DER KONSTRUKTEUR 05/2023
DER KONSTRUKTEUR 05/2023
DER KONSTRUKTEUR 05/2023
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<strong>05</strong><br />
19073<br />
Mai <strong>2023</strong><br />
€ 14,50<br />
AM PULS <strong>DER</strong> TECHNIK<br />
EINSATZPOTENZIAL<br />
INTEGRIERTER SENSORIK<br />
Wenn die Komponente zum Sensor wird<br />
DerKonstrukteur.de
WIR MACHEN NICHT HUN<strong>DER</strong>T<br />
SACHEN. WIR MACHEN<br />
EINEN RADARSENSOR FÜR ALLES.<br />
THE 6X ® . NEU VON VEGA.<br />
Was auch immer Sie messen wollen, welche Frequenz auch immer Sie<br />
verwenden: Der VEGAPULS 6X kann alles. Sagen Sie uns einfach, was Sie<br />
brauchen. Und wir machen es einfach. Indem wir unseren neuesten Radar-<br />
Füllstandsensor an Ihre Bedürfnisse anpassen. Damit ist die Frage „Welcher<br />
Sensor ist der Richtige?“ irrelevant – und Ihr Leben viel einfacher.<br />
VEGA. HOME OF VALUES.<br />
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EDITORIAL<br />
MIT BESSERER ÖKOBILANZ<br />
IN DIE ZUKUNFT<br />
Die Innovationskraft der Industrie ist maßgeblich von der<br />
Verfügbarkeit geeigneter Werkstoffe abhängig. Dazu zählt auch<br />
Kupfer. Es ist das Metall der Energiewende, das grüne Technologien<br />
antreibt, die Energieeffizienz verbessert und unendlich<br />
recycelt werden kann. Wir finden Kupfer in vielen Bereichen<br />
des täglichen Lebens, in industriellen Anwendungen und in der<br />
Informations- und Kommunikationstechnik. In der E-Mobilität<br />
ist es in Batterien, in der Motortechnik und Lade-Infrastruktur<br />
unverzichtbar. Hinzu kommen solarthermische Anwendungen.<br />
In Windenergieanlagen wird Kupfer unter anderem in den<br />
Stator- und Rotorwicklungen des Generators eingesetzt. In der<br />
Photovoltaik ist es Bestandteil der Solarzellen. Wir werden also<br />
in Zukunft allein für die Nutzung und Weiterentwicklung von<br />
erneuerbaren Energien und in der Verteilung von elektrischem<br />
Strom große Mengen Kupfer benötigen. Dem gegenüber steht<br />
die Forderung nach mehr Effizienz im Umgang mit unseren<br />
Ressourcen. Der ZVEI hat daher die Arbeitsgemeinschaft Open<br />
DC Alliance (ODCA) gegründet. Ziel ist der weltweite Aufbau<br />
eines Gleichstromökosystems (www.odca.zvei.org). Denn eine<br />
Versorgung der Industrie mit Gleichspannung benötigt laut<br />
Verband nur halb so viel Kupfer und führt gleichzeitig zu<br />
Stromersparnissen von bis zu 20 Prozent. Auch Unternehmen<br />
suchen nach Wegen, um beim Kupfereinsatz nachhaltiger<br />
zu werden. Welche Möglichkeiten und Strategien es gibt,<br />
lesen Sie auf Seite 34. Das Thema Ressourceneffizienz und<br />
Nach haltigkeit wird uns in Zukunft alle begleiten. Idealerweise<br />
berücksichtigen wir es bereits schon bei der Entwicklung und<br />
Konstruktion neuer Produkte und Verfahren (Seite 26).<br />
NEU<br />
optoNCDT ILR2250<br />
Mehr Präzision.<br />
Laser-Distanz-Sensor für<br />
Industrieanwendungen<br />
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(mit Reflektor 150 m)<br />
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zahlreichen Oberflächen<br />
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Erfassung von Coildurchmessern<br />
Nicole Steinicke<br />
Chefredakteurin<br />
n.steinicke@vfmz.de<br />
Abstandsüberwachung in Krananlagen<br />
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INHALT<br />
08<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
03 Editorial: Mit besserer Ökobilanz in die Zukunft<br />
06 Standpunkt:<br />
Das Märchen von der demokratisierten<br />
Energieversorgung<br />
07 Aktuelles<br />
08 Konstruktion 2030:<br />
Effiziente Roboter-Automatisierung<br />
10 150 Jahre Steinmeyer Mechatronik –<br />
Meister im Erfinden<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
10<br />
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
14 Für jeden Einsatz die passende Feder<br />
16 Gehäuselager schützen vor Ausfällen<br />
19 Produktinformationen<br />
ANTRIEBSTECHNIK<br />
22 TITELSTORY<br />
Drehmoment- und Kraftsensoren: Mechatronische<br />
Lösungen mit Potenzial<br />
26 Industriegetriebe: Vertikal für mehr Nachhaltigkeit<br />
28 Antriebslösungen: Bitte einmal glätten<br />
und schneiden<br />
31 Produktinformationen<br />
46<br />
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
32 Mitnehmeranschluss für gleitende<br />
Energieführungsketten<br />
34 CO 2<br />
-Fußabdruck reduzieren: Kupfer als Schlüssel<br />
zu mehr Nachhaltigkeit<br />
36 Virtuell platzieren: Per Augmented Reality<br />
Gehäuse und Panel PC erleben<br />
37 Produktinformationen<br />
FLUIDTECHNIK<br />
38 Elektrozylinder: Schnell den richtigen Antrieb finden<br />
40 Internationale Fluidtechnische Konferenz 2024<br />
41 Produktinformationen<br />
4 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
www.newcast.de<br />
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SENSORTECHNIK<br />
42 Optische Sensoren: Montiert<br />
wie konstruiert<br />
45 Produktinformationen<br />
46 Sensorik: Faktenbasierte<br />
Entscheidungen treffen<br />
12 – 16 June<br />
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<strong>2023</strong><br />
NEWCAST<br />
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SERVICE<br />
50 Impressum<br />
51 Vorschau<br />
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Innovation in Form gebracht<br />
Die NEWCAST ist das weltweite Top-Event für<br />
Präzisionsgussprodukte vom Smartphone über<br />
E-Mobility bis zur Windkraft. Ein Höhepunkt ist<br />
die Verleihung des NEWCAST-Awards. Ergänzt<br />
wird die Leistungsschau um die Vorträge und<br />
Diskussionen im NEWCAST-Forum.<br />
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STANDPUNKT<br />
DAS MÄRCHEN<br />
VON <strong>DER</strong> DEMOKRATISIERTEN<br />
ENERGIEVERSORGUNG<br />
Seit fast einem Jahr fürchten die Deutschen die Rechnung vom<br />
Energieversorger. Die im Zuge des Ukraine-Konflikts entstandene<br />
Gaskrise hält immer noch ganz Europa in Atem. Aufgrund von<br />
hohen Speicherfüllständen, geringerem Verbrauch sowie einem<br />
breiteren Angebot sinkt der Gaspreis derzeit stetig. Im Vergleich<br />
zu den extremen Spitzen im letzten Jahr hat sich der Wert um<br />
mehr als die Hälfte gesenkt. Diese deutlich gesunkenen Gaspreise<br />
führen aufgrund des Effekts der Merit-Order umgehend<br />
zu einer parallelen Entwicklung auf dem Strommarkt.<br />
MARKTEINGRIFFE <strong>DER</strong><br />
POLITIK AM STROMMARKT<br />
FÜHREN AM ENDE WIE<strong>DER</strong><br />
ZU EINEM OLIGOPOL<br />
Personalmangel und den trotz gedeckelter Stromerträge weiter<br />
steigenden Kosten entwickelt sich die Teilhabe am weiteren<br />
Ausbau der Energiewende für viele mittelständische Betriebe zu<br />
einer schier unlösbaren Aufgabe. Profiteure sind mal wieder die<br />
großen Player. Der Mittelstand, der die Energiewende bis heute<br />
überhaupt erst mit seinen Investitionen ermöglicht hat, droht<br />
verdrängt zu werden. Damit scheint auch die große Chance,<br />
die oligopolistisch geprägte Struktur der Energieversorgung aus<br />
der Vergangenheit aufzubrechen und die Energieversorgung<br />
zu „demokratisieren“, verloren zu gehen.<br />
Bild: Privates Institut<br />
www.privates-institut.com<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Mit durchschnittlich circa 11,7 Cent pro Kilowattstunde<br />
liegt der Strompreis am Spotmarkt im Januar immer<br />
noch über dem Vorkriegsniveau. Damit zeigt sich<br />
jedoch auch, dass die energiepolitische Panik des<br />
letzten Jahres teilweise unbegründet war.<br />
Hier lässt sich eindeutig festhalten, dass sich<br />
Unsicherheit und Angst bei wichtigen<br />
Entscheidungen nie als gute Ratgeber<br />
erweisen. Schon gar nicht, wenn es<br />
um Beschlüsse von solch großer<br />
Tragweite geht. Hauruckaktionen,<br />
wie beispielsweise die Abschöpfung<br />
der im letzten Jahr zufällig entstandenen<br />
„Übergewinne“ von den<br />
erneuerbaren Energien, haben<br />
oft weitreichende Auswirkungen<br />
und scheinen nicht von Rationalität<br />
geprägt zu sein. Vielmehr<br />
können politische Entscheidungen<br />
wie diese für die<br />
deutsche Wirtschaft und den<br />
weiteren Ausbau der Windoder<br />
Solarkraft hierzulande<br />
sogar erheblichen Schaden<br />
bedeuten. Banken ziehen unter<br />
anderem bereits zugesagte<br />
Finanzierungen zurück und neue<br />
werden nur unter Stellung von<br />
zusätzlichen Sicherheiten wie<br />
beispielsweise mehr Eigenkapital<br />
möglich. Darüber hinaus setzen<br />
steigende Finanzierungskosten und<br />
Lieferengpässe der Branche stark zu.<br />
Kombiniert mit dem anhaltenden<br />
THOMAS SCHOY,<br />
GESCHÄFTSFÜHREN<strong>DER</strong> GESELLSCHAFTER <strong>DER</strong><br />
UNTERNEHMENSGRUPPE PRIVATES INSTITUT, MÜNCHEN<br />
6 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
DASSAULT SYSTÈMES UND IBM MIT VIRTUAL-TWIN-KONZEPT<br />
Die beiden Partner Dassault<br />
Systèmes und IBM erweitern ihre<br />
Zusammenarbeit und unterzeichneten<br />
eine entsprechende Absichtserklärung.<br />
Ziel ist es, Technologien<br />
beider Unternehmen zu kombinieren<br />
und auf dieser Basis Herausforderungen<br />
von anlagenintensiven<br />
Branchen im Bereich Nachhaltigkeit<br />
zu bewältigen. Die Partner unterstützen Unternehmen dabei, ihre Geschäftskontinuität<br />
zu gewährleisten und zugleich ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.<br />
Damit die Unternehmen bestehende Strukturen und Anlagen besser beurteilen<br />
können, werden die 3DExperience-Plattform und Virtual-Twin-Lösungen von<br />
Dassault Systèmes mit den Lösungen von IBM für Asset Management, Ressourcenoptimierung,<br />
Umweltrisikomanagement und ESG-Governance verknüpft.<br />
So schaffen sie den erforderlichen Rahmen für die Modernisierung und weitere<br />
Optimierung von Energieversorgungsnetzen, Windkraftanlagen, Flughäfen,<br />
Wasserleitungssystemen, öffentlichen Verkehrsmitteln und Mobilität sowie von<br />
Städten und Rechenzentren.<br />
www.3ds.com<br />
CHRISTIAN TERLINDE WIRD NEUER<br />
GROUP CFO VON FLEN<strong>DER</strong><br />
Der Antriebshersteller Flender gab Anfang April<br />
bekannt, dass Christian Terlinde ab dem 1. Juli <strong>2023</strong><br />
die Rolle des Group CFO übernehmen wird. Noch ist<br />
Terlinde Group CFO des Nutzfahrzeugzulieferers Jost<br />
Werke. Flender Group CEO Andreas Evertz: „Ich bin<br />
sehr erfreut darüber, dass wir Christian Terlinde für<br />
Flender gewinnen konnten. Er ist genau der richtige<br />
Finanz- und Controlling-Experte für diese Rolle. Mit<br />
seiner großen Erfahrung als CFO in internationalen<br />
Industrie- und Automobilunternehmen sowie seiner Kapitalmarktexpertise ist<br />
er die perfekte Besetzung für unsere ambitionierte Wachstumsstrategie.“ Seit<br />
2019 fungiert Terlinde als Group CFO der Jost Werke, einem globalen Zulieferer<br />
für die Nutzfahrzeugindustrie. Zuvor war er unter anderem CFO bei Benteler<br />
Automotive und in leitenden Funktionen im Bereich Finanzen und Controlling<br />
bei der Mahle Group und E.ON tätig. Group CEO Andreas Evertz führt derzeit<br />
die CFO-Rolle von Flender auf Interimsbasis aus.<br />
www.flender.com<br />
HELUKABEL MIT NEUER TOCHTERGESELLSCHAFT IN IRLAND<br />
Die Helukabel-Gruppe hat<br />
Anfang des Jahres eine Tochtergesellschaft<br />
in Irland gegründet.<br />
Über den neuen Standort in<br />
Dublin möchte der Verbindungstechnikspezialist<br />
Kunden im<br />
Land künftig noch schneller<br />
beliefern. Mit Etablierung des<br />
Büro- und Logistikstandortes auf<br />
der grünen Insel ist das Unternehmen jetzt in 39 Ländern vertreten. „Unser Ziel<br />
ist es, die weltweit renommierte Marke Helukabel auch in Irland zu etablieren<br />
und unsere Position auf diesem spannenden Markt nachhaltig auszubauen“,<br />
so Geoff Byrne, der Leiter der neuen Tochtergesellschaft. „In vielen Industriebereichen<br />
und gerade bei den erneuerbaren Energien sehen wir hier noch ein<br />
großes Potenzial.“ Gerade wenn es um spezielle Anforderungen oder kundenindividuelle<br />
Lösungen gehe, sei die Präsenz vor Ort ein entscheidender Vorteil.<br />
Helukabel Irland ist bereits die zweite Vergrößerung der Unternehmensgruppe<br />
in diesem Jahr: Erst vor wenigen Wochen wurde die Gründung einer Tochtergesellschaft<br />
in Marokko verkündet.<br />
www.helukabel.com<br />
HYGIENIC<br />
DESIGN.<br />
<strong>DER</strong> PMS<br />
AUS EDEL-<br />
STAHL.<br />
PMS<br />
Der neue Ultraschallsensor pms aus<br />
Edelstahl ist mit seinem intelligenten<br />
Hygienic Design prädestiniert für anspruchsvolle<br />
Aufgaben in der Lebensmittel- und<br />
Pharmaindustrie.<br />
+ 4 Tastweiten:<br />
von 20 –1.300 mm<br />
+ 3 Ausgangsstufen: Push-Pull-Schaltausgang<br />
mit IO-Link oder Analogausgang<br />
+ 2 Gehäusevarianten: D12-Adapterschaft<br />
und D12-Bajonettverschluss<br />
microsonic.de/pms
KONSTRUKTION 2030<br />
EFFIZIENTE ROBOTER-AUTOMATISIERUNG<br />
Einfaches Automatisieren ohne großen Aufwand hat<br />
Konjunktur. Warum sind No-Code- und Low-Code-Tools<br />
auch aus der Robotik nicht mehr wegzudenken?<br />
Die immer weitere Verbreitung von Industrierobotern erschließt<br />
auch immer anspruchsvollere Aufgaben, die mehr Programmlogik<br />
beinhalten. Rein textuelle Programmierung kann so enorm<br />
umfangreich werden und für Personen, die Experten auf dem<br />
Gebiet der Produktionsprozesse, nicht jedoch in der Computerprogrammierung<br />
sind, völlig ungeeignet sein. Mit No-Codeund<br />
Low-Code-Ansätzen können sich diese Experten voll auf<br />
die Lösung des Roboterprozesses konzentrieren, anstatt sich mit<br />
Logikdetails oder bestimmten Sprachumgebungen herumzuschlagen.<br />
Dennoch sollte immer klar sein: No-Code- und Low-<br />
Code ist nur ein Übergangsstadium hin zum eigentlichen Ziel:<br />
Roboter, die sich intelligent vollständig selber einrichten und<br />
kontinuierlich anpassen – also die autonome Programmierung.<br />
Durch das ständige Sammeln von Laufzeitdaten kann mit vorhersagender<br />
Datenanalyse eine Prognose über notwendige Anpassungen<br />
automatisch vorgenommen werden. Dies kann zum Beispiel<br />
die Anpassung von Teach-Punkten als Reaktion auf Werkstückdrifts,<br />
Chargenwechsel oder Abnutzung an Werkzeugen sein.<br />
Diese Anpassungen können auch vollautomatisch zur Laufzeit<br />
berechnet und eingespielt werden. Kunden von uns nutzen solche<br />
Funktionalität in der Serienproduktion, um aufwändige Instandhaltungszyklen<br />
zu minimieren.<br />
Bilder: Aufmacher zapp2photo – stock.adobe.com, sonstige Artiminds<br />
