarkeit zugelassener<br />
Produkte unumgänglich. Daher fordern wir die Europäische Kommission auf, frühzeitig<br />
entsprechende Normungsmandate zu erteilen, die die Normungsorganisationen im<br />
Schulterschluss mit der Wirtschaft zügig annehmen und umsetzen müssen.<br />
Die Erarbeitung harmonisierter Normen darf auf keinen Fall verzögert werden.“<br />
www.vdma.org<br />
Große Kraft auf<br />
kleinem Weg<br />
Bauen Sie Ihre Maschine<br />
schnell, leicht und kompakt.<br />
Den Rest übernimmt der<br />
PowerStroke.<br />
DRUCKMESSUMFORMER MIT VOR-ORT-ANZEIGE<br />
<strong>Der</strong> Druckmessumformer DMU 13 Vario ist eine Weiterentwicklung<br />
des DMU 13. Als Kombination aus einer mechanischen,<br />
stromunabhängigen Vorortanzeige auf Basis eines Rohrfeder-Sicherheitsmanometers<br />
und einem elektrischen Ausgangssignal<br />
bietet der Druckmessumformer besten Ablesekomfort und<br />
optimale Möglichkeiten der Implementierung in vorhandene<br />
digitale Systeme. Mit dem DMU 13 Vario erweitert Afriso den<br />
Messbereich des Druckmessumformers bis 400 bar. Dabei<br />
verbessert sich die Messgenauigkeit auf unter ± 0,3 % FSO nach<br />
IEC 60770. Auch im Temperaturfehlerband konnte mit der<br />
Überarbeitung die Genauigkeit signifikant von ≤ 1 % FSO/<strong>10</strong>K auf<br />
≤ 0,15 % FSO/<strong>10</strong>K verbessert werden. Die Leistungssteigerungen<br />
lassen sich im Wesentlichen auf den Einsatz einer piezoresistiven Poly-Silizium-Dünnfilm-<br />
Messzelle zurückführen, die die piezoresistive Edelstahl-Messzelle des DMU 13 ersetzt und<br />
auch für den möglichen Verzicht auf eine Druckübertragungsflüssigkeit verantwortlich ist.<br />
www.afriso.de<br />
SITEMA GmbH & Co. KG<br />
Karlsruhe, Deutschland<br />
Tel. + 49 721 98661-0<br />
info@sitema.de<br />
www.sitema.de<br />
Erfahren Sie mehr!
SPECIAL MASCHINENSICHERHEIT<br />
EINSATZ AUCH UNTER RAUEN BEDINGUNGEN: NEUE INDUKTIVE KOPPLER MIT IO-LINK<br />
Berührungslose Energieübertragung, schnelle Datenübertragung, zuverlässige Zustandsüberwachung:<br />
Induktive Koppelsysteme sind heute in vielen Applikationen nicht mehr<br />
wegzudenken und die ideale Wahl, wenn eine feste Verdrahtung von Sensoren und Aktoren<br />
stört oder zu Verschleiß neigt. Damit Anwender diese Vorteile in Zukunft auch unter rauen<br />
Umgebungsbedingungen, zum Beispiel in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie nutzen<br />
können, erweitert Balluff sein Portfolio nun um die neuen induktiven Koppler BIC G30.<br />
Diese eignen sich vor allem für Anwendungen im Washdown-Bereich mit besonders hohen<br />
hygienischen Anforderungen. Grund hierfür ist unter anderem ein erweiterter Betriebstemperaturbereich<br />
von -25 bis +85°C. Zu den weiteren Merkmalen gehören ein robustes<br />
Edelstahlgehäuse, das die Anforderungen der Schutzklasse IP69K erfüllt, sowie eine<br />
Ecolab- und UL-Zulassung. Nutzer haben außerdem die Möglichkeit, bis zu 2 A Dauerausgangsstrom berührungslos zu übertragen.<br />
Die neuen induktiven Koppler BIC G30 folgen auf die Koppler BIC M30, die Balluff im vergangenen Jahr auf den Markt gebracht<br />
hat – und die vor allem bei Applikationen in der Robotik beim Ansteuern von Greifarmen oder in flexiblen Produktionsinseln und<br />
Verpackungsmaschinen zum Einsatz kommen. Die dabei integrierte Vibrationserkennung eignet sich insbesondere für die<br />
Früherkennung von Anomalien im Fertigungsprozess. Beide Varianten garantieren dank IO-Link-Schnittstelle einen reibungslosen,<br />
transparenten und sehr schnellen Austausch von Daten zwischen IO-Link-Device und IO-Link-Master sowie die Stromversorgung<br />
für Sensoren und Aktoren. Die induktiven Koppler punkten zudem mit einem zweiten IO-Link-Kanal, der für Prozess- und<br />
Diagnosedaten und somit für die Zustandsüberwachung genutzt werden kann.<br />
www.balluff.com<br />
ZWEIFACHGETRIEBE FÜR RAUE UND HYGIENEKRITISCHE EINSÄTZE<br />
Groschopp bringt mit der ZK-Reihe neue, in Edelstahl ausgeführte Getriebe auf den Markt, die<br />
durch die Kombination von Schnecken- und Stirnradstufe hohe Untersetzungen und einen<br />
guten Wirkungsgrad bieten. Die ZKS30-Getriebe sollen gemeinsam mit den Induktions- oder<br />
Servomotoren des Herstellers eine besonders effiziente Lösung darstellen. Außerdem sind sie<br />
robust und leicht zu reinigen. Als erstes Modell der neuen Reihe ist ZKS30 für ein Abtriebsdrehmoment<br />
von 30 Nm erhältlich, weitere Versionen mit 50 Nm sind in Planung. Das Kombi-<br />
Getriebe basiert auf dem VE31 mit einem Achsabstand von 31 mm und kommt dort zum<br />