www.artiminds.com<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Wie hoch ist der Programmieraufwand eines Roboters tatsächlich<br />
und was muss während der Anlaufphase beachtet werden?<br />
Zwischen einem trivialen Pick-and-Place einerseits und einer<br />
Kabelstrangmontage mit 3D-Lasern und Kraftsensoren andererseits<br />
kann ein Faktor tausend Unterschied bezogen auf die Zeilen<br />
Code im nativen Roboterprogramm und damit auch der Komplexität<br />
liegen. So kann der Aufwand auch zwischen wenigen Minuten<br />
und vielen Monaten liegen. Die Industrierobotik ist äußerst<br />
heterogen und Herausforderungen unterscheiden sich markant.<br />
Daher sind Werkzeuge wichtig, die in allen Szenarien, einfachen<br />
wie hochkomplexen, den Aufwand so weit wie möglich reduzieren,<br />
sowohl bei der initialen Programmierung als auch bei der<br />
Feineinstellung während der Anlaufphase. In der Anlaufphase<br />
spielt bereits die Verfügbarkeit aussagekräftiger Daten als Ergänzung<br />
zum Programmieransatz eine zentrale Rolle, um die zunehmende<br />
Varianz, zum Beispiel der Serienteile und Werkstückträger,<br />
zu erkennen und in den Griff zu bekommen.<br />
Gibt es die Möglichkeit notwendige Anpassungen während<br />
des Betriebs frühzeitig zu erkennen und können dann<br />
Optimierungen im Programm selbst vorgenommen werden?<br />
8 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de<br />
DR.-ING. SVEN SCHMIDT-ROHR,<br />
CEO ArtiMinds Robotics GmbH, Karlsruhe
LÖSUNGSPLATTFORM FÜR DIE PRODUKTION <strong>DER</strong> ZUKUNFT<br />
Das Messe-Duo Motek/Bondexpo findet <strong>2023</strong> vom 10. bis 13. Oktober<br />
statt. Dann sollen in Stuttgart die Themen Effizienz, Nachhaltigkeit<br />
und Flexibilität mehr denn je im Fokus stehen. „Die industrielle<br />
Produktion ist auf gutem Weg, noch effizienter, schonender und<br />
sparsamer zu werden. Hierfür ist die Motek/Bondexpo eine ideale<br />
Businessplattform für die Investitionsgüterindustrie, denn sie<br />
unterstützt alle Beteiligten bei der modernen und zukunftsfähigen<br />
Ausgestaltung der Fertigungsprozesse“, sagt Bettina Schall, Geschäftsführerin<br />
des Veranstalters P. E. Schall. Speziell die 41. Motek<br />
soll erneut hohe Ansprüche an die Automatisierung bedienen.<br />
„Deshalb erwarten wir wieder eine lebendige, begeisternde Messe, auf der die Branchenbeteiligten konkrete Fachdialoge und<br />
Lösungsgespräche führen“, so Projektleiter Rainer Bachert. Die integrierte Bondexpo präsentiert Klebtechnologien, die aufgrund<br />
neuer Werkstoffe und Fügetechnologien in der industriellen Fertigung einen zentralen Platz einnehmen.<br />
www.schall-messen.de<br />
www.motek-messe.de<br />
www.bondexpo-messe.de<br />
NÄCHSTE AUTOMATICA<br />
SCHON DIESES JAHR<br />
Die Automatica, die Leitmesse<br />
für intelligente Automation<br />
und Robotik, wechselt in einen<br />
neuen Rhythmus. Ab sofort<br />
findet sie in allen ungeraden<br />
Jahren statt, das erste Mal<br />
schon in diesem Jahr vom<br />
27. bis 30. Juni. Die Leitthemen<br />
der Messe werden digitale<br />
Integration und KI, nachhaltige<br />
Produktion sowie Zukunft der<br />
Arbeit sein. Wichtige Hersteller<br />
haben bereits ihre Teilnahme<br />
bestätigt. Bei der Robotik sind<br />
das unter anderem ABB, Fanuc,<br />
Kawasaki, Kuka, Stäubli,<br />
Universal Robotics und<br />
Yaskawa. Im Bereich Montageund<br />
Handhabungstechnik<br />
sind AFAG, Bosch Rexroth,<br />
Deprag, Festo, Hahn Group,<br />
Mikron, PIA Automation,<br />
Schaeffler, Schunk und Weber<br />
Schraubautomaten vertreten.<br />
Zu den Ausstellern der industriellen<br />
Bildverarbeitung zählen<br />
unter anderem Basler, Carl<br />
Zeiss, Cognex, IDS, MVTec, VMT<br />
und Visio Nerf. Außerdem<br />
werden Beckhoff, Heidenhain,<br />
IFM, Murrelektronik und<br />
Siemens ihre Produkte und<br />
Lösungen präsentieren.<br />
www.automatica-munich.com/de<br />
ASi-5<br />
AUTOMATISIERUNG<br />
NEU GEDACHT.<br />
IHR WEGIN<br />
IN<br />
DIE DIGITALE<br />
ZUKUNFT.<br />
Stand B-311<br />
10.<strong>05</strong>. - 11.<strong>05</strong>.<strong>2023</strong><br />
Heilbronn<br />
Halle B6, Stand 218<br />
27.06. - 30.06.<strong>2023</strong><br />
München<br />
www.bihl-wiedemann.de
AKTUELLES<br />
MEISTER IM ERFINDEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Positionierspezialist Steinmeyer Mechatronik feiert sein 150-jähriges Bestehen.<br />
Die Dresdner sind bekannt für ihre präzisen und innovativen Positioniersysteme.<br />
Dabei begann die Erfolgsgeschichte ganz anders – und zwar mit Teleskopen<br />
und optischen Geräten. Wie aus einem Ein-Mann-Unternehmen ein internationaler<br />
Hightech-Player wurde und was die Sachsen zum Meister im Erfinden macht.<br />
Nur wer es schafft, Veränderung als Chance zu begreifen<br />
und Herausforderungen mit frischen Ideen und neuen<br />
Strategien zu begegnen, kann sich langfristig erfolgreich<br />
am Markt behaupten. Ein Unternehmen, dem<br />
dies gelungen ist, ist Steinmeyer Mechatronik. Seit 150 Jahren<br />
versorgen die Dresdner Präzisionsexperten die Hightech-Industrie<br />
mit wegweisenden, kreativen Technologien und gestalten<br />
als Innovationstreiber entscheidende Zukunftsfelder mit. „Zu<br />
uns kommen Erfinder und Innovatoren mit ihren bahnbrechen-<br />
Elger Matthes, Entwicklung und Produktmanagement,<br />
Steinmeyer Mechatronik, Dresden<br />
den Ideen und visionären Anforderungen. Wir bei Steinmeyer<br />
Mechatronik setzen diese in industrielle Technik um. Das heißt,<br />
wir entwickeln Positionierstrategien, bauen Prototypen und realisieren<br />
Serien. Wir stellen Ideen quasi in Metall, integrierten<br />
Schaltkreisen (IC) und Bytes her und helfen ihnen dabei, ‚fliegen<br />
zu lernen‘. Wir machen aus Ideen Produkte“, erklärt Geschäftsführer<br />
Alexander Bromme. Lösungen von Steinmeyer<br />
Mechatronik wachsen unter anderem so langsam wie Knochen<br />
(wenige µm pro Woche), fliegen 40 km hoch in die Stratosphäre,<br />
10 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
AKTUELLES<br />
01 Am heutigen Standort in<br />
Dresden werden hochpräzise<br />
Positionierlösungen für<br />
optische und feinmechanische<br />
Systeme auch unter Reinraumbedingungen<br />
komplett in<br />
Handarbeit montiert<br />
machen den Nanokosmos sichtbar oder kommen beim 3D-<br />
Druck für die regenerative Medizin sowie beim Wirkstoffscreening<br />
zum Einsatz.<br />
IMMER EINE IDEE VORAUS<br />
150 Jahre Steinmeyer Mechatronik: Das sind 150 Jahre beeindruckende<br />
Ingenieurskunst, höchste Präzision und technische<br />
Innovationen. Das Credo: Das Unmögliche möglich machen<br />
und die Grenzen des Machbaren neu definieren. „Wir entwickeln<br />
und konstruieren vollkommen neuartige Ideen und Lösungen<br />
– oft auch in Fällen, die andere für unlösbar halten.<br />
Oder anders ausgedrückt: Wir erfinden auf Bestellung und<br />
bringen Innovationen in die Serienfertigung“, so Alexander<br />
Bromme und betont: „Dort, wo Wettbewerber mit Katalogprodukten<br />
aufhören, fangen wir erst an!“ Erfinden liegt den Dresdnern<br />
im Blut – nicht nur in Bezug auf Kundenprojekte, sondern<br />
auch hinsichtlich ihrer eigenen Unternehmensentwicklung. Im<br />
Laufe der vergangenen anderthalb Jahrhunderte hat Steinmeyer<br />
Mechatronik sein Kerngeschäft immer wieder anders ausgerichtet,<br />
neue Wachstumsfelder erschlossen, fortschrittliche<br />
Technologien vorangetrieben und zukunftsorientierte Perspektiven<br />
entwickelt.<br />
150 JAHRE FIRMENGESCHICHTE<br />
DURCH KREATIVE LÖSUNGS-<br />
KOMPETENZEN LASSEN SICH<br />
STARKE AKZENTE IN <strong>DER</strong><br />
BRANCHE SETZEN<br />
Gegründet 1872 von Gustav Heyde als „Mathematisch-mechanisches<br />
Institut und Optische Präzisionswerkstätten“ entwickelte<br />
sich das sächsische Unternehmen schnell zu einem weltweiten<br />
Lieferanten von Teleskopen, optischen Geräten sowie fotografischen<br />
Objektiven (Aplanate) und beschäftigte 1912 bereits<br />
200 Angestellte. Etwa 100 Jahre waren die Sachsen Hersteller geodätischer,<br />
astronomischer und aerooptographischer Vermessungsgeräte<br />
sowie hochgenauer Kreis- und Längenteilmaschinen.<br />
Ab Mitte der 1960er-Jahre profilierte sich das Unternehmen<br />
dann zunehmend als Zulieferer der Werkzeugmaschinenindustrie<br />
und neue Produkte wie Messsteuerungen für Schleifprozesse,<br />
Fahrdrahtmessgeräte sowie Präzisions- und Optikkomponenten<br />
wurden in das Fertigungssortiment übernommen.<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 11
AKTUELLES<br />
1972 erfolgte die Einbindung in Carl Zeiss Jena, 1985 startete die<br />
Produktion von hochauflösenden Laserinterferometern und seit<br />
1992 sind die Dresdner Teil der Steinmeyer-Firmengruppe. In den<br />
Folgejahren wurde die Präzisionsfertigung von Einzelteilen und<br />
kompletten Montagegruppen kontinuierlich ausgebaut. Mit dem<br />
Umzug an den heutigen Standort in Dresden Zschachwitz im Jahr<br />
2004 erweiterten sich die Fertigungsflächen erheblich (heute<br />
3.500 m 2 ), Reinraumproduktionsflächen kamen hinzu (heute<br />
150 m 2 ) und die Segel wurden klar auf Wachstumskurs gesetzt.<br />
MECHATRONIK AT ITS BEST<br />
Seit 2015 verlagert sich der Schwerpunkt vermehrt Richtung<br />
Softwareentwicklung und SPS-Maschinenprogrammierung.<br />
Mechatronik – die Verschmelzung von Mechanik, Elektronik<br />
und Informatik – wird zum Markenzeichen. Mechanik und Elektronik<br />
werden gemeinsam entwickelt, genau aufeinander abgestimmt<br />
und zu einer kompakten Einheit verschmolzen. Aus<br />
dem Komponentenlieferanten wird ein Systemanbieter und<br />
Produzent kompletter Maschinen.<br />
Heute ist Steinmeyer Mechatronik einer der führenden Hersteller<br />
von hochgenauen Positionierlösungen für optische und<br />
feinmechanische Systeme. Partner sind unter anderem die<br />
Halbleiter-, Laser- und Optikindustrie, die Biotechnologie, die<br />
Medizintechnik, Messgerätehersteller, die Luftfahrtindustrie<br />
und Forschungsinstitute in weltweit mehr als 25 Ländern. Im<br />
Fokus stehen dabei vor allem die Entwicklung und Fertigung<br />
von OEM-Serien sowie komplexer Mehrachssysteme. So gut wie<br />
alle Bauteile und Komponenten werden im eigenen Haus gefertigt<br />
und sämtliche Produkte komplett in Handarbeit montiert,<br />
selbst komplexeste Positioniersysteme. Das garantiert höchste<br />
Qualität. Flexible Produktionsprozesse und modernste Fertigungstechnik<br />
sind dabei das A und O.<br />
MUT, UNBEKANNTE WEGE ZU GEHEN<br />
Woher nehmen die Dresdner ihre Ideen und Inspirationen? Was<br />
ist das Geheimnis ihrer hohen Innovationskraft? Da kommen<br />
viele Faktoren zusammen: exzellente Techniker, schlagkräftige<br />
Teams in allen Abteilungen, Ideenreichtum, Innovationsdenken –<br />
und die passende Infrastruktur. Von der Entwicklung über die<br />
Fertigung und Montage bis hin zur Testabteilung arbeiten alle<br />
Abteilungen am Standort Dresden unter einem Dach eng zusammen.<br />
So können Synergien optimal genutzt und spezifische Kundenanforderungen<br />
schnell und unkompliziert realisiert werden.<br />
„Unsere Mitarbeiter sind neugierig, hinterfragen etablierte Lösungen,<br />
probieren neue Technologien aus und trauen sich, auch mal<br />
unbekannte Wege zu gehen“, macht Alexander Bromme deutlich<br />
und erklärt: „Wir möchten unseren Kunden stets die passende<br />
Lösung für ihre Applikation bieten und ihnen dabei helfen, noch<br />
erfolgreicher zu werden. Daher achten wir vom ersten Moment<br />
an auf die Anwendung und nehmen uns viel Zeit, die Anforderungen<br />
des Kunden zu verstehen. Wir hören genau zu und fragen:<br />
Was braucht es, um die Positionieraufgabe zu lösen? Wir fragen<br />
nicht: Was können wir ihm verkaufen?“ Diese Herangehensweise<br />
macht den Unterschied und wird von Anwendern auf der<br />
ganzen Welt geschätzt.<br />
AM PULS <strong>DER</strong> INNOVATIONEN<br />
Vorreiter, Impulsgeber, Innovationsführer, Zukunftsgestalter: Seit<br />
150 Jahren befindet sich Steinmeyer Mechatronik dank Wand-<br />
02<br />
03<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
04<br />
02 1912 beschäftigte<br />
das Unternehmen<br />
als „Mathematischmechanisches<br />
Institut und Optische<br />
Präzisionswerkstätten“<br />
200 Angestellte<br />
03 Astronomische und<br />
geodätische Instrumente<br />
gehörten fast 100 Jahre<br />
zum Portfolio<br />
04 In den 1980er-<br />
Jahren wurden unter<br />
der Flagge von Carl Zeiss<br />
Jena hochauflösende<br />
Laserinterferometer<br />
produziert<br />
12 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
AKTUELLES<br />
MIT WANDLUNGSFÄHIGKEIT ZUM ERFOLG<br />
Wir haben uns immer wieder verändert. Diese Wandlungsfähigkeit<br />
ist das Erfolgsrezept von Steinmeyer Mechatronik. Ich kann nicht in<br />
die Zukunft schauen, aber wir werden den Veränderungen folgen<br />
und diese mitgestalten. Neugierig und mutig bleiben! Wir möchten<br />
uns als wichtiger Hidden Champion der europäischen Hightech-<br />
Industrie etablieren und mit unseren Technologien die spannendsten<br />
Zukunftsthemen begleiten und nach vorn treiben.<br />
ALEXAN<strong>DER</strong> BROMME, Geschäftsführer Steinmeyer Mechatronik, Dresden<br />
lungsfähigkeit, technischer Neuentwicklungen und der steten<br />
Umsetzung von wissenschaftlichen Ergebnissen in industrielle<br />
Produkte und Prozesse auf der technologischen Überholspur.<br />
Die Sachsen haben ihren Weg gemacht – unbeirrt von äußeren<br />
Umständen, politischen Rahmenbedingungen oder wirtschaftlichen<br />
Herausforderungen. Und das Ende der Fahnenstange ist<br />
noch lange nicht erreicht. Viel zu viel gibt es noch zu erfinden.<br />
Themen wie Embedded Systems – smarte, netzwerkfähige Baugruppen<br />
mit interner Elektronik –, Parallelkinematiken, Luftlagertechnologie,<br />
Direktantriebe und schwebende Plattformen –<br />
Stichwort Magnetic Levitation – gewinnen zunehmend an Bedeutung.<br />
Steuerungs-Hardware-Entwicklung, komplexe hochgradig<br />
kundenspezifische Präzisions-Baugruppen in Serie,<br />
HV- und UHV-Systeme sowie komplexe vollständige Maschinen<br />
rücken verstärkt in den Fokus. Wo auch immer die Reise hingeht,<br />
klar ist: Auch weiterhin werden die Dresdner neue Standards definieren<br />
und mit ihrer kreativen und teilweise unkonventionellen<br />
Lösungskompetenz starke Akzente in der Branche setzen.<br />
Bilder: Steinmeyer Mechatronik<br />
www.steinmeyer-mechatronik.de<br />
LEICHTATHLET<br />
INTELLIGENTE GLEITLAGERLÖSUNGEN –<br />
FÜR EINEN REIBUNGSFREIEN ABLAUF UND MEHR EFFEKTIVITÄT<br />
PASSION FOR TECHNOLOGY.
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
FÜR JEDEN EINSATZ DIE<br />
PASSENDE FE<strong>DER</strong><br />
Das Spektrum an technischen Federn ist groß. Aber was bedeutet<br />
der Begriff „technische Federn“ genau? Welche Metallfedernarten<br />
sind damit gemeint und für welche Kraftzustände und Anwendungen<br />
werden sie verwendet? Antworten gibt der nachfolgende Beitrag.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Unter dem Begriff technische Federn sind alle Metallfedern<br />
zusammengefasst, die in technischen Anwendungen<br />
eingesetzt werden. Die besondere Eigenschaft von technischen<br />
Federn ist ihre reversible Formänderung bei<br />
Belastung. Ermöglicht wird dies durch die spezielle Formgebung<br />
und den verwendeten Federwerkstoff. Technische Federn<br />
werden in nahezu allen Branchen eingesetzt, beispielsweise<br />
im Maschinenbau, in der Elektro- und Medizintechnik, der<br />
Lebensmittelbranche, der Luft- und Raumfahrt, und erfüllen<br />
dort vielfältige Aufgaben. Technische Federn, wie Formfedern,<br />
Flachfedern, Flachformfedern, Kontaktfedern, Druckfedern,<br />
Zugfedern und Spiralfedern, werden dabei als Speicherelemente,<br />
Messelemente, Schwingungselemente, Ruheelemente und Lagerelemente<br />
verwendet.<br />
VERSCHIEDENE FE<strong>DER</strong>N FÜR<br />
UNTERSCHIEDLICHE KRAFTZUSTÄNDE<br />
Die Grundtechnik aller technischer Federn beruht auf ihrem Vermögen,<br />
potenzielle Energie zu speichern und diese kontrolliert<br />
in kinetische Energie umzuwandeln und umgekehrt. Nachfolgend<br />
Jürgen Mugrauer, Marketingleiter, Gutekunst Federn, Metzingen<br />
ein paar Beispiele, für welche Kraftzustände häufig technische<br />
Federn eingesetzt werden:<br />
■ Rückstellkraft: Die Federkraft wird hierbei als Gegenkraft eingesetzt,<br />
um die bewegte Masse in die vorherige Ruhelage zurückzuführen.<br />
Diese Rückstellkraft ist die häufigste Anwendung von<br />
technischen Federn und wird von Formfedern, Flachfedern,<br />
Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern in gleichem Maße<br />
bereitgestellt.<br />
■ Haftkraft: In kraftschlüssigen Verbindungen stellen Sicherungsund<br />
Federscheiben Druck- und Haftkräfte bereit, die einer ungewollten<br />
Lockerung, zumeist von Schrauben und Muttern,<br />
entgegenwirken.<br />
■ Ausgleichskraft: Bei Form-, Maß- oder Positionsänderungen<br />
anderer Bauteile, werden technische Federn oft verwendet, um<br />
einen Ausgleich zu schaffen oder die elektrische Verbindung aufrecht<br />
zu erhalten. Hierfür eignen sich, je nach Aufgabe, Formfedern,<br />
Flachfedern, Kontaktfedern, Druck- oder Schenkelfedern.<br />
■ Gewichtskraft: Die Feder wird zur gleichmäßigen Lastverteilung<br />
zwischen Körpern genutzt. Bestes Beispiel ist die Federkernmatratze,<br />
die diese Gewichtskraft mit speziellen konischen<br />
Druckfedern bereitstellt.<br />
■ Antriebskraft: Durch die Vorspannung einer technischen Feder<br />
wird Energie gespeichert, die dann bei Entspannung freigesetzt<br />
wird und bewegliche Geräte antreibt. Mit Spiralfedern werden<br />
beispielsweise mechanische Uhren angetrieben oder flexible<br />
Hundeleinen eingerollt.<br />
14 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
01<br />
01 Technische Federn werden als Speicherelemente,<br />
Messelemente, Schwingungselemente, Ruheelemente<br />
und Lagerelemente verwendet<br />
02 Neben einem umfangreichen Lagerprogramm<br />
fertigt das Unternehmen individuelle Metallfedern<br />
in Kleinmengen und Großserien<br />
■ Schwingungs- und Dämpfungskraft: Mit der Aufnahme von<br />
kinetischer Energie durch eintreffende Kräfte oder Stöße verformt<br />
sich die technische Feder. Beim Ausschwingen der Masse<br />
wird diese kinetische Energie wieder in potenzielle Energie umgewandelt.<br />
So sorgen beispielsweise Blattfedern für eine sichere<br />
Ladung vor einwirkenden Kräften und Stößen.<br />
FAKTOREN BEI <strong>DER</strong> FE<strong>DER</strong>KONSTRUKTION<br />
FÜR EINE OPTIMALE FE<strong>DER</strong>-<br />
ARBEIT MÜSSEN FUNKTION,<br />
FORM UND ABMESSUNGEN<br />
<strong>DER</strong> FE<strong>DER</strong> STIMMEN<br />
02<br />
Das Ziel bei der Neuentwicklung einer technischen Feder ist es,<br />
für die gegebene Anwendung eine Feder zu finden, die unter<br />
Berücksichtigung aller Umstände perfekt passt. Funktion, Form<br />
und Abmessungen müssen dabei so gewählt werden, dass die<br />
technische Feder die geforderte Federarbeit optimal erfüllt. Dabei<br />
spielen verschiedene Faktoren in der Federentwicklung eine<br />
wichtige Rolle – etwa, welche Aufgabe die technische Feder erfüllen<br />
muss, welche Federbewegung gewünscht ist, wie groß der vorhandene<br />
Bauraum ist und welche Anschlussbauteile vorliegen.<br />
Dazu kommen Eigenschaften und Besonderheiten aus der<br />
Gesamtkonstruktion und aus den Einsatzbedingungen. So sind<br />
oft Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit oder eine<br />
möglichst wirtschaftliche Fertigung zu berücksichtigen beziehungsweise<br />
Grundlage der Federnkonstruktion. Allgemein gilt es, für<br />
technische Federn folgende Anforderungen zur Federentwicklung<br />
zusammenzuführen:<br />
■ Aufgabe und Funktion: Wofür wird die technische Feder eingesetzt<br />
(Medizintechnik, Lebensmitteltechnik, Elektrotechnik etc.)<br />
und welche Funktionen – wie Kraftzustand, Kraftentfaltung (Federkennlinie)<br />
und eventuelle Zusatzfunktion (elektrisch leitend,<br />
unmagnetisch, isolierend, säurebeständig etc.) – werden benötigt?<br />
■ Einbausituation und Einbauraum: Wie erfolgt die Krafteinleitung<br />
(Druck-, Zug-, Torsions- oder Biegespannung) und welcher<br />
Einbauraum steht hierzu zur Verfügung?<br />
■ Federnart und Federform: Welche Federnart ist für die Aufgabe<br />
geeignet und mit welcher Federnform kann dies im vorhandenen<br />
Einbauraum realisiert werden?<br />
■ Benötigte Kräfte und Federwege: Welche Federkräfte werden<br />
bei bestimmten Federwegen oder -längen benötigt?<br />
■ Einsatztemperatur und Umgebung: Bei welcher Einsatztemperatur<br />
und in welcher Umgebung (Luft, Salzwasser, Motoröl etc.)<br />
wird die technische Feder eingesetzt?<br />
■ Belastungsart und Lebensdauer: Welche Belastungsart liegt vor<br />
(statische konstante Belastung oder dynamische Belastung mit<br />
veränderlichen Beanspruchungen und Hubspannungen)? Für<br />
welche Gesamtlebensdauer soll die technische Feder angefertigt<br />
werden?<br />
ONLINEKATALOG UND INDIVIDUELLE<br />
FE<strong>DER</strong>NBERECHNUNG<br />
Antworten rund um das Thema technische Federn bieten die<br />
Unternehmen Gutekunst Federn und Gutekunst Formfedern<br />
GmbH. Gutekunst Federn ist auf die Entwicklung und Fertigung<br />
von Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern sowie Befestigungsteilen<br />
und Drahtbiegeteilen aus jedem gewünschten Federstahldraht<br />
spezialisiert. Neben dem umfangreichen Lagerprogramm<br />
mit 12.603 Federbaugrößen fertigt das Unternehmen jede gewünschte<br />
individuelle Metallfeder bis 12 mm Drahtstärke in<br />
Kleinmengen und Großserien. Durch den umfangreichen<br />
Federnkatalog unter www.federnshop.com, die individuelle<br />
Federnberechnung WinFSB und den CAD-Daten-Generator wird<br />
der Anwender bei der Auswahl der passenden Feder unterstützt.<br />
Zudem bietet Gutekunst Federn mit blog.federnshop.com eine<br />
Informationsplattform rundum das Thema Metallfedern.<br />
Die Gutekunst Formfedern GmbH in Pfalzgrafenweiler ist auf<br />
die Entwicklung und Fertigung von individuellen Formfedern,<br />
Flachfedern, Blattfedern, Kontaktfedern, Stanzteilen, Stanzbiegeteilen,<br />
Laserteilen, Federklammern und Rechteckfedern in<br />
grenzenloser Formenvielfalt spezialisiert. Zertifiziert nach<br />
ISO 9001:2008, 14001 und 18001, bietet der Hersteller mit seinem<br />
umfangreichen Maschinenpark an CAD/CAM-gesteuerten Laser,<br />
Stanz-, Abkant-, Biege- und Drahterodierautomaten eine hohe<br />
Teilepräzision und Wiederholgenauigkeit.<br />
Bilder: Gutekunst<br />
www.federnshop.com<br />
www.formfedern.com<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 15
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
GEHÄUSELAGER<br />
SCHÜTZEN VOR<br />
AUSFÄLLEN<br />
Die Auswahl von Wälzlagern verlangt Sorgfalt und Kenntnis der Einsatzbedingungen.<br />
Vor allem wenn diese Bedingungen ungünstig sind, kann ein Gehäuselager die<br />
richtige Lösung sein. Das gilt für unterschiedliche Anwendungsfelder – von der<br />
Lebensmittelproduktion über die Stahlindustrie bis zur Aufbereitungstechnik.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Optimale Integration in die Umgebungskonstruktion,<br />
Module und Systeme statt Komponenten: Das sind<br />
zwei zentrale Trends bei der Konstruktion eines Antriebsstrangs.<br />
Wenn es dabei um die rotative Lagerung<br />
im Antrieb geht, lassen sich diese Anforderungen gut mit Gehäuselagern<br />
erfüllen. Sie sind montagefreundlich, bestens abgedichtet<br />
und passen – wenn sie sorgfältig ausgewählt wurden – perfekt in<br />
die Umgebungskonstruktion.<br />
Die Erfahrungen von NSK zeigen: Es lohnt sich, diese Option<br />
zu berücksichtigen – bei der Neukonstruktion, aber auch wenn<br />
an vorhandenen Anlagen Probleme auftreten. Für diese Fälle bietet<br />
das NSK-Programm unterschiedliche Baureihen von Gehäuselagern,<br />
einige werden hier vorgestellt.<br />
Dirk Rohmann, Senior Application Engineer,<br />
NSK Deutschland GmbH, Ratingen<br />
STANDARDPROGRAMM MIT<br />
GROSSER AUSWAHL<br />
Als Standard-Gehäuselagerserie werden die Self-Lube-Lagereinheiten<br />
in einer großen Auswahl an Baugrößen mit Gehäusen aus<br />
Gusseisen, Pressstahl, Kunststoff und Edelstahl gefertigt – jeweils<br />
in verschiedenen Bauformen als Stehlager, Flanschlager und<br />
Spannlager. Sie sind zumeist mit Rillenkugellagern aus der Serie<br />
6200 ausgestattet, die mit ihren fein bearbeiteten Laufbahnen ein<br />
hohes Maß an Laufruhe gewährleisten. Die Innen- und Außenringe<br />
dieser Lager werden aus gehärtetem Qualitätsstahl gefertigt,<br />
bei der Abdichtung hat der Anwender die Wahl zwischen<br />
Einfach- oder Dreifachlippendichtung und Schleuderscheiben.<br />
Optionale Protektoren aus Stahl oder Kunststoff sorgen für<br />
zusätzlichen Lagerschutz.<br />
KORROSIONSBESTÄNDIGE GEHÄUSELAGER<br />
Bei der Silver-Lube-Serie handelt es sich um korrosionsbeständige<br />
Gehäuselager. Sie wurden unter anderem für hygienekonforme<br />
16 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
01 Robust, gut abgedichtet und korrosionsbeständig:<br />
Silver Lube-Gehäuselager<br />
01<br />
Anwendungen in der Lebensmittelindustrie entwickelt, wo Washdown-Prozesse<br />
oder das Beaufschlagen mit dem Hochdruckreiniger<br />
zum Wälzlager-Alltag gehören. Aus diesem Grund werden die<br />
Gehäuse dieser Lager aus thermoplastischem Kunststoff (PBT)<br />
gefertigt. Diese Monomaterial-Lösung bietet zusätzlich den Vorteil,<br />
dass keine Beschichtung erforderlich und somit keine Abblätterungen<br />
möglich sind. Glatte Oberflächen ermöglichen eine<br />
gründliche und rückstandsfreie Reinigung. Darüber hinaus sind<br />
diese Lager widerstandsfähig gegenüber Chemikalien, und sie<br />
halten Temperaturen in einem breiten Spektrum stand.<br />
MIT LEBENSDAUERSCHMIERUNG<br />
Die Life-Lube-Serie kombiniert die oben beschriebenen Silver-<br />
Lube-Gehäuse mit den Molded-Oil-Lagereinsätzen. Diese Edelstahl-Wälzlager<br />
sind mit einem Harz befüllt, in das ein Schmierstoff<br />
inkorporiert ist, der sukzessive über die Lebensdauer des<br />
Lagers abgegeben wird. Ein Nachschmieren ist somit nicht erforderlich.<br />
Außerdem verhindert das feststoffartige Schmiermittel<br />
das Eindringen von Verunreinigungen ins Lager. Unterstützt wird<br />
dies durch hoch wirksame Nitrilgummidichtungen und optionale<br />
Edelstahl-Schleuderscheiben.<br />
EINSATZ BEI EXTREMEN TEMPERATUREN<br />
Eine weitere Baureihe im Gehäuselagerprogramm von NSK sind<br />
die HLT Self-Lube-Lager, die für den Einsatz unter extremen<br />
Temperaturen (-40 °C bis 180 °C) entwickelt wurden. Diese nachschmierbaren<br />
HLT-Einsätze sind für alle Graugussgehäuse der<br />
Self-Lube-Serie verfügbar. Zu den Anwendungsbereichen gehören<br />
Förderanlagen in Kühlhäusern, Lackieranlagen, Ziegelbrennereien<br />
und die Stahlindustrie.<br />
Eine aktuelle Ergänzung im Self-Lube-Programm sind Gehäuselagereinheiten,<br />
die dem JIS-Standard entsprechen. Sie sind in<br />
den sechs gängigsten Gehäusetypen mit Bohrungsdurchmessern<br />
von 12 bis 90 mm verfügbar. Zu den typischen Anwendungsbereichen<br />
gehören Landmaschinen, Anlagen der Zement- und Baustoffindustrie<br />
sowie die Lebensmittel- und Verpackungstechnik.<br />
ENTWICKELT FÜR RAUE<br />
UMGEBUNGSBEDINGUNGEN<br />
Eine weitere Gehäuselager-Baureihe, die SNN-Serie, wurde von<br />
Grund auf für den Einsatz unter ungünstigen Umgebungsbedingungen<br />
entwickelt – zum Beispiel in der Fördertechnik, in Anlagen<br />
der Gewinnungsindustrie, in Ventilatoren und Verdichtern sowie<br />
in der Stahlerzeugung und -verarbeitung.<br />
Das Gehäuse aus hochwertigem Grauguss zeichnet sich durch<br />
sehr hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht aus sowie durch<br />
eine sehr gute Wärmeableitung. Das geteilte Gehäuse ermöglicht<br />
eine einfache Montage und Wartung der Lager. Eine Nachschmierung<br />
ist über zwei Bohrungen möglich. Die Gehäuse<br />
können mit Pendelkugellagern oder Pendelrollenlagern jeweils<br />
mit kegeliger Bohrung (Kegel 1 : 12) auf Spannhülsen aus dem<br />
NSK-Programm ausgerüstet werden, die auch bei hohen Belastungen<br />
eine sehr lange Lebensdauer erreichen. Sie gleichen<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 17
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
02 04<br />
02 Die Life-Lube-Gehäuselagerserie kombiniert<br />
die Silver-Lube-Gehäuse mit den lebensdauergeschmierten<br />
Molded-Oil-Lagereinsätzen<br />
03 Die Self-Lube HLT-Lagereinsätze halten<br />
Temperaturen bis zu 180 °C stand<br />
03<br />
04 Die Gehäuselager der SNN-Serie<br />
wurden für den Einsatz unter ungünstigen<br />
Umgebungsbedingungen entwickelt<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Fluchtungsfehler zuverlässig aus und erhöhen damit die Lebensdauer<br />
des gesamten Antriebs.<br />
Ein zentrales Konstruktionselement von Gehäuselagern für<br />
widrige Umgebungsbedingungen ist das Dichtungssystem. Bei<br />
der SNN-Serie hat der Anwender die Wahl zwischen Zweilippen-,<br />
V-Ring-, Filz-, Labyrinth- und Taconite-Dichtung und kann somit<br />
– in Abhängigkeit zum Beispiel von Umgebungstemperatur,<br />
Wellengeschwindigkeit und Art der Verschmutzungen – die optimale<br />
Dichtung für den individuellen Anwendungsfall aussuchen.<br />
STEHLAGER IN EINER GROSSMOLKEREI<br />
Viele Hersteller von Maschinen, zum Beispiel im Nahrungsmittelmaschinenbau,<br />
verwenden Gehäuselager von NSK in der<br />
Erstausrüstung – und profitieren dabei unter anderem auch von<br />
deren Montagefreundlichkeit durch die Selbstausrichtung der<br />
ballig geformten Lagereinsätze. Aber es gibt auch viele Fälle, bei<br />
denen diese Lager erst als Austauschkomponenten zum Einsatz<br />
GEHÄUSELAGER LASSEN<br />
SICH GUT IN DIE UMGEBUNGS-<br />
KONSTRUKTION INTEGRIEREN<br />
UND SCHNELL MONTIEREN<br />
kommen – wenn die vorhandene Lagerlösung Probleme bereitet.<br />
Ein Beispiel: In einer Großmolkerei kam es immer wieder zu<br />
Lagerausfällen bei den Stehlagern an den fünf Förderstrecken<br />
der Abfüllanlage. Die NSK-Experten stellten vor Ort Korrosion<br />