Einsatz, wo ein winkliger Abgang oder Kompaktheit gefragt ist. Durch die Kombination aus Schnecken- und Stirnradstufe bietet<br />
ZKS30 Übersetzungen von 34,5:1 bis 690:1 und verfügt Angaben zufolge über einen besseren Wirkungsgrad als zweistufige Schneckengetriebe.<br />
Die Übersetzung in der Stirnradstufe beträgt 69:<strong>10</strong>. Die Schneckenstufe entspricht der des VE31 mit 5:1 bis <strong>10</strong>0:1.<br />
www.groschopp.de<br />
IMPRESSUM<br />
erscheint <strong>2022</strong> im 53. Jahrgang,<br />
ISSN 0344-4570 / ISSN E-Paper: 2747-7215<br />
REDAKTION<br />
Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke (ni),<br />
Tel.: 06131/992-350, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de<br />
(verantwortlich i.S.d. § 18 Abs. 2 MStV)<br />
Redakteurinnen: Dipl.-Geogr. Martina Laun (ml),<br />
Tel.: 06131/992-233, E-Mail: m.laun@vfmz.de<br />
Dipl.-Ing. (FH) Inga Ronsdorf (iro),<br />
Tel.: 06131/992-259, E-Mail: i.ronsdorf@vfmz.de<br />
Redaktionsassistenz:<br />
Vivien Backof, Tel.: 06131/992-415, Melanie Lerch,<br />
Tel.: 06131/992-261, Petra Weidt, Tel.: 06131/992-371,<br />
E-Mail: redaktionsassistenz_vfv@vfmz.de,<br />
(Redaktionsadresse siehe Verlag)<br />
GESTALTUNG<br />
Conny Grothe, Sonja Daniel, Anette Fröder<br />
SALES<br />
Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262,<br />
E-Mail: o.jennen@vfmz.de<br />
Andreas Zepig, Tel.: 06131/992-206,<br />
E-Mail: a.zepig@vfmz.de<br />
Auftragsmanagement: Heike Rauschkolb,<br />
Tel.: 06131/992-241, E-Mail: h.rauschkolb@vfmz.de<br />
Anzeigenpreisliste Nr. 35: gültig ab 1. Oktober <strong>2022</strong><br />
LESERSERVICE<br />
vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG,<br />
Große Hub <strong>10</strong>, 65344 Eltville,<br />
Tel.: 06123/9238-266<br />
Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige Änderungen<br />
Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit<br />
(Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de).<br />
Preise und Lieferbedingungen:<br />
Einzelheftpreis: € 13,- (zzgl. Versandkosten)<br />
Jahresabonnement Inland: € 95,- (inkl. Versandkosten)<br />
Jahresabonnement Ausland: € 111,- (inkl. Versandkosten)<br />
Abonnements verlängern sich automatisch um ein<br />
weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor<br />
Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden.<br />
VERLAG<br />
Vereinigte Fachverlage GmbH<br />
Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz<br />
Postfach <strong>10</strong>0465, 55135 Mainz<br />
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90 DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> www.derkonstrukteur.de
VORSCHAU<br />
IM NÄCHSTEN HEFT: 11-12/<strong>2022</strong><br />
ERSCHEINUNGSTERMIN: <strong>10</strong>. 11. <strong>2022</strong> • ANZEIGENSCHLUSS: 25. <strong>10</strong>. <strong>2022</strong><br />
01<br />
04<br />
02<br />
03<br />
01 Unternehmen nutzen den 3D-Drucker, um schnell<br />
und unkompliziert verschiedene Verarbeitungstechniken<br />
zur Herstellung von Verbundwerkstoffen zu kombinieren<br />
Bild: Formlabs<br />
02 Die Massenproduktion im 3D-Druck-Verfahren<br />
eröffnet für die Produktentwicklung und Konstruktion<br />
zahlreiche neue Möglichkeiten<br />
Bild: Carbon<br />
03 AGVs (automated guided vehicles) bewegen sich<br />
autonom und ortsunabhängig und werden über Akkus<br />
mit Strom versorgt – energieeffiziente Antriebe sind<br />
hier gefragt<br />
Bild: iStock.com/sarawuth702, Dunkermotoren<br />
DER DIREKTE WEG<br />
INTERNET:<br />
www.<strong>Der</strong><strong>Konstrukteur</strong>.de<br />
E-PAPER:<br />
digital.derkonstrukteur.de<br />
REDAKTION:<br />
n.steinicke@vfmz.de<br />
WERBUNG:<br />
sales@vfmz.de<br />
SOZIALE NETZWERKE:<br />
www.Facebook.com/<strong>Der</strong><strong>Konstrukteur</strong><br />
www.twitter.com/derkonstrukteu<br />
04 <strong>Der</strong> Einsatz von Präzisionsgetrieben macht<br />
Lineartaktsysteme besonders präzise positionierbar<br />
und schnell<br />
Bild: Melior Motion<br />
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR <strong>2022</strong>/<strong>10</strong> 91
—<br />
Gemeinsam die<br />
Energieeffizienz erhöhen<br />
Um den Klimawandel zu bekämpfen, müssen wir Energie effizienter nutzen. Das hat Vorteile,<br />
die weit über den Klimaschutz hinausgehen. Energieeffizienz trägt zu sauberer Luft und<br />
sauberem Wasser, aber auch zu einer besseren Gesundheit der Bevölkerung und zu wirtschaftlicher<br />
Entwicklung und Wachstum bei. So halten wir die Welt in Bewegung und sparen dabei<br />
jeden Tag Strom. Machen Sie mit und lassen Sie uns gemeinsam die Energieeffizienz erhöhen.<br />
energyefficiencymovement.com/de/