an und in den Lagern fest. Zudem wurde bei den häufigen und<br />
gründlichen Reinigungsvorgängen das Lagerfett ausgewaschen.<br />
Der Vorschlag – Einsatz von Silver-Lube-Gehäuselagern –<br />
wurde zunächst testweise an einer Förderstrecke umgesetzt,<br />
was zu einer deutlichen Verlängerung der Lagerlebensdauer<br />
führte. Daraufhin rüstete die Molkerei alle Förderanlagen<br />
entsprechend um.<br />
HOCHTEMPERATUR-LAGER<br />
IN <strong>DER</strong> STAHLINDUSTRIE<br />
Wie breit das Einsatzspektrum der Self-Lube-Lager ist, zeigt ein<br />
weiteres Beispiel. Die Produktivität eines Stahlwerks wurde<br />
durch Lagerausfälle an einer Zellenradschleuse beeinträchtigt,<br />
die für die Zudosierung von Kohle bei der Erzaufbereitung genutzt<br />
wird. Eine Vor-Ort-Analyse durch NSK zeigte schnell, dass<br />
die vorhandenen Gehäuselager nicht für die hohen Umgebungstemperaturen<br />
geeignet waren. Hier lautete die Empfehlung: Austausch<br />
gegen HLT-Lagereinsätze im Self-Lube-Gehäuse aus<br />
Grauguss, ergänzt durch ein wärmeisolierendes Distanzstück<br />
und eine maßgeschneiderte Adapterplatte.<br />
Nach mehr als 12 Monaten war noch kein Lager ausgefallen.<br />
Das führte aus Anwendersicht zu einer jährliche Kosteneinsparung<br />
von insgesamt 292.136 €. Sie setzt sich zusammen aus dem<br />
Wegfall der Stillstandszeiten, dem verringerten Wartungsaufwand<br />
und dem Verzicht auf die zuvor nötige Druckluftkühlung<br />
der Lager. Im Vergleich dazu ist die Investition fast zu vernachlässigen:<br />
Die Kosten der Wälzlager, die nun turnusmäßig im<br />
Rahmen des Wartungsplans einmal pro Jahr ausgetauscht werden,<br />
betragen gerade einmal 119 €.<br />
ALTERNATIVEN PRÜFEN<br />
Die Beispiele zeigen: Ein gut abgedichtetes Gehäuselager ist in<br />
vielen Fällen der passende Problemlöser bei Lagerausfällen.<br />
Zudem lässt es sich besser in die Umgebungskonstruktion integrieren<br />
und mit weniger Zeitaufwand montieren. Die Beispiele<br />
zeigen aber auch: Es gibt immer wieder Maschinen und Komponenten,<br />
die mit sub-optimalen Wälzlagern ausgestattet sind. Der<br />
Konstrukteur ist gut beraten, hier mit Sorgfalt vorzugehen und<br />
Alternativen zu prüfen. Die Applikations-Ingenieure und die Vertriebspartner<br />
von NSK können dabei unterstützen.<br />
Bilder: Aufmacher Hintergrund tongpatong – stock.adobe.com, sonstige NSK<br />
www.nskeurope.com<br />
18 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
SPANNSÄTZE FÜR SPIELFREIE DREHMOMENTÜBERTRAGUNG<br />
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
Ob Spannsätze, Schrumpfscheiben oder Spannelemente: KBK fertigt<br />
eine große Bandbreite kraftschlüssiger Welle-Nabe-Verbindungen. Der<br />
Anwender hat die Wahl zwischen selbstzentrierenden und nicht-selbstzentrierenden<br />
Spannsätzen. Die selbstzentrierenden Spannsätze sind für<br />
Wellendurchmesser von 4 bis 465 mm und Drehmomente von 3 bis<br />
610.000 Nm lieferbar, die nicht-selbstzentrierenden Ausführungen für<br />
Wellen mit Durchmessern von 14 bis 285 mm und Drehmomente von 255<br />
bis 68.000 Nm. Neben der großen Variantenvielfalt haben die kraftschlüssigen<br />
Spannsätze von KBK noch einen weiteren Vorteil gegenüber<br />
herkömmlichen Passfedern: Hier gibt es keinerlei Kerbwirkungen oder<br />
Passungsrost. Darüber hinaus garantieren die Spannsätze aufgrund ihrer radialen Pressung sehr gute Rundlaufeigenschaften. Das<br />
Unternehmen hat unterschiedlichste Spannsatz-Ausführungen im Programm. Der KBS 56 eignet sich mit seiner besonders hohen<br />
Passungstoleranz (JS9) sehr gut für die Montage einfacher Lüfterräder. Der standardmäßig aus Edelstahl gefertigte KBS 57 wurde<br />
speziell für die Lebensmittelindustrie entwickelt und das Modell KBS 59 ist prädestiniert für Montagesituationen mit wenig<br />
Bauraum oder nicht zugänglicher Welle.<br />
www.kbk-antriebstechnik.de<br />
KOMPLETTSYSTEM FÜR<br />
WERKZEUGMASCHINEN<br />
Schnell montiert und zuverlässig<br />
im Betrieb – so müssen<br />
Maschinenkomponenten heute<br />
sein. Lenord+Bauer, Spezialist<br />
für das Erfassen von Drehzahlen<br />
und Positionen in Hochgeschwindigkeits-Spindeln,<br />
bietet<br />
mit Minicodern und passenden<br />
ferromagnetischen Präzisionsmesszahnrädern<br />
eine Plug-and-<br />
Play-Lösung. Sensor und<br />
Maßverkörperung müssen für<br />
DIE KUPPLUNG.<br />
FÜR DIE WELT <strong>DER</strong><br />
PRÄZISION<br />
eine einwandfreie Funktion<br />
zusammenpassen. Insbesondere<br />
in Anwendungen, in denen<br />
Drehzahlsignale hoch interpoliert<br />
oder gesteigerte<br />
Anforderungen an die<br />
Positioniergenauigkeit gestellt<br />
werden, sind präzise Messzahnräder<br />
eine Voraussetzung für<br />
eine optimale Signalqualität.<br />
Für mehr Flexibilität bei der<br />
Maschinenkonstruktion bietet<br />
Lenord+Bauer neben Standard-<br />
Messzahnrädern auch kundenspezifische<br />
Varianten mit<br />
individuellen Innendurchmessern<br />
und Zähnezahl,<br />
Bohrungen, Gewinden oder<br />
Passfedernuten. Zudem ermöglicht<br />
die multifunktionale<br />
Ausführung die Verwendung,<br />
beispielsweise als Lagerdeckel.<br />
www.lenord.de<br />
BK METALLBALG-<br />
KUPPLUNGEN<br />
KUPPLUNGEN<br />
0,<strong>05</strong> - 10.000 Nm<br />
Höchste Höchste Präzision Präzision für für<br />
Positioniergenauigkeit<br />
Positioniergenauigkeit<br />
Spielfrei Spielfrei & torsionssteif<br />
torsionssteif<br />
RW-KUPPLUNGEN.DE
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
NEUE WERKSTOFFE FÜR HOCHELASTISCHE<br />
FLANSCHKUPPLUNG<br />
KTR hat seine Sinulastic-Reihe an<br />
Flanschkupplungen um die<br />
Werkstoffe Synthetischer Kautschuk<br />
(EPDM) und Silikonkautschuk<br />
(SI) erweitert. Die hochdrehelastischen<br />
Elastomerwerkstoffe sind<br />
besonders für den Einsatz bei<br />
Umgebungstemperaturen bis<br />
130 °C geeignet. Die Elemente<br />
werden bei der Sinulastic zwischen<br />
dem Flanschring und der Kupplungsnabe<br />
eingesetzt. Hier<br />
dämpfen sie die durch den Motor<br />
ins System eingebrachten Torsionsschwingungen<br />
und verlagern den<br />
Betriebsbereich oberhalb der<br />
kritischen Resonanzdrehzahl. Je<br />
nach Shore-Härte der Elastomere<br />
werden dabei Verdrehwinkel von 13 bis 18 ° erreicht. Mit<br />
den beiden neuen Werkstoffen hat KTR die Reihe um zwei<br />
dynamische Eigenschaften erweitert: Beim EPDM weist die<br />
Drehfedersteifigkeit einen geringen Abfall auf, während sie<br />
sich beim SI leicht progressiv verhält. Durch die modulare<br />
Bauweise der Sinulastic lassen sich die neuen Elastomere<br />
einreihig oder als duale Lösung mit zwei parallel geschalteten<br />
Elementen einsetzen.<br />
www.ktr.com<br />
VERBUNDFESTIGKEIT UND<br />
LANGZEITSTABILITÄT GESICHERT<br />
Das Fügeverfahren<br />
„Kleben“ ist eine<br />
Variante, Konstruktionsteile<br />
dauerhaft<br />
miteinander zu<br />
verbinden. Auch das<br />
Sichern von<br />
Schrauben und<br />
Abdichten von<br />
Fügeteilen macht<br />
Klebetechnik von<br />
Ruderer möglich.<br />
Der Verzicht auf Schrauben und Schweißen spart de facto<br />
Gewicht und Energie, reduziert den Arbeitsaufwand und senkt<br />
Kosten. Negative Auswirkungen auf Metallgefüge, die durch die<br />
hohen Temperaturen beim Schweißen entstehen, lassen sich<br />
durch Kleben ebenfalls vermeiden. Dabei sind die Anwendungen<br />
für Klebeverbindungen im Apparate-, Geräte- und Maschinenbau<br />
breit gefächert. Hierfür bietet Ruderer Klebetechnik<br />
ein- und zweikomponentige Epoxidharze, Cyanacrylate,<br />
Methylacrylate und Polyurethane, die für kurze Aushärtungszeiten,<br />
hohe Verbundfestigkeit sowie Langzeitstabilität stehen.<br />
Diese Klebstoffformulierungen berücksichtigen die Beschaffenheit<br />
der unterschiedlichen Fügeoberflächen, minimieren das<br />
Ausfallrisiko von Maschinen und verhelfen ihnen zu einer<br />
langen Lebensdauer.<br />
www.ruderer.de<br />
Sondermaschinenbau<br />
Antriebssysteme nicht von der Stange<br />
Sie benötigen eine Sondermaschine<br />
die genau das kann, was Ihre<br />
Anwendung fordert?<br />
• Wir projektieren und bauen<br />
individuelle Sonder- und<br />
Prüfmaschinen<br />
• Hydraulisch oder elektrisch<br />
• Von Teillösungen in Form<br />
einzelner Achsen bis zur<br />
vollständigen Maschine<br />
www.haenchen.de
KONSTRUKTIONSELEMENTE<br />
OPTION FÜR BOLZENKONFIGURATION<br />
ABSEITS <strong>DER</strong> NORM<br />
Für Normbolzen,<br />
mit Kopf, Gewinde,<br />
Bohrung oder<br />
als Version mit<br />
Einstich sind die<br />
MBO Oßwald-<br />
Konfiguratoren<br />
seit Jahren<br />
Standard. Neu<br />
ist ein Tool,<br />
mit dem sich<br />
Bolzen ohne Normeinschränkung auslegen lassen. Um die<br />
Konfiguration wunschgemäß durchzuführen, stehen die<br />
Merkmale Material, Oberfläche, Durchmesser, Länge,<br />
Kopf, Bohrung, Einstich und Sicherungstyp zur Verfügung.<br />
Sobald diese gemäß individueller Anforderung befüllt sind,<br />
steht im Handumdrehen das gewünschte Bauteil samt<br />
Preis, Lieferzeit, Skizze und 3D-Modell bereit. Die Preisgestaltung<br />
ist dynamisch und passt sich der gewünschten<br />
Menge an. Der Nutzer hat so sämtliche Informationen<br />
vorliegen und kann bei Bedarf sofort die Bestellung<br />
auslösen. Der neue Bolzen-Konfigurator nach Zeichnung<br />
eröffnet Nutzern weitere Handlungsoptionen und bietet<br />
gleichzeitig alle Vorteile der bewährten Konfiguratoren,<br />
die Transparenz über sämtliche Merkmale schaffen, leicht<br />
zu bedienen sind und für Zeitersparnis sorgen.<br />
www.mbo-osswald.de<br />
THINK<br />
SMART.<br />
THINK<br />
HAL<strong>DER</strong>-<br />
PINS.<br />
KUGELGEWINDETRIEBE & CO.<br />
FÜR DIE LINEARTECHNIK<br />
Das Unternehmen Dr. Tretter präsentiert Kugelgewindetriebe,<br />
die sich als Antriebselement von Linearführungen<br />
eignen, sowie induktiv gehärtete und spitzenlos geschliffene<br />
Stahlwellen. Der Gewindetrieb überträgt mithilfe von<br />
Kugeln die Kraft<br />
zwischen<br />
Schraube und<br />
Mutter. Dabei<br />
wandelt er die<br />
Rotation eines<br />
Motors mit<br />
hohem Wirkungsgrad<br />
in<br />
eine lineare<br />
Bewegung um.<br />
Das prädestiniert<br />
ihn für den<br />
Einsatz bei<br />
Linearführungen. Unterschieden werden gerollte, gewirbelte<br />
und geschliffene Versionen. Bei geschliffenen<br />
Spindeln sind die Muttern meist vorgespannt und damit<br />
spielfrei oder mit minimalem Spiel. Die Herstellung von<br />
Spindeln mit der Wirbeltechnologie ist ein Hartdrehverfahren,<br />
das eine kostengünstigere Alternative zum Schleifen<br />
darstellt. Dazu kommt die höhere Präzision gegenüber<br />
gerollten Spindeln. Die Voll- und Nirowellen sind in der<br />
Toleranz h6 erhältlich, Hohlwellen und hartverchromte<br />
Wellen in h7. Die Durchmesser reichen von 3 bis 150 mm,<br />
lagerhaltig sind Stahlwellen bis 60 mm.<br />
www.tretter.de<br />
Das Werkzeug, für das<br />
Sie kein Werkzeug brauchen.<br />
www.halder-pins.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
DREHMOMENT- UND KRAFTSENSOREN<br />
MECHATRONISCHE<br />
LÖSUNGEN<br />
MIT POTENZIAL<br />
Mit neuen Sensortechnologien verschwimmen<br />
die klaren Grenzen zwischen Maschine und<br />
Sensor, bekannte Zielkonflikte lassen sich<br />
auflösen und neue Anwendungsfelder<br />
erschließen. Der folgende Beitrag gibt einen<br />
Ausblick darauf, was im Zeitalter der<br />
Digitalisierung mit moderner Sensortechnik<br />
noch so alles möglich sein wird.<br />
TITELSTORY<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Der Automobil- und Industriezulieferer Schaeffler verfügt<br />
über zwei serienerprobte Technologien zur Messung<br />
von Drehmomenten und Kräften: Sensoren und Module<br />
auf Basis der Magnetostriktion, Torquesense genannt,<br />
und Sensoren auf Basis von Dehnmessstreifen in Dünnschicht-<br />
Technologie unter der Bezeichnung Sensotect. Welche Vorteile<br />
und Entwicklungen sich mit diesen Technologien realisieren<br />
lassen, zeigen einige Beispiele.<br />
SENSORTECHNIK AUF BASIS<br />
<strong>DER</strong> MAGNETOSTRIKTION<br />
In das BBRTS-Standardsensortretlager für Pedelecs und E-Bikes<br />
integrierten die Schaeffler-Ingenieure einen Drehmomentsensor<br />
vom Typ Torquesense. Dieser besteht lediglich aus dem ringförmigen<br />
Sensorelement und einem Teil der Tretlagerwelle, die<br />
Dipl.-Physik Stefan Glück, Director Systems Development Mechatronics<br />
Industrial , Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Herzogenaurach<br />
magnetisch konditioniert ist – mehr nicht. Die Vorteile dieser<br />
Technologie und dieser konkreten technischen Lösung sind<br />
offensichtlich: Der Bedarf an Bauraum ist minimal. Für das<br />
Passivteil des Sensors ist keine zusätzliche Komponente notwendig,<br />
es wird einfach ein Wellenstück benutzt. Im Vergleich<br />
zu herkömmlichen Dehnmessstreifen sind weder eine empfindliche<br />
Klebeverbindung noch eine Telemetrie erforderlich.<br />
Diese bringt das Messprinzip von Haus aus mit. Speziell für<br />
diese Applikation konnte zudem eine Drehrichtungserkennung<br />
sowie eine Messung der Trittfrequenz/Drehzahl in das Modul<br />
bauraumneutral integriert werden.<br />
DREHMOMENTSENSOREN IN LANDMASCHINEN<br />
UND KOMMUNALEN FAHRZEUGEN<br />
Precision farming liefert Antworten darauf, wie unter anderem<br />
Saatgut, Düngemittel, Pestizide und Erntegut am effizientesten<br />
eingesetzt werden können. Im Laufe des letzten Jahrzehntes<br />
wurden große Fortschritte auf Seiten der Datenerhebung und<br />
-analyse realisiert – nicht zuletzt mithilfe moderner Sensortechnik,<br />
hoher Konnektivität und GPS-Navigation. Damit diese Präzision<br />
tatsächlich „den Boden“ erreicht, müssen die Landmaschinen<br />
22 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
eiziehungsweise Implements auf der mechanischen Seite unter<br />
allen Betriebszuständen ebenso präzise auf dem Feld dosieren<br />
und streuen können. Rauch Landmaschinentechnik präsentierte<br />
für seine hydraulisch angetriebenen Düngemittelstreuer schon<br />
vor über einem Jahrzehnt eine elektronische Massenstromregelung<br />
EMC. Dort wird unter anderem der Hydraulikdruck an den<br />
Hydromotoren als Regelparameter für die Streugutmenge der<br />
01<br />
VOM E-BIKE ÜBER PRECISION<br />
FARMING BIS HIN ZUM<br />
COBOT FINDEN DIE SENSOREN<br />
ANWENDUNG<br />
Wurfscheiben genutzt. Die Funktion des Drehmoments an den<br />
Wurfscheiben über dem Hydraulikdruck ist jedoch nicht hundertprozentig<br />
linear. Außentemperaturen und Betriebstemperaturen<br />
des Hydrauliköls schwanken, die Aggregate benötigen außerdem<br />
eine Warmlaufphase. Eine Weiterentwicklung präsentierte Rauch<br />
2014 mit der EMC-2 in Kooperation mit Schaeffler. Das Drehmoment<br />
an den Wurfscheiben wird nun nicht mehr indirekt über<br />
01 Gut zu sehen ist die vordere Ladewand, darüber die<br />
Oberwand mit zwei Hydraulikzylindern; Unter dem Wagen<br />
befindet sich der „gezogene Pick-up“ mit einer speziellen<br />
Rotor-, Messer- und Abstreiferkonstruktion<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 23
ANTRIEBSTECHNIK<br />
02<br />
03<br />
TITELSTORY<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Drucksensoren, sondern direkt an den Antriebswellen gemessen.<br />
Alle Einflüsse im davor liegenden Antriebsstrang sind so ausgeschlossen.<br />
Sogar Blockaden, Verstopfungen und Fehldosierungen<br />
lassen sich über das Drehmomentsignal komfortabel erkennen, der<br />
Streuprozess wird noch präziser, effizienter und wirtschaftlicher.<br />
Die Drehmomentmessung so nahe am Prozess ist für Streuer<br />
KOMPAKTE<br />
SENSORTECHNIK<br />
Durch die Anpassungsfähigkeit<br />
hinsichtlich des Designs und der<br />
kompakten Bauweise von Torquesense<br />
waren nur geringe Änderungen an<br />
unserer Konstruktion erforderlich.<br />
MARK HOVING, Manager R&D bei<br />
Schuitemaker, Rijssen, Niederlande<br />
jeglicher Art, wie Sähstreuer, Düngemittelstreuer aber auch<br />
Salzstreuer für den kommunalen Wintereinsatz eine zukunftsweisende<br />
Lösung.<br />
MESSMODUL STEIGERT EFFIZIENZ<br />
UND QUALITÄT<br />
Ein weiterer Faktor, der zu Ineffizienz und Qualitätsproblemen in<br />
der Landtechnik führt, sind die unvermeidbaren Schwankungen<br />
bei den verarbeiteten Naturprodukten zum Beispiel hinsichtlich<br />
Dichte, Feuchtigkeit und Rieselverhalten. Dies betrifft Häcksler,<br />
Häckselladewagen, Erntemaschinen sowie Bodenbearbeitungsmaschinen.<br />
Schuitemaker, ein niederländischer Hersteller von<br />
Landmaschinen zur Futtergewinnung, Fütterung und Düngung<br />
entwickelt seit Jahrzehnten Häcksel-Ladewagen. Die Mehrzweckwagen<br />
nehmen Gräser vom Boden auf, zerkleinern sie im<br />
Häckselwerk und fördern das Häckselgut in den Wagen. Damit<br />
dieser gleichmäßig und möglichst vollständig gefüllt wird, muss<br />
der sogenannte Kratzboden rechtzeitig nach hinten bewegt<br />
werden. Mark Hoving, Manager R&D bei Schuitemaker, schildert<br />
ein häufig auftretendes Symptom: „Ist das Erntegut schwer<br />
oder nass, steigt dieses nicht bis zur vorderen Oberwand an, der<br />
dortige Sensor schaltet deshalb den Kratzboden nicht ein, das<br />
Futter staut sich, wird zerquetscht und verklumpt. Um den<br />
Kratzboden optimal und automatisch ein- und auszuschalten,<br />
sind eigentlich zwei Messgrößen erforderlich: die Kraft auf die<br />
Oberwand und das Antriebsdrehmoment der Rotorwalze im<br />
Schneidwerk, welches ein Maß für den Druck im Futter darstellt.<br />
Sobald eine der beiden Messgrößen den eingestellten Grenzwert<br />
erreicht hat, sollte der Kratzboden eingeschaltet werden.<br />
Auf diese Weise wird ein gleichmäßiges und vollständiges<br />
Füllen des Wagens erreicht, ohne das Futter zu zerquetschen<br />
oder die Schneidleistung nachteilig zu beeinflussen. Genau<br />
für diesen Einsatzzweck kommt in dem Häckselladewagen<br />
Rapide 1000 von Schuitemaker seit 2020 ein Drehmomentsensor<br />
vom Typ Torquesense zum Einsatz. Mark Hoving erinnert<br />
sich: „In Zusammenarbeit mit den Schaeffler-Ingenieuren<br />
entschieden wir uns für eine Ausführung als kurze, in den<br />
Antriebsstrang integrierte „Drehmomentmesswelle“ ohne zusätzliche<br />
Flanschbefestigung. Verzahnungen an den Wellenenden<br />
übertragen das Drehmoment. Das über zwei Kugellager<br />
gelagerte Sensorgehäuse muss lediglich gegen Verdrehen<br />
gesichert sein. Diese Bauweise ist extrem kompakt und<br />
die Entwicklung ein voller Erfolg – über 50 Prozent der Kunden<br />
ordern die Ladeautomatik.“<br />
24 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
04 <strong>05</strong> 06<br />
DMS-DÜNNSCHICHT-TECHNOLOGIE<br />
Mit konventionellen, geklebten Folien- oder Halbleiter-DMS teilt<br />
Sensotect nur das Messprinzip und die Struktur aus miteinander<br />
verbundenen elektrischen mäanderförmigen Widerstandsbahnen.<br />
Die Innovation: Bei Sensotect wird die dehnungsempfindliche<br />
Schicht mittels PVD (Physical Vapor Deposition) auf eine Mikrometer<br />
dünne Isolationsschicht abgeschieden und anschließend<br />
laserstrukturiert.<br />
MEHR DYNAMIK BEI COBOTS<br />
Der innovative Ansatz der Schaeffler-Entwickler besteht darin,<br />
die Sensorik in die High Torque RT1-Präzisionswellgetriebe aus<br />
gleichem Hause bauraumneutral und ohne Steifigkeitsverlust zu<br />
integrieren. Für die Messung der Drehmomente und die Applikation<br />
der Sensotect-Struktur dient der Flexspline des Wellgetriebes,<br />
also ein vorhandenes Bauteil im Antriebsstrang. Damit wird<br />
keine weitere Elastizität in die Cobotstruktur eingebracht – die<br />
Steifigkeit bleibt damit zu 100 Prozent erhalten.<br />
DÜNNSCHICHTSENSOREN<br />
ERFASSEN KRÄFTE UND<br />
MOMENTE AN METALLISCHEN<br />
OBERFLÄCHEN<br />
Der Effekt: Im Vergleich zu Cobots mit „externen Sensoren“, kann<br />
mit der Sensotect-Technologie das Geschwindigkeits- respektive<br />
Beschleunigungsniveau angehoben werden, ohne lange Einschwingzeiten<br />
und große Amplituden in Kauf nehmen zu müssen.<br />
Positionierzeiten und Zykluszeiten lassen sich signifikant reduzieren.<br />
Damit ebnet die interne Drehmomentsensorik von Schaeffler den<br />
Weg zu einem wirtschaftlicheren Einsatz der Cobots in der Montageautomation<br />
und bei allen kraftgesteuerten Prozessen.<br />
KRÄFTE ERFASSEN, SCHÄDEN VERHIN<strong>DER</strong>N,<br />
BETRIEBSKOSTEN SENKEN<br />
Mit der Dünnschichtsensorik Sensotect können Kräfte und Momente<br />
an metallischen Oberflächen erfasst werden. Sollen jedoch<br />
Kräfte innerhalb eines Bauteils gemessen werden, muss die<br />
DMS-Struktur auch in das Bauteil eingebracht werden. Genau<br />
das macht der Loadsense-Pin, welcher mit Sensotect ausgerüstet<br />
ist. Der nur 8 mm im Durchmesser kleine Pin wird mit definiertem<br />
Übermaß in das betreffende Bauteil eingepresst. Dieser erfährt<br />
im Betrieb so die gleiche Dehnung wie das umgebende<br />
Material und kann dort auftretende Verformungen beziehungsweise<br />
Kräfte erfassen.<br />
Praktischen Einsatz findet der Loadsense-Pin in Flanschlagern<br />
von Windkraftrotoren. In den Kraftfluss der Lagerverschraubung<br />
positioniert, erfasst er während des Betriebes etwaige<br />
Vorspannkraftverluste, wie sie durch Überlasten entstehen<br />
können. Hintergrund: Die Schraubenvorspannung hat einen<br />
direkten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und<br />
Gebrauchsdauer der Lagerung. Diese Überwachungslösung ersetzt<br />
das Überprüfen und Nachziehen der Schrauben nach fixen<br />
Intervallen und macht bedarfsgerechte Wartungseinsätze mit erheblichen<br />
Kosteneinsparungen möglich. Vielversprechend ist<br />
der Einsatz des Loadsense-Pins zum Beispiel auch in Scherbolzen,<br />
die als Überlastsicherung dienen. Ebenso können mit dem<br />
Loadsense-Pin Belastungen an/in beliebig großen Maschinen<br />
und Maschinenteilen, wie zum Beispiel von Schiffsmotoren erfasst<br />
werden.<br />
Bilder: Schaeffler<br />
www.schaeffler.de<br />
02 In Tretlager von Pedelecs integrierten die<br />
Schaeffler-Entwickler einen bauraumneutralen und<br />
berührungslosen Torquesense-Drehmomentsensor<br />
03 Torquesense-Drehmomentmessmodule in kundenund<br />
anwendungsspezifischer Ausführung<br />
04 Die dehnungsempfindliche PVD-Metallbeschichtung<br />
sowie Steuer- und Signalaufbereitungselektronik von<br />
Sensotect sind direkt auf der Flexspline aufgebracht<br />
<strong>05</strong> Kompakt gebaut: Auch mit der integrierten<br />
Drehmomentsensorik ändert sich die Außenkontur<br />
des Präzisionswellgetriebes RT1-T nicht<br />
06 Mit dem Loadsense-Pin können sogar Betriebsbelastungen<br />
im Bauteilinneren ermittelt werden<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 25
ANTRIEBSTECHNIK<br />
VERTIKAL FÜR MEHR<br />
NACHHALTIGKEIT<br />
Das Thema Ressourceneffizienz mit Blick auf<br />
Nachhaltigkeit und steigende Energie- und<br />
Rohstoffpreise gewinnt auch bei großen<br />
Industriegetrieben zunehmend an Bedeutung.<br />
Ein Anwendungsbereich,<br />
bei dem die Konstruktion<br />
für mehr Effizienz<br />
sorgt, sind vertikale<br />
Antriebsachsen.<br />
Kris Herijgers, Business Development<br />
Manager, Sumitomo Drive Technologies<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Typische Anwendungen mit vertikaler Abtriebswelle sind<br />
Mischer, Pulper, Toaster, Oberflächenbelüfter, Kühltürme<br />
oder Luftkondensatoren. Diese stellen häufig große Herausforderungen<br />
für Getriebe dar, etwa was Schmierung,<br />
Kühlung und Entlüftung betrifft. Zudem wirken in den entsprechenden<br />
Anwendungen hohe äußere Kräfte auf die Welle. Das für<br />
den Prozess notwendige Werkzeug erreicht in der Regel erhebliche<br />
Durchmesser und hängt dabei frei drehend an einer langen<br />
Getriebe-Abtriebswelle. Das Industriegetriebe muss folglich hohe<br />
Torsions-, Axial- und Radialkräfte aufnehmen können.<br />
DREHEN UM 90 GRAD REICHT NICHT AUS<br />
Ein Standardgetriebe, das für horizontale Anwendungen konstruiert<br />
wurde, für vertikale Anwendungen zu nutzen, ist häufig<br />
technisch unvorteilhaft. Entweder wird das Getriebe hinsichtlich<br />
der Kräfte limitiert oder es wird sehr komplex durch zusätzlich<br />
anzubauende Elemente. Auch die Servicefreundlichkeit leidet,<br />
da es nicht möglich ist, eine horizontale Teilfuge des Gehäuses<br />
zu nutzen. Eine horizontale Teilfuge ermöglicht einen leichten<br />
Zugang zu den Innenteilen des Getriebes sogar ohne Ablassen<br />
des Öls. Dies vereinfacht und beschleunigt Reparaturarbeiten<br />
enorm.<br />
Darüber hinaus ist der Aspekt der laufenden Betriebskosten,<br />
der Schonung von Ressourcen und der Nachhaltigkeit nicht aus<br />
dem Auge zu verlieren. Es ist jedoch zu erwarten, dass diese<br />
Gesichtspunkte in Zukunft auch bei Industriegetrieben eine<br />
höhere Bedeutung erlangen. So wie im Drehstrommotoren-<br />
Bereich, wo höhere Effizienzklassen gefordert sind.<br />
KONSTRUIERT FÜR DEN VERTIKALEN EINSATZ<br />
Wie lassen sich nun bei Industriegetrieben mit vertikaler Abtriebswelle<br />
Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit im Blick<br />
behalten? Eine Lösung sind Getriebe, die speziell für diesen<br />
Anwendungsfall konstruiert sind. Vertikale Industriegetriebe<br />
zeichnen sich durch einen vergrößerten Lagerabstand an der<br />
Abtriebswelle im Gussgehäuse aus. Spezielle Schmiersysteme<br />
mit zuverlässiger mechanischer Pumpe machen das Getriebe<br />
perfekt angepasst für die jeweilige Anwendung. Da für die Aufnahme<br />
größerer Lasten keine zusätzlichen Konstruktionselemente erforderlich<br />
sind, entfallen Schnittstellen und Leckage-Risiken.<br />
Durch den standardmäßigen Einbau einer Steigrohr-Lösung<br />
kommt das Getriebeöl nicht in Kontakt mit dem Wellendichtring<br />
der Abtriebswelle – ein Leckage-freier Betrieb wird gewährleistet.<br />
Verschleißfreie Dicht-Systeme für die Antriebswellen stellen<br />
darüber hinaus eine hohe Verfügbarkeit im Betrieb sicher. Es entstehen<br />
keine Leckagen und keine Stillstandzeiten, weil Wellendichtungen<br />
ausgetauscht werden müssen. Ein weiterer Vorteil ist<br />
das abgesenkte Ölniveau kombiniert mit einer mechanischen<br />
Pumpe. Die benötigte Ölmenge bei der Erstbefüllung und bei<br />
jedem Ölwechsel wird erheblich verringert. Ein niedrigeres<br />
26 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
RESSOURCENSCHONUNG STARTET HIER<br />
Wir sehen vertikale Industriegetriebe in vielen Anwendungen als die<br />
perfekte Lösung, um nicht nur die laufenden Betriebskosten zu senken,<br />
sondern auch die Nachhaltigkeitsziele in den Blick zu nehmen. Durch<br />
die besondere Bauweise verbrauchen die Getriebe weniger elektrische<br />
Energie und weniger Schmiermittel.<br />
KRIS HERIJGERS, Business Development Manager, Sumitomo Drive Technologies<br />
Ölniveau verringert auch erheblich die Planschverluste, die sich<br />
durch das kontinuierliche Eintauchen und die Rotation der<br />
Verzahnungsteile ergeben. Man kann davon ausgehen, dass<br />
die Verlustleistung eines Getriebes mit abgesenktem Ölniveau<br />
um ca. fünf Prozent niedriger ist als bei einem konventionellen<br />
Getriebe. Verwendet man dazu noch geschliffene Verzahnungen<br />
mit spezieller Verzahnungsgeometrie und hohem Wirkungsgrad,<br />
ergibt sich ein hoch effizientes Getriebekonzept.<br />
BETRIEBSKOSTEN SENKEN UND<br />
DIE UMWELT SCHONEN<br />
Eine Amortisation für die erhöhte Investition für ein 300 kW-<br />
Getriebe mit erhöhter Effizienz kann nun leicht kalkuliert werden.<br />
Die Amortisationszeit liegt im Bereich von ca. drei bis maximal<br />
fünf Jahren je nach Getriebe-Mehrkosten. Dies berücksichtigt den<br />
erhöhten Wirkungsgrad und somit den geringeren Verbrauch an<br />
elektrischer Energie sowie die geringeren Kosten für Öl-Erstbefüllung<br />
und Ölwechsel.<br />
Die Energie-Bilanz wird noch besser, wenn man berücksichtigt,<br />
dass ein Getriebe mit besserem Wirkungsgrad auch die Ölbadtemperatur<br />
senkt. Die Ölbadtemperatur beeinflusst entscheidend<br />
die Alterung des Öls und die Ölwechselintervalle.<br />
ANWENDUNG BEREITS BEI <strong>DER</strong><br />
ENTWICKLUNG BERÜCKSICHTIGEN<br />
Die Anforderungen an das vertikale Industriegetriebe unterscheiden<br />
sich je nach Anwendung. Mischer-Hersteller bevorzugen etwa<br />
eine technische Lösung, bei der die Lagerung der Getriebe-Abtriebswelle<br />
gleichzeitig die Lagerung der Mischerwelle ist. Dies<br />
vereinfacht die Gesamtkonstruktion, führt jedoch dazu, dass die<br />
Lagerung des Getriebes die äußeren Kräfte kommend von den<br />
Rührorganen übernehmen muss. Je nach Höhe dieser Kräfte werden<br />
unterschiedliche Lagersysteme eingesetzt. Hier ist es von großem<br />
Vorteil, wenn diese Anforderung schon bei der Entwicklung der<br />
Stirnrad- und Kegelstirnradgetriebereihen berücksichtigt wurde,<br />
damit sich technisch unvorteilhafte Adaptionen erübrigen. Die<br />
Abtriebswelle ist bei speziellen Lösungen mit Steigrohr, wie sie<br />
Sumitomo Drive Technologies anbietet, nach unten angeordnet,<br />
was für einen Leckage-freien Betrieb sorgt.<br />
BEISPIEL NASSKÜHLTURM<br />
Bei Nasskühltürmen wird die Abtriebswelle des Kegelstirnrad-<br />
Getriebes in der Regel nach oben ausgeführt und trägt den großen<br />
Lüfter, der zur Kühlung des Prozesswassers dient. Durch diese<br />
Anordnung muss die Abdichtung der Getriebe-Abtriebswelle<br />
besonders beachtet werden. Die beste Lösung ist es, dem Wellendichtring<br />
eine Schleuderscheibe oder eine nachschmierbare<br />
Labyrinth-Dichtung nach außen vorzuschalten. Diese stellt<br />
eine sichere Barriere gegen das Eindringen von Feuchtigkeit dar.<br />
Die Getriebe-Entlüftung muss aus den Kühlturm nach außen gezogen<br />
werden, um der feuchten Umgebung zu entgehen. Neben<br />
den widrigen Umgebungsbedingungen muss das Getriebe teilweise<br />
schwer zu definierenden Kräften durch Unwucht und mögliche<br />
Lüfterbrüche widerstehen und die Abtriebswellenlagerung<br />
muss wie das gesamte Getriebe äußerst robust ausgeführt sein.<br />
01 Das Dicht-System<br />
verhindert das Austreten<br />
von Öl entlang der langsam<br />
laufenden Welle<br />
02 Bei Nasskühltürmen wird die<br />
Abtriebswelle des Kegelstirnrad-Getriebes in der<br />
Regel nach oben ausgeführt und trägt den großen<br />
Lüfter, der zur Kühlung des Prozesswassers dient<br />
Die Gehäusekonstruktion von Vertikal-Getrieben gewährleitet<br />
nicht nur die sichere Krafteinleitung der hohen Axialkräfte des<br />
Lüfters über die Getriebe-Abtriebswellenlagerung und die konzentrisch<br />
angeordneten Montagefüße in das Fundament oder die<br />
Bodenplatte. Die bessere Ressourceneffizienz senkt außerdem die<br />
Betriebskosten und wird den Bedürfnissen einer immer grüner<br />
werdenden Industrie gerecht.<br />
Bilder: Sumitomo<br />
02<br />
www.sumitomodrive.com<br />
01<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 27
ANTRIEBSTECHNIK<br />
BITTE EINMAL GLÄTTEN<br />
UND SCHNEIDEN<br />
Maschinen für die Draht- und Profilindustrie<br />
müssen hochpräzise arbeiten. Denn<br />
Rohstoffe wie Edelstahl, Kupfer oder<br />
Aluminium sind nicht nur kostbar, sondern<br />
auch teuer. Hinzu kommen die Anforderungen<br />
an eine hohe Fertigungsqualität. Der<br />
Antriebstechnik kommt daher eine wesentliche<br />
Rolle zu. Lesen Sie, was Planeten-,<br />
Kegelrad- und Flachgetriebe in Kombination<br />
mit Servo- und Lean-Motoren alles leisten.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Ravni Technologies sitzt im französischen Roche-la-Molière,<br />
etwa 50 km südwestlich von Lyon und hat sich auf die<br />
Entwicklung und Fertigung von Lösungen für die Drahtund<br />
Rohrindustrie spezialisiert. „Diese Anlage richtet,<br />
schneidet und entgratet dünne Röhrchen für die Kältetechnik.<br />
Im Einsatz ist sie bei einem der weltweit größten US-amerikanischen<br />
Kupferunternehmen in New York“, berichtet Lionel Ravni,<br />
Directeur CEO des Unternehmens. Diese kundenspezifische<br />
Anlage ist laut des Geschäftsführers ganz besonders, ist sie doch<br />
die Einzige auf dem Markt, die in der Minute bis zu 100 dieser<br />
dünnen Rohre schneiden und gleichzeitig entgraten kann.<br />
Ravni Technologies exportiert seine Maschinen weltweit. Der<br />
Wettbewerb ist stark, deshalb ist es wichtig, agil und schnell auf<br />
Kundenwünsche reagieren zu können und immer auf dem<br />
neuesten Stand der Technik zu sein. „Die Anforderungen haben<br />
sich im Laufe der Jahre geändert“, sagt Produktmanager Alain<br />
Ravni. „Insbesondere die Ansprüche an Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit<br />
nehmen stetig zu. Immer wichtiger wird dabei auch der<br />
technische Support. Dazu kommt der Wunsch nach einer hohen<br />
Energieeffizienz.“<br />
<strong>DER</strong> SCHLÜSSEL IST DIE ANTRIEBSTECHNIK<br />
Damit sind hohe Anforderungen an die eingesetzten Motoren –<br />
sowohl mit als auch ohne Getriebe – gestellt. Der Maschinenbauer<br />
benötigte für diese Anlage die komplette Antriebstechnik aus<br />
einer Hand, um die Performance zu erhöhen. Deswegen wendeten<br />
sich die Verantwortlichen schon in der Konzeptionsphase an die<br />
Stöber Antriebstechnik. Erwan Chevanse und Fabien Marinier<br />
Claudia Grotzfeld, Marketing, Stöber<br />
Antriebstechnik GmbH + Co. KG, Pforzheim<br />
von Stöber France in Lyon waren die beiden Ansprechpartner bei<br />
diesem Projekt. „Die Anlage benötigt insgesamt 18 angetriebene<br />
Achsen. Dabei sind die Ansprüche an die Motoren ganz verschieden“,<br />
beschreibt Marinier. „Mal geht es um Bauraum, mal<br />
um sehr hohe Präzision, Geschwindigkeit oder Kostenersparnis.“<br />
Die präzise Arbeitsweise spielt eine wichtige Rolle, denn Kupfer<br />
ist ein teures Metall. Damit ist es enorm wichtig, Ausschuss zu<br />
vermeiden.<br />
Das Ausgangsmaterial ist auf einer Spule aufgewickelt. Das Gesamtpaket<br />
mit einem Gewicht von etwa 2,5 t befindet sich auf einer<br />
Wickelstation. Diese rollt das Kupferohr ab und führt es der<br />
nächsten Station zu. Damit dabei keine Spannung entsteht, ist<br />
die Wickelstation ähnlich einer Tänzersteuerung ausgestattet.<br />
„Wir haben hier einen einfachen Lean-Motor der Baureihe LM<br />
DIE ANTRIEBSKOMPONENTEN<br />
LAUFEN RUHIG UND<br />
ÜBERZEUGEN MIT HOHER<br />
LEISTUNGSDICHTE<br />
verbaut“, erläutert Stöber Experte Chevanse. „Dabei kam es lediglich<br />
auf Kostenersparnis und Energieeffizienz an.“<br />
Um das Rohr zu richten, befinden sich in der Maschine<br />
mehrere Anpressrollen. Diese richten den Draht, während der<br />
Förderantrieb das Material kontinuierlich nach vorn schiebt.<br />
„Um ein perfekt gerades Rohr zu erhalten, besitzt die Maschine<br />
horizontale und vertikale Richtrollen“, beschreibt Fabien Marinier.<br />
Kegelradgetriebemotoren mit Schrägverzahnung sorgen dafür,<br />
dass die Anlage das Material präzise transportiert. Die Stöber-<br />
Komponenten laufen ruhig und überzeugen mit hoher Leistungsdichte.<br />
Der Verzahnungswirkungsgrad liegt bei 97 Prozent.<br />
Sie sind dynamisch, leicht und durch die winkelige Übertra-<br />
28 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
gung äußerst kompakt. Sie passen damit auch perfekt in sehr<br />
enge Bauräume, wie das in dieser Anwendung erforderlich ist.<br />
POSITIONIERT AUF DAS HUN<strong>DER</strong>TSTEL GENAU<br />
„Auf dieser Richtstrecke haben wir einen Encoder verbaut, der<br />
die genaue Position des Rohrs erfasst“, berichtet Fabien Marinier.<br />
Die Informationen fließen direkt in die nachfolgende fliegende<br />
Säge, die aus drei parallel angeordneten Sägen besteht. Für das<br />
Trennen des Materials schiebt die Anlage das Material komplett<br />
nach vorn und positioniert dieses auf das Hundertstel genau.<br />
Stöber hat für diese Aufgabe seine Synchron-Servomotoren der<br />
Baureihe EZ verbaut. Die Synchron-Servomotoren sind sehr<br />
kompakt, bieten ein maximales Drehmoment, eine hohe Dynamik<br />
und geringe Drehmomentwelligkeit. Sie sind mechanisch<br />
robust ausgeführt und äußerst zuverlässig bei anspruchsvollen<br />
Anwendungen.<br />
Die drei Schneidmesser senken sich nun auf das Rohr und kappen<br />
die Teilstücke. Anschließend entfernt eine Bürstmaschine<br />
eventuelle Grate. „Genau an dieser Schnittstelle, zwischen<br />
Schneiden und Bürsten, befindet sich der Rohrverteiler der jeweils<br />
zwei Röhrchen pro Sekunde perfekt verteilt und ordnet“, erläutert<br />
Produktmanager Alain Ravni. Dafür sind Antriebe erforderlich, die<br />
schnelle und präzise Bewegungen umsetzen. Eine Wirbelstrommessung<br />
erkennt nach dem Bürsten, ob die geschnittenen Rohre<br />
die geforderte Qualität erfüllen. Beschädigte Bauteile werden<br />
ausgeschleust, fertige und als gut befundenen Stücke fördert die<br />
Anlage in einen Schacht.<br />
Die Anlage stapelt die fertigen Rohrstücke je nach Qualität links<br />
oder rechts der Förderstrecke. „Hier geht es weniger um präzise<br />
Bewegungen als vielmehr um eine kompakte Bauweise der Antriebe.<br />
Sie müssen zudem robust sein“, sagt Stöber-Fachmann<br />
Fabien Marinier. Beides erfüllt der Lean-Motor. Er lässt sich auch<br />
bei hohen Temperaturen einsetzen. Seine Wicklungen halten bis<br />
zu 155 °C aus. Drehzahl und Drehmoment lassen sich stufenlos<br />
vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl bei voller Drehmomentkontrolle<br />
regeln – dabei arbeitet der Lean-Motor komplett ohne<br />
Sensorelemente. „Somit ist nur ein einfach geschirmtes Standard-Leistungskabel<br />
erforderlich“, beschreibt der Experte. Das<br />
reduziert den Aufwand für die Installation deutlich. Und weil we-<br />
01<br />
01 Antriebsregler SI6<br />
mit Lean-Motoren: Der<br />
Motor kommt komplett<br />
ohne Sensorelemente<br />
aus, sodass nur ein<br />
einfach geschirmtes<br />
Standard-Leistungskabel<br />
erforderlich ist<br />
KOMPAKT KONZIPIERT MIT DEM<br />
SENSORLOSEN LEAN-MOTOR<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 29
ANTRIEBSTECHNIK<br />
02<br />
02<br />
03<br />
02 Zum Einsatz kommen u. a.<br />
effiziente Lean-Planeten- und<br />
Kegelradgetriebemotoren sowie<br />
der Lean-Motor, ergänzt um die<br />
kompakten Antriebsregler SI6<br />
04<br />
03 Der Servo-Planetengetriebemotor<br />
PEEZ ist energieeffizient und<br />
mit der typischen hochwertigen<br />
Schrägverzahnung sehr laufruhig<br />
04 Diese kundenspezifische<br />
Richt- und Schneideanlage ist<br />
die einzige Anlage auf dem Markt,<br />
die in der Minute bis zu 100 dünne<br />
Rohre schneiden und gleichzeitig<br />
entgraten kann<br />
04<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
der Sensoren noch Lüfter verbaut sind, ist er auch deutlich robuster.<br />
Mit einem Wirkungsgrad bis zu 96 Prozent erreicht diese Baureihe<br />
die Effizienzklasse IE5.<br />
„Um den Platzbedarf im Schaltschrank zu reduzieren und dadurch<br />
die Kosten zu senken, setzen wir auf die Antriebsregler in<br />
Anreihtechnik der Baureihe SI6“, erläutert Inbetriebnahme-<br />
Ingenieur Romain Forgeron. Diese Antriebsregler eignen sich<br />
unter anderem für hocheffiziente Multiachs-Anwendungen. Die<br />
nur 45 mm schmale, hochdynamische Antriebskomponente<br />
arbeitet auch bei anspruchsvollen Bewegungen unbemerkt und<br />
zuverlässig im Hintergrund. Integriert sind die Funktionen STO<br />
(Safe Torque Off) und SS1 (Safe Stopp 1). In der Baureihe SI6<br />
sind diese nach EN 13849-1 für PL e, Kat. 4 zertifiziert und lassen<br />
sich ohne produktionsunterbrechende Funktionstests nutzen.<br />
Ein einzelner Antriebsregler kann bis zu zwei Achsen regeln.<br />
„Wir haben mehrere SI6 verbaut: Mit zwei Doppelachs- und einem<br />
Einzelachsantrieb können wir zum Beispiel sieben Motoren ansteuern“,<br />
sagt Fabien Marinier. Durch eine Aneinanderreihung<br />
mehrerer dieser Komponenten lässt sich die Anzahl der anzusteuernden<br />
Achsen frei skalieren. Quick DC-Link-Module verbinden<br />
die einzelnen Geräte sehr schnell und komfortabel<br />
miteinander sowie mit ihrem zentralen Versorgungsmodul PS6.<br />
Die hochdynamische Baureihe erreicht kurze Ausregelzeiten<br />
bei schnellen Sollwertänderungen und Lastsprüngen. Über<br />
Profinet kommuniziert die bereits vorhandene Siemens-SPS mit<br />
den Antriebsreglern.<br />
IMMER DAS PASSENDE: VON MOTOREN<br />
BIS HIN ZU ANTRIEBSREGLERN<br />
Romain Forgeron von Ravni ist von der Lösung begeistert. „Stöber<br />
hat uns für alle 18 Achsen der Gesamtanlage die passenden Motoren<br />
bis hin zu den Antriebsreglern geliefert – sowohl für einfache<br />
als auch für komplexe Achsen genauso wie für die Wickelstation.“<br />
Die Antriebsspezialisten unterstützten von der Auswahl der<br />
Komponenten bis zur Inbetriebnahme vor Ort. Die Stöber-<br />
Techniker nahmen letzte Anpassungen vor, um die Fertigungsstraße<br />
noch effizienter zu gestalten. Von der Zusammenarbeit<br />
mit dem Team ist Forgeron überzeugt. „Der Informationsaustausch<br />
lief reibungslos. Wir konnten das Projekt so schneller<br />
vorantreiben. Gab es Schwierigkeiten, ließen diese sich rasch<br />
lösen. So konnte ich mir sogar ein entspanntes Wochenende in<br />
Manhattan gönnen.“<br />
Bilder: Aufmacher Maksym Yemelyanov – stock.adobe.com,<br />
sonstige Stöber Antriebstechnik<br />
www.stoeber.de<br />
30 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
NEUE LINEARMOTOREN-BAUREIHE<br />
Mit der SL 38-Produktfamilie zeigt Dunkermotoren die erste<br />
Baugröße der neuen Linearmotoren-Baureihe Servolinear.<br />
Die Produktfamilie überzeugt mit einer sehr guten Performance<br />
und Flexibilität. Die Kräfte der neuen Linearmotoren reichen bis zu<br />
3.700 N Spitzenkraft bei einer Beschleunigung von mehr als 200 m/s 2 .<br />
Um den vielfältigen Anforderungen unterschiedlicher industrieller<br />
Anwendungsbereiche gerecht zu werden, hat Dunkermotoren<br />
fünf Ausführungen des SL 38 entwickelt. Für raue Umgebungsbedingungen<br />
oder für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie<br />
ist der SL 38 auch als Edelstahlvariante verfügbar. Diese verfügt<br />
über einheitliche Edelstahloberflächen, Sechskant-Verschraubungen,<br />
spezielle Hygiene-Dichtungen und erreicht Schutzklasse IP69K.<br />
Eine Besonderheit aller Varianten ist die optionale Wasserkühlung,<br />
mit der sich die Dauerkräfte der Motoren verdoppeln lassen.<br />
www.dunkermotoren.de<br />
AUSKUNFTSFREUDIGE<br />
KOMPONENTEN ZUR<br />
PROZESSÜBERWACHUNG<br />
Mayr Antriebstechnik bringt<br />
Intelligenz in den Antriebsstrang.<br />
Dafür sorgen zum Beispiel der<br />
Roba-Brake-Checker, der Daten<br />
direkt aus dem Bauteil liefert,<br />
oder die Wellenkupplung<br />
Roba-Drive-Checker. So erfolgt<br />
das Monitoring der Mayr-Sicherheitsbremsen<br />
mithilfe des nachrüstbaren<br />
Moduls Roba-Brake-<br />
Checker, das in die Spannungsversorgung<br />
geklemmt wird. Es<br />
erkennt die Bewegung der<br />
Driving the world<br />
Mit dem StarterSET<br />
schneller zur fertigen Maschine<br />
Ankerscheibe und weiß, in<br />
welchem Zustand sich die<br />
Bremse befindet. Neben der<br />
Kontrolle von Schaltzustand und<br />
kritischer Spulentemperatur ist<br />
auch eine präventive Funktionsüberwachung<br />
auf Verschleiß,<br />
Funktionsreserve und Fehler<br />
möglich. Parallel lässt sich das<br />
Modul nutzen, um einen digitalen<br />
Zwilling ohne zusätzliche<br />
Sensorik aufzubauen und zu<br />
validieren. Die drehmomentmessenden<br />
Wellenkupplungen<br />
Roba-Drive-Checker wiederum<br />
verfügen über integrierte<br />
Sensoren, die Auskunft über den<br />
aktuellen Status des Antriebsstrangs<br />
geben, ohne auf zusätzliche<br />
Messflansche oder weitere<br />
Komponenten angewiesen zu sein.<br />
www.mayr.com<br />
Das Grundpaket – von Anfang bis End-of-Line<br />
Das StarterSET ist das Grundpaket, individuell auf die Maschinengrundanforderung<br />
erweiterbar, flexibel, modular und unab hängig – alles kann und nichts muss. Egal<br />
wofür Sie sich bei SEW-EURODRIVE entscheiden, gut zu wissen, dass die Antriebsund<br />
Automatisierungstechnik komplett mit SEW-Produkten realisiert werden kann<br />
und gleichzeitig Unabhängigkeit bietet.<br />
Ihre Vorteile im Überblick:<br />
• hohe Freiheitsgrade<br />
• vereinfachte Hard- und Softwareauswahl<br />
• vordefinierte Maschinentypen<br />
• Softwarelizenzen als Bundle<br />
• unendlich individuell erweiterbar<br />
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
Frank Springer, Vice President Marketing & Innovation,<br />
Tsubaki Kabelschlepp GmbH, Wenden Gerlingen<br />
MITNEHMERANSCHLUSS FÜR GLEITENDE ENERGIEFÜHRUNGSKETTEN<br />
LANGE LEBENSDAUER UND<br />
EFFIZIENTER BETRIEB<br />
Abrieb, Schwingungen und Vibrationen sind häufige Probleme<br />
beim Gleitbetrieb von Energieführungsketten. Ein am Mitnehmer<br />
montiertes Modul sorgt für Abhilfe und eine längere Lebensdauer<br />
der Energieführung, indem es ein schnelles und kontrolliertes Ablegen<br />
des Obertrums auf dem Untertrum sowie einen kurzen Kettenbahnhof<br />
in der Schubendstellung gewährleistet.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Wenn die freitragende Länge von Energieführungsketten<br />
überschritten ist, werden sie üblicherweise<br />
in einer aufeinander gleitenden Ausführung eingesetzt.<br />
Bei dieser Anordnung ist es zweckmäßig, die<br />
Höhe des Mitnehmeranschlusses herabzusetzen – so lässt sich<br />
bei den langen Verfahrwegen die mechanische Belastung im<br />
Schubbetrieb reduzieren und die Lebensdauer der Systeme<br />
erhöhen. Gleichzeitig erfolgt eine Verlängerung der Energiekette<br />
beziehungsweise des Bogenüberstands. In diesem Fall<br />
werden am Mitnehmeranschluss sogenannte rKR-Glieder eingesetzt,<br />
die durch ihre S-förmige Anordnung eine minimale<br />
Bogenlänge gewährleisten. Auch die Einhaltung des Mindestbiegeradius<br />
der geführten Leitungen wird auf diese Weise in<br />
jeder Position sichergestellt.<br />
VERSCHLEISS DURCH PUNKTUELLE BELASTUNG<br />
Aufgrund des tieferen Mitnehmeranschlusses ergeben sich jedoch<br />
weitere neue Anforderungen, die in der praktischen Gestaltung<br />
dieses Bereichs berücksichtigt werden müssen. Der Hintergrund:<br />
Die Lebensdauer bei gleitenden Energieketten wird in<br />
erster Linie durch den Verschleiß zwischen den Kettenbändern<br />
bestimmt. Moderne Energieführungssysteme sind daher mit<br />
Gleitschuhen aus einem hochabriebfesten Kunststoff ausgestattet.<br />
Allerdings können sich in dem Bereich hinter dem Mitnehmer, der<br />
zuerst in den gleitenden Betrieb geht, trotzdem noch Abriebprobleme<br />
ergeben. Um das zu verhindern, muss die Anbindung<br />
optimiert werden.<br />
Sehr häufig wird ein sogenannter schwenkbarer beziehungsweise<br />
pendelnder Mitnehmeranschluss eingesetzt, um die Energieführung<br />
mittels einer geringen freitragenden Länge möglichst<br />
schnell zum Gleiten zu bringen. Das Resultat ist aber ein Durchhang<br />
der Kette nach dem Mitnehmer, der nur zu einem punktuellen<br />
Kontakt führt. An dieser Stelle setzt der maximale Verschleiß ein<br />
und reduziert die Lebensdauer durch die Punktlast in diesem<br />
Bereich deutlich. Als Abhilfe für diesen Effekt wird häufig ein<br />
Stützblech am Mitnehmer eingesetzt. Trotz des erhöhten konstruktiven<br />
Aufwands hilft diese Maßnahme jedoch nur begrenzt.<br />
32 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
01 Bei aufeinander gleitenden Energieführungen wird oftmals<br />
der Mitnehmeranschluss herabgesetzt, um die mechanische<br />
Belastung der Kette zu verringern; rückwärtige Kettenglieder<br />
gewährleisten zusätzlich eine minimale Bogenlänge und die<br />
Einhaltung des Mindestbiegeradius der geführten Leitungen<br />
Bogenverlängerung tiefer Anschluss<br />
01<br />
MITNEHMERANBINDUNG BEI<br />
FESTGELEGTER ANSCHLUSSHÖHE<br />
Tsubaki Kabelschlepp hat sich mit dieser Problematik intensiv<br />
beschäftigt und mit dem GO-Modul eine Lösung entwickelt, die<br />
einerseits eine minimale Bogenlänge in der Schubendstellung<br />
gewährleistet und andererseits einen reibungslosen Gleitbetrieb<br />
der Energiekette bei geringem Verschleißverhalten insbesondere<br />
im Mitnehmerbereich sicherstellt. Bei dem GO-Modul handelt es<br />
sich um eine standardisierte Anordnung von Kettengliedern, die<br />
speziell für eine optimale Mitnehmeranbindung bei einer festgelegten<br />
Anschlusshöhe konzipiert sind. In der Schubendstellung<br />
sind die Kettenglieder so ausgebildet, dass sie möglichst frühzeitig<br />
in den Führungskanal eintauchen.<br />
ERHÖHTE LEBENSDAUER UND<br />
EFFIZIENTERE ANTRIEBSKRAFT<br />
Die besondere Gestaltung des GO-Moduls sorgt nicht nur für<br />
einen schwingungsfreien Betrieb, sondern verhindert auch den<br />
punktuellen Abrieb der Energieführung aufgrund eines Durchhangs.<br />
Dies wird erreicht, indem das Untertrum der Kette großflächig<br />
in den Führungskanal eintaucht – und zwar in einem sehr<br />
flachen Winkel. Die Belastung durch Abrieb verteilt sich so auf<br />
ein größeres Verschleißvolumen, was die Lebensdauer an dieser<br />
DIE EIGENSCHAFTEN DES MODULS IM ÜBERBLICK<br />
■ geringe Einbauverhältnisse durch optimierte<br />
Länge des Bogenüberstandes<br />
■ Sicherstellung des Mindest-Biegeradius der geführten<br />
Leitungen über den gesamten Verfahrweg hinweg<br />
■ keine Notwendigkeit für ein Stützblech am Mitnehmer,<br />
somit kein konstruktiver Mehraufwand<br />
■ hohe Lebensdauer des Systems durch Optimierung der<br />
Gleitflächen-Anordnung im Bereich des Mitnehmers<br />
■ definierte Krafteinleitung im Schubbetrieb der<br />
Energieführungskette und reduzierte Biegebelastung<br />
Stelle um ein Mehrfaches erhöht. Insbesondere bei hohen Beschleunigungen<br />
und langen Verfahrwegen kommt ein weiterer<br />
Vorteil des GO-Moduls zum Tragen: Durch die spezielle Anordnung<br />
ist ohne zusätzliche Hilfsmaßnahme eine gute Einleitung<br />
der Antriebskraft in Richtung des Obertrums und somit ein minimaler<br />
notwendiger Schub der Kette gewährleistet. Die reduzierte<br />
und fest definierte Mitnehmeranschlusshöhe minimiert zudem<br />
deutlich die Biegebelastung der Energieführung.<br />
ANWENDUNGEN MIT GROSSEN<br />
VERFAHRGESCHWINDIGKEITEN<br />
Aufgrund der deutlich verbesserten Lebensdauer-Eigenschaften<br />
eignet sich das GO-Modul insbesondere bei Anwendungen mit<br />
großen Verfahrgeschwindigkeiten von über 3 m/s und einer hohen<br />
Anzahl an Verfahrzyklen. Praxisrelevante Langzeituntersuchungen<br />
ergaben eine Lebensdauer von bis zu 150.000 Gleitkilometern.<br />
Somit eignet sich das Modul gleichermaßen für Automationssysteme,<br />
Portalroboter und Systemanlagen wie für den Bereich<br />
Krantechnik und Anwendungen rund um die Lager- und Handhabungstechnik.<br />
Das GO-Modul ist für Energieführungsketten der Basic- und<br />
Vario-Line universell in praktisch allen Größen einsetzbar. Die<br />
Bandbreite des Sortiments umfasst dabei Innenhöhen von 26<br />
bis 87 mm bei Baubreiten von 25 bis 800 mm. Die Auslegung<br />
und Dimensionierung der Energieführungsketten mit GO-<br />
Modul können Anwender komplett über das Online-Tool „Online-<br />
Engineer“ vornehmen.<br />
Bilder: Tsubaki Kabelschlepp<br />
www.kabelschlepp.de<br />
rückwärtige<br />
Kettenglieder<br />
(rKR)<br />
Bremsentechnologie 4.0<br />
– jetzt upgraden!<br />
ROBA ® -brake-checker: Permanentes<br />
Bremsen-Monitoring von Schaltzustand,<br />
Temperatur und Verschleiß<br />
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www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 33
KUPFER ALS SCHLÜSSEL ZU MEHR NACHHALTIGKEIT<br />
CO 2<br />
-FUSSABDRUCK<br />
REDUZIEREN<br />
Um die Erderwärmung zu bremsen, muss der CO 2<br />
-Ausstoß weltweit<br />
drastisch reduziert werden. Deutschland hat sich das Ziel gesetzt bis<br />
2030 die Treibhausgasemissionen um 40 Prozent zu verringern (bezogen<br />
auf das Basisjahr 1990). Auf diesem Weg spielt der Rohstoff Kupfer<br />
eine wesentliche Rolle.<br />
W<br />
ie können Unternehmen Energie- und Rohstoffressourcen<br />
möglichst schonend und effizient nutzen?<br />
Wo sind die wichtigsten und erfolgversprechendsten<br />
Stellhebel? Der Kabelhersteller Lapp kam nach<br />
umfangreichen Untersuchungen zu dem Ergebnis, dass die<br />
schädlichen CO 2<br />
-Emissionen am besten bei den eingesetzten<br />
Produkten verringert werden können, da dort das meiste CO 2<br />
gebunden wird. Eine wichtige Rolle spielt dabei der Rohstoff<br />
Kupfer. Daher will das Unternehmen bis 2025 den CO 2<br />
-Fußabdruck<br />
der Produkte reduzieren. Der Grund: Kupfer ist im Durchschnitt<br />
für 88 Prozent des CO 2<br />
-Fußabdrucks in den Produkten<br />
von Lapp verantwortlich. Daher ist Kupfer ein wichtiger Ansatzpunkt,<br />
um dem Einsparziel näher zu kommen.<br />
Allerdings ist ein Verzicht auf Kupfer als Rohstoff derzeit unmöglich,<br />
da kein anderes Material über vergleichbare Eigenschaften<br />
verfügt. Das rote Metall ist nach Silber der zweitbeste Stromleiter<br />
und besitzt eine deutlich bessere Leitfähigkeit als Aluminium.<br />
Maria Dobritzsch, Global CSR Manager, Lapp Holding SE, Stuttgart<br />
Zudem ist Kupfer widerstandsfähiger gegen Hitze, langlebig und<br />
zu 100 Prozent recycelbar.<br />
NACHHALTIGER KUPFEREINSATZ<br />
Nach Berechnungen liegt das Erderwärmungspotential von Kupfer<br />
im Durchschnitt bei 4,1 kg CO 2<br />
e/kg. Dabei muss beim Kupfer die<br />
ganze Entstehungskette von der Gewinnung der Erze, über die<br />
Raffinerie bis zum Verbraucher betrachtet werden. Der höchste<br />
Anteil davon entsteht in den frühen Phasen des Bergbaus, wenn<br />
das Erz im Berg gelöst und im Anschluss daran transportiert und<br />
aufbereitet wird. Eine weitere Herausforderung ist, dass in den<br />
Kupferminen weltweit, beispielsweise in Chile, Peru, China oder<br />
den USA, die Erzgehalte zurückgehen und für die Förderung ein<br />
komplizierterer Prozess mit höherem Energieeinsatz nötig ist.<br />
Parallel wird die Nachfrage nach Kupfer wegen des massiven<br />
Ausbaus an erneuerbaren Energien bis 2040 um 60 Prozent steigen.<br />
Diese Entwicklung ist für Lapp eine große Herausforderung. Einerseits<br />
kann der Kabelhersteller für integrierte Lösungen der Kabel<br />
und Verbindungstechnik auf den Rohstoff Kupfer nicht verzichten,<br />
andererseits wird für den Abbau von Kupfererz eine hohe Menge<br />
an Energie benötigt und auch die Preise werden Prognosen zu Folge<br />
34 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
weiter steigen. Daher sucht das Unternehmen nach innovativen<br />
Wegen, um beim Kupfereinsatz nachhaltiger zu werden.<br />
TRANSPARENZ IN <strong>DER</strong> LIEFERKETTE<br />
EIN VERZICHT AUF KUPFER IST <strong>DER</strong>ZEIT<br />
UNMÖGLICH, DA KEIN AN<strong>DER</strong>ES<br />
MATERIAL ÜBER VERGLEICHBARE<br />
EIGENSCHAFTEN VERFÜGT<br />
Mittlerweile gibt es weltweite Initiativen, die die globale Kupferindustrie<br />
nachhaltiger gestalten wollen. Hier ist auch ein wichtiger<br />
Ansatzpunkt für den Kabelhersteller. Heute beziehen die weltweiten<br />
Produktionsstätten von Lapp das benötigte Kupfer weitestgehend<br />
eigenständig. Zukünftig soll die Beschaffung von Kupfer<br />
strategisch gesteuert werden. In einem ersten Schritt wurde im Jahr<br />
2020 das Projekt Cuprum gestartet. Das große Ziel des Projektes<br />
ist es Transparenz zu schaffen, indem die weltweiten Lieferketten<br />
sichtbar gemacht werden.<br />
NACHHALTIGKEITSSTRATEGIE<br />
DES UNTERNEHMENS<br />
Nachhaltiges Handeln ist Teil der DNA von Lapp.<br />
Im Geschäftsjahr 2020/2021 wurde im Unternehmen<br />
erstmalig eine Wesentlichkeitsmatrix erarbeitet<br />
und dabei fünf Handlungsfelder benannt:<br />
n Produkte und Lösungen nachhaltig gestalten<br />
n Gebäude und Werke ressourcenschonend betreiben<br />
n Kunden weltweit umweltbewusst beliefern<br />
n Portfolio auf nachhaltige Industrien ausrichten<br />
n Natur und Menschen langfristig bewahren<br />
Wichtigste Ansatzpunkte sind das Produkt und der<br />
Herstellungsprozess. Der Kabelhersteller setzt sich für<br />
eine effiziente Nutzung von Rohstoffen sowie den<br />
umweltverträglichen Umgang mit Chemikalien und<br />
Abfällen ein. Alle Lapp Gesellschaften weltweit sind dazu<br />
angehalten, ihre Gebäude und Werke so energieeffizient<br />
wie möglich zu betreiben. Wo immer möglich, beziehen<br />
die Standorte Ökostrom oder betreiben eigene PV-Anlagen.<br />
Auch in der Logistik spielt der Nachhaltigkeitsgedanke<br />
eine wichtige Rolle. Für Kunden gibt es heute schon die<br />
Möglichkeit, Sammelbestellungen aufzugeben. Über<br />
dezentrale Lager werden darüber hinaus Transportwege<br />
minimiert. Um Ressourcen zu sparen, gibt es ein Kreislaufsystem<br />
für Kabeltrommeln.<br />
Außerdem bietet Lapp Produkte speziell für die Solarund<br />
Windenergiebranche sowie für den Schienenverkehr<br />
an und wird diese Aktivitäten in den nächsten Jahren<br />
weiter forcieren. Auch bei der Entwicklung, Herstellung<br />
und den Vertrieb von Ladesystemen für Elektroautos<br />
leistet das Unternehmen einen Beitrag.<br />
Das rote Metall ist nach Silber der zweitbeste Stromleiter und besitzt<br />
eine deutlich bessere Leitfähigkeit als Aluminium<br />
Zukünftig will das Unternehmen bevorzugt ökologisch sauberes<br />
Kupfer einkaufen. Aber der Weg zur nachhaltigen Wertschöpfung<br />
ist kompliziert. Basierend auf den Projektergebnissen wird der<br />
Hersteller seine Einkaufsstrategie ausrichten – von einer dezentralen<br />
zu einer zentralen Beschaffungsorganisation. Trotzdem ist<br />
vorgesehen, dass Kupfer weiterhin von mehreren Bezugsquellen<br />
beschafft wird, denn die Entscheidung für einen Lieferanten<br />
hängt von verschiedenen Faktoren ab: Wo ist der Lieferant angesiedelt?<br />
Wie weit sind die Transportwege? In welcher Verarbeitungsform<br />
wird das Kupfer zur Verfügung gestellt? Es zeigt sich:<br />
Kupfer ist nicht gleich Kupfer.<br />
GEMEINSAME LÖSUNGEN FINDEN<br />
Zurzeit führt der Hersteller Gespräche mit Kupferlieferanten, um<br />
sich einen Überblick zu den CO 2<br />
-Emissionen der verschiedenen<br />
Produkte zu verschaffen. Sobald eine Übersicht zu den aktuellen<br />
Emissionswerten aller bezogenen Kupferprodukte vorliegt, wird<br />
geprüft, ob ein Wechsel hin zu „grünem Kupfer“ möglich ist.<br />
Wichtig ist dabei, den Dialog mit den Lieferanten zu suchen und<br />
gemeinsam an Lösungen zu arbeiten.<br />
Bilder: Aufmacher Parilov – stock.adobe.com; sonstige Lapp<br />
www.lapp.com<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 35
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
Die Panel PCs<br />
werden an die<br />
jeweilige Anwendung<br />
angepasst<br />
PER AUGMENTED REALITY GEHÄUSE UND PANEL PC ERLEBEN<br />
VIRTUELL PLATZIEREN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Mal schnell ausprobieren, ob das Regal aus dem Möbel-Katalog gut<br />
ins eigene Wohnzimmer passt? Dank Augmented Reality (AR) ist<br />
das kein Problem. Auch im B2B-Bereich ermöglicht die Kombination aus<br />
digitaler und realer Welt neue Formen der Produktpräsentation:<br />
Anwender können per Smartphone oder Tablet erleben, wie Panel PCs<br />
an ihren Maschinen aussehen würden.<br />
Das Unternehmen Rose Systemtechnik bietet mit der<br />
Augmented Reality-Anwendung Maschinen- und Anlagenbauern<br />
die Möglichkeit, seine Gehäusesysteme und<br />
Panel PCs virtuell an den eigenen Maschinen zu platzieren.<br />
Potentielle Kunden können die Produkteigenschaften<br />
auf diese Weise schnell und direkt erfassen und sofort auf einem<br />
mobilen Endgerät sehen, wie sich die Gehäuse und HMI-Lösungen<br />
in die eigene Maschine einfügen.<br />
Die Münsteraner Firma Cynapsis Interactive GmbH hat die<br />
AR-Anwendung entwickelt. Für die Nutzung ist lediglich ein<br />
handelsübliches Smartphone oder Tablet erforderlich, mit dem<br />
ein QR-Code gescannt wird. Anschließend öffnet sich im Internet-Browser<br />
des Geräts ein Fenster: In ihm ist das ausgewählte<br />
Produkt von Rose in einer 3D-Ansicht vor dem jeweiligen realen<br />
Hintergrund zu sehen, den die Handy-Kamera in diesem<br />
Moment zeigt. Durch Bewegen des mobilen Endgerätes kann<br />
das virtuelle Produkt beliebig mit der eigenen Maschine kombiniert<br />
werden.<br />
„Das Tool ermöglicht es dem Nutzer, unsere Produkte realistisch<br />
und aus nächster Nähe zu betrachten – so, als wären sie im<br />
selben Raum wie er“, so Katharina Lange, Marketingleiterin bei<br />
Rose Systemtechnik. Zu den AR-Produkten des Gehäuseherstellers<br />
gehören anwendungsspezifische Lösungen sowie das Steuergehäuse<br />
SL 5000 und der Panel PC S-Line Gen.5. Als nächstes<br />
plant das Unternehmen seine Tragarmsysteme als AR-Modelle<br />
anzubieten.<br />
Bild: Rose Systemtechnik<br />
www.rose-systemtechnik.com<br />
36 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
AUSWAHLHILFE SICHERHEITSTECHNIK WEITERENTWICKELT<br />
Die Safety Configuration Library (SCL) ist ein kostenfreies, auf funktionale<br />
Sicherheit zielendes Software-Tool von SEW-Eurodrive, das jetzt um<br />
Schaltschrankgeräte aus dem Movi-C-Baukasten erweitert wurde. SCL<br />
unterstützt bei der Vorauswahl von Antriebskomponenten mit passender<br />
Sicherheitstechnik sowie bei der Entwicklung von Sicherheitskonzepten.<br />
Über die Konfiguration wählen Anwender die Anforderungen an das Konzept<br />
sowie die gewünschten Produkte aus. Jüngster Neuzugang sind Movi-C-<br />
Frequenzumrichter und Controller. Mit jeder Auswahl baut sich sukzessive<br />
das zugehörige Konzeptbild auf, das einen Überblick über das Zusammenspiel<br />
der Komponenten verschafft. Alle Konzepte sind auf ihre grundlegende<br />
Eignung geprüft und erfüllen die Anforderungen des Performance Levels (PLr).<br />
Am Ende der Konfiguration entsteht ein vollständiges Konzeptbild in Form<br />
eines projektspezifischen Ergebnisprotokolls. Es lässt sich als PDF herunterladen<br />
und für weiterführende Abstimmungen mit SEW-Eurodrive nutzen.<br />
www.sew-eurodrive.de<br />
ERWEITERTE VERNETZUNGSOPTIONEN<br />
FÜR SAFETY-APPLIKATIONEN<br />
Eucher stellt Neuerungen<br />
beim Schutztürsystem<br />
MGB2 Modular<br />
vor, das jetzt mit einem<br />
neuen Busmodul für<br />
die Anbindung an das<br />
Busprotokoll EtherCAT<br />
mit FSoE verfügbar ist.<br />
Ebenfalls neu ist das<br />
Schlüsselsystem CKS2.<br />
Für das Türschutzsystem<br />
MGB2 Modular erweitert Eucher die Anzahl an<br />
Feldbusprotokollen über Profinet/ Profisafe und EtherCAT P/<br />
FSoE hinaus. Neu auf dem Markt ist das Busmodul MBM für<br />
den Anschluss am EtherCAT/ FSoE. MGB2 Modular besteht<br />
aus einem Zuhaltemodul, Submodulen für Bedien- und<br />
Anzeigeelemente sowie optionalen Erweiterungsmodulen,<br />
wie etwa MBM für individuelle Anbindungen. Mit CKS2 bietet<br />
Euchner darüber hinaus ein Schlüsselsystem mit integrierter<br />
Auswerteelektronik für den Einbau in Maschinen und Anlagen<br />
an. Es ist auch als Submodul für das Türschließsystem MGB2<br />
Modular verfügbar. Diagnosedaten und Kommunikationsfunktionen<br />
lassen sich wahlweise im Zusammenspiel mit<br />
einem IO-Link Gateway oder über den Feldbus direkt über<br />
das Busmodul MBM bereitstellen.<br />
www.euchner.de<br />
VARIANTENVIELFALT BEI<br />
DREHEINHEITEN GESTEIGERT<br />
Die flachen Dreheinheiten<br />
der ERT-Reihe von Schunk<br />
sind jetzt auch mit der<br />
Echtzeitschnittstelle<br />
Hiperface DSL sowie<br />
optional mit Schutzart<br />
IP54, UL-Zertifizierung<br />
und einer elektrischen<br />
Haltebremse erhältlich.<br />
Die ERT-Dreheinheiten<br />
zeichnen sich durch einen<br />
besonders flachen Aufbau<br />
aus und ermöglichen präzise, hochdynamische rotatorische<br />
Bewegungen. Die neue Baugröße ERT 100 bietet einen Nenndrehmoment<br />
von 16,7 Nm. Über die als Einkabel-Technologie<br />
ausgeführte Geberschnittstelle Hiperface DSL arbeitet das<br />
Wegmesssystem der Drehmodule als absolut messendes<br />
Motor-Feedback-System in Singleturn-Ausführung. Neben<br />
der elektrischen Haltebremse stellt Schunk wahlweise die<br />
erhöhte Schutzart IP54 sowie eine UL-Zertifizierung nach<br />
US-amerikanischen und kanadischen Bestimmungen zur<br />
Verfügung. Dies ermöglicht den Einsatz in der Batteriezellenmontage,<br />
beim Handling von Hairpins sowie als stationärer<br />
Rundschalttisch. Ergänzend steht zur Ermittlung der<br />
Schwenkzeiten das Auslegungstool ERT bereit.<br />
www.schunk.com<br />
26. ENGELSKIRCHENER<br />
KUNSTSTOFF-TECHNOLOGIE-TAGE<br />
am 15. & 16. Juni <strong>2023</strong><br />
„In Chancen denken“<br />
Jetzt Besucherticket<br />
sichern!<br />
www.ektt.de
FLUIDTECHNIK<br />
SCHNELL DEN RICHTIGEN<br />
ANTRIEB FINDEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Elektrozylinder werden in vielen unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt. Dank einer<br />
I/O-Schnittstelle zur präzisen Lagerückmeldung lassen sich unterschiedliche Positionen<br />
genau anfahren. Auch Softstarts und -stopps für einen schonenden Betrieb sind möglich.<br />
Diese Flexibilität und ihre hohe Energieeffizienz machen sie zu beliebten Bauteilen.<br />
Elektrozylinder gibt es in unterschiedlichen Hublängen und<br />
Kräften. Aber welcher Antrieb passt in meine Anwendung?<br />
Um diese Frage zu beantworten, setzen Entwicklungsingenieure<br />
unterschiedliche Prototypen ein, die herauszufinden<br />
sollen mit welcher Konfiguration die gewünschte Bewegung am<br />
besten umgesetzt werden kann.<br />
Linearantriebsexperte Linak unterstützt die Entwicklungsingenieure<br />
dabei den richtigen Elektrozylinder zu bestimmen und<br />
zu parametrieren. Möglich wird das mit der I/O-Schnittstelle, die<br />
der Hersteller zunächst für den Linearaktuator LA36 anbietet. Per<br />
USB-Kabel oder auch über Bluetooth lässt sich der Elektrozylinder<br />
mit einem Computer verbinden und konfigurieren.<br />
UNTERSTÜTZUNG IM ENTWICKLUNGSPROZESS<br />
Wie läuft der übliche Entwicklungsprozess ab und welche Vorteile<br />
bieten sich durch die neue Technik von Linak? Ein Beispiel<br />
einer typischen Anwendung für einen elektrischen Zylinder ist<br />
die Verstellung und Positionierung einer Klappe an einer Maschine,<br />
einem landwirtschaftlichen Gerät oder in einer Produktionsanlage.<br />
Die Aufgabe für den Entwickler ist es unter anderem,<br />
die Positionen exakt zu bestimmen, die der Antrieb anfahren<br />
muss. Außerdem könnte ein sanftes Starten der Bewegung hilfreich<br />
sein.<br />
Nützlich ist eine solche Rampe im Bewegungsablauf, um das<br />
Material zu schonen. Während des Entwicklungsprozesses ergeben<br />
sich noch weitere Aufgaben und Fragen. Eventuell muss der<br />
Antrieb eine Zwischenposition anfahren. Wichtig ist zu wissen,<br />
welche Kräfte notwendig sind und ob der Antrieb bezüglich der<br />
Kräfte richtig dimensioniert ist. Um all diese Fragen zu beantworten,<br />
müsste der Entwicklungsingenieur im klassischen Entwicklungsprozess<br />
unterschiedlich konfigurierte Elektrozylinder einsetzen.<br />
Das ist nicht nur teuer, sondern kostet auch viel Zeit. Zeit, die<br />
während einer Entwicklung besonders wertvoll ist.<br />
38 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
FLUIDTECHNIK<br />
01<br />
02<br />
01 Elektrozylinder mit I/O-Schnittstelle helfen,<br />
den richtigen Antrieb zu bestimmen<br />
02 Die I/O-Antriebe sind in unterschiedlichen<br />
Ausstattungsstufen erhältlich: Über die Software<br />
Actuator Connect lassen sich bestimmte Optionen<br />
auch nachträglich freischalten<br />
MIT I/O-SCHNITTSTELLE ZUM OPTIMALEN<br />
BEWEGUNGSABLAUF<br />
An dieser Stelle setzt Linak mit seiner Lösung an: Mit der neuen<br />
I/O-Schnittstelle lassen sich Elektrozylinder des Anbieters mithilfe<br />
der Software Actuator Connect (AC) einfach und schnell parametrieren.<br />
Möglich sind flexible Steuerungsoptionen, einschließlich<br />
virtueller Begrenzungen und einstellbarer Geschwindigkeiten. Es<br />
ist auch möglich, vordefinierte Positionen über die Software AC<br />
einzustellen und den Antrieb zu diesen Positionen fahren zu lassen.<br />
Auch die Positionsrückmeldungen lassen sich anpassen. Mit all<br />
diesen Möglichkeiten kann der Entwicklungsingenieur die optimalen<br />
Bewegungsabläufe festlegen.<br />
Der I/O-Antrieb bietet unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten.<br />
Diese ermöglichen zahlreiche Optionen für die Steuerung und<br />
Einstellung des Antriebs. Die Funktionalität dieser Ein- und Ausgänge<br />
kann direkt in der Software Actuator Connect angepasst<br />
werden und der Schaltplan wird kontinuierlich aktualisiert. Einige<br />
der Anschlüsse sind für eine bestimmte Funktionalität reserviert –<br />
weitere sechs Anschlüsse können aber kundenspezifisch angepasst<br />
werden und sind für die Einstellung der Nutzung relevant. In der<br />
Software Actuator Connect werden die Ein- und Ausgänge<br />
visualisiert, sodass man schnell erkennen kann, welchem Kabel,<br />
welche Funktion zugeordnet ist. Zum Teil lassen sich die Einund<br />
Ausgänge in der Software individuell anpassen.<br />
POSITIONSRÜCKMELDUNG AUCH<br />
NACH SPANNUNGSVERLUST<br />
Bei vielen Anwendungen ist es wichtig zu wissen, wie weit der<br />
Elektrozylinder ein- oder ausgefahren ist. Eine genaue Positionsrückmeldung<br />
ist in diesem Fall unerlässlich und einer der großen<br />
Vorteile gegenüber Hydraulik oder Pneumatik.<br />
Elektrozylinder von Linak mit I/O-Schnittstelle zeichnen sich<br />
hier besonders aus. Die Positionsrückmeldung basiert auf Impulsen<br />
von magnetischen Hall-Sensoren. Außerdem speichert der Mikrocontroller<br />
des Elektrozylinders die aktuelle Position auf seinem<br />
internen Speicher, sodass nach einem Spannungsverlust die gespeicherte<br />
Position nicht verloren geht und wieder angezeigt<br />
wird. Derselbe Mikrocontroller kann diese Hall-Impulse zum<br />
Beispiel in ein analoges 4-20-mA-Ausgangssignal umwandeln. In<br />
der Vergangenheit wurde dies in der Regel durch ein mechanisches<br />
Potentiometer erreicht – ein Bauteil, das sich mit der Zeit abnutzt<br />
und in Bezug auf Genauigkeit und Hublänge begrenzt ist.<br />
Nachdem alle Parameter für einen perfekten Bewegungsablauf<br />
des Prototypen gefunden wurden, lassen sich diese Einstellungen<br />
in der Software abspeichern und für die Serienproduktion der<br />
Elektrozylinder übertragen. Das heißt, der parametrierte Prototyp<br />
des Elektrozylinders wird als Vorlage genutzt. Linak liefert im<br />
Anschluss in Serie fertig konfigurierte Elektrozylinder mit genau<br />
diesen Einstellungen.<br />
Bilder: Linak<br />
www.linak.de<br />
<strong>DER</strong> I/O-ANTRIEB BIETET<br />
UNTERSCHIEDLICHE<br />
ANSCHLUSSMÖGLICHKEITEN<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 39
FLUIDTECHNIK<br />
CALL FOR PAPERS:<br />
INTERNATIONALE<br />
FLUIDTECHNISCHE<br />
KONFERENZ 2024<br />
Die IFK ist eine der weltweit größten<br />
wissenschaftlichen Konferenzen zur<br />
Fluidtechnik. Sie führt Wissenschaftler und<br />
Industrie in einem internationalen Forum zum<br />
Austausch zusammen. Mehr zu den Themen,<br />
Programm und wie Sie spannende Beiträge<br />
einreichen können, lesen Sie hier.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Das Internationale Fluidtechnische Kolloquium, eine der<br />
weltweit größten wissenschaftlichen Konferenzen zur<br />
Fluidtechnik, führt Wissenschaftler und Industrie in<br />
einem internationalen Forum zum Wissensaustausch<br />
auf dem Gebiet der der fluid-mechatronischen Antriebs-, Steuerung-<br />
und Regelungstechnik zusammen. Das 14. IFK findet<br />
vom 19. bis 21. März 2024 in Dresden statt.<br />
NACHHALTIGE UND UMWELTFREUNDLICHE<br />
TECHNOLOGIEN STEHEN IM FOKUS<br />
Das Motto des 14. IFK lautet „Fluid Power: Sustainable Productivity“,<br />
womit sich die Tagung einer der zentralen Herausforderungen<br />
der heutigen Gesellschaft stellt: Nachhaltige und umweltfreundliche<br />
Technologie ohne Performance-Verlust. Bei der Bewältigung<br />
dieser Aufgabe spielen die enorme Vielfalt an neuartigen fluidtechnischen<br />
Komponenten sowie Antriebs- und Systemarchitekturen<br />
eine ganz entscheidende Rolle.<br />
Am ersten Tag der Veranstaltung widmet sich das Symposium<br />
vor allem grundlagenfokussierten Beiträgen. Die beiden folgenden<br />
Konferenztage bieten einen umfassenden anwendungsund<br />
technologieorientierten Überblick über den neuesten Stand<br />
der Fluidtechnik. In dieser Kombination ist das IFK ein einzigartiges<br />
Forum zum Austausch zwischen universitärer Grundlagenforschung<br />
und anwendungsorientierter Industrieerfahrung.<br />
Eine begleitende Fachausstellung bietet die Möglichkeit, sich<br />
direkt über Produkte zu informieren und mit Herstellern, Forschern<br />
und Anwendern von morgen zu vernetzen.<br />
SPANNENDE WISSENSCHAFTLICHE BEITRÄGE<br />
KÖNNEN AB SOFORT EINGEREICHT WERDEN<br />
Hochwertige und fesselnde wissenschaftliche Beiträge bilden<br />
das Fundament der Konferenz. Alle Interessierten, die ihre<br />
aktuelle wissenschaftliche Arbeit einer breiten Öffentlichkeit<br />
präsentieren wollen, sind dazu eingeladen, einen Beitrag zum<br />
14. IFK zu leisten. Dazu sollte die englische Kurzfassung bis<br />
spätestens zum 18. Juni <strong>2023</strong> online unter www.ifk-dresden.de<br />
eingereicht werden. Dort finden Interessierte die Vorlage zur<br />
Anfertigung von Kurzfassungen.<br />
Das IFK widmet sich praxisbezogenen Themen aus Stationärund<br />
Mobilhydraulik sowie Pneumatik. Es werden detaillierte Betrachtungen<br />
von hydraulischen, pneumatischen, aktorischen<br />
und sensorischen Komponenten sowie von fluidtechnischen<br />
Grundlagen dargeboten. Eine besondere Bedeutung kommt<br />
dabei der Steigerung der Energieeffizienz sowie den Trends wie<br />
Digitalisierung, Virtualisierung und datenbasierte Anwendungen<br />
zu. Auch Beiträge zu Spezialanwendungen der Fluidtechnik<br />
wie Medizin, Robotik und Lebensmittelindustrie sind herzlich<br />
willkommen. Das IFK-Team um Prof. Weber freut sich auf zahlreiche<br />
Teilnahme und viele interessante Beiträge aus allen Kompetenz-<br />
und Anwendungsbereichen der Fluid-Mechatronik!<br />
www.ifk-dresden.de<br />
40 KON_Anzeige_Toss_185x30mm_<strong>2023</strong>_02.indd <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de<br />
1 15.02.<strong>2023</strong> 14:12:25
FLUIDTECHNIK<br />
INDIVIDUALITÄT IM STANDARDMODUL<br />
Fleximod bietet ein<br />
einfaches Konzept zur<br />
Integration anwendungsorientierter<br />
Lösungen für die<br />
Elektro hydraulik. Die<br />
Vorteile der Verfügbarkeit<br />
von Standardlösungen<br />
und die<br />
Individualität von<br />
kunden spezifischen<br />
Lösungen bleiben<br />
dabei gewahrt. Unter<br />
dem Leitgedanken<br />
„Parametrieren statt<br />
Programmieren“<br />
vereinfacht W.E.St. Elektronik den Einstieg in die Umsetzung<br />
kundenspezifischer Funktionen auf Basis einer<br />
Standard-Geräteserie. Dafür hat das Unternehmen das<br />
skriptbasierte Konzept Fleximod entwickelt. Hiermit wird<br />
ein fester Kern der Regelungs anwendung und der hardwarenahen<br />
Funktionen mit einer flexiblen Hülle ergänzt.<br />
Diese ist sehr einfach in der Hand habung und erfordert<br />
kaum Programmierkennt nisse. Die ersten Geräte mit dem<br />
Fleximod-Engine sind die vollständig frei konfigurierbaren<br />
Module DSG-112-U mit Analogaus gängen und DSG-112-P<br />
mit Leistungsendstufe zur direkten Ansteuerung von<br />
Ventilmagneten.<br />
www.w-e-st.de<br />
HYDRAULISCHE BREMSZYLIN<strong>DER</strong> EINFACH<br />
ONLINE KONFIGURIEREN UND BESTELLEN<br />
Die ACE Stoßdämpfer GmbH stellt Konstrukteuren ein<br />
breites Angebot an Online-Konfiguratoren zur Verfügung.<br />
Unter bit.ly/ACEKonfigurator ist es auch möglich, für unterschiedlichste<br />
Anwendungen Ölbremsen und hydraulische<br />
Bremszylinder zu jeder gewünschten Zeit auf der Homepage<br />
von ACE auszulegen und im ACE Online-Shop zu bestellen.<br />
Diese Komponenten finden in zahlreichen industriellen<br />
Anwendungen als praktische Helfer bei der Geschwindigkeitsregulierung<br />
Verwendung.<br />
So bieten sie<br />
zum Beispiel Vorschubkontrolle<br />
beim Sägen<br />
von Metallen und verhindern<br />
den Stickslip-Effekt.<br />
Wie bei<br />
den anderen Konfiguratoren,<br />
die ACE als<br />
Anbieter von Dämpfungslösungen<br />
aller<br />
Art bereits online unter bit.ly/ACEBerechnungen anbietet,<br />
ist auch bei diesem Tool die Bedienung einfach und intuitiv.<br />
Dadurch vollzieht sich der Auswahlprozess mit wenigen Klicks<br />
und in kurzer Zeit. Und dank des angeschlossenen Online-<br />
Shops ist der Bezug des ideal passenden Maschinenelements<br />
im Anschluss an die Auslegung nur einen weiteren Klick<br />
entfernt. Treffen Sie die Experten aus dem Hause ACE vom<br />
27. bis 30.06.<strong>2023</strong> auf der Automatica in Halle 5, Stand 518.<br />
www.ace-ace.com<br />
HOCHBELASTBAR, SICHER UND<br />
RESSOURCENSCHONEND<br />
Nachhaltigkeit<br />
und ein<br />
verantwortungsvoller<br />
Umgang mit<br />
Ressourcen sind<br />
auch bei Roth<br />
Hydraulics das<br />
zentrale Thema.<br />
Vor diesem<br />
Hintergrund<br />
präsentiert der<br />
Spezialist für<br />
Speichertechnik<br />
sein Sortiment an Kolben-, Blasen- und Membranspeichern:<br />
Vom Standard-Membranspeicher bis zu kundenspezifischen<br />
Speicheranlagen mit mehr als 100.000 l Gasvolumen<br />
übernehmen Druckspeicher des Herstellers vielfältige<br />
Aufgaben in Hydraulikanwendungen. Erstmals vorgestellt<br />
wird das Duralock-Gewinde, das bei Berstversuchen Unternehmensangaben<br />
zufolge eine signifikant verbesserte<br />
Belastbarkeit gegenüber Standard-Gewinden vorweise und<br />
somit ein hohes Maß an Sicherheit biete. Zudem ermöglicht<br />
das Duralock-Gewinde schlankere Rohre und soll den<br />
Materialeinsatz je nach Baureihe um bis zu 25 Prozent<br />
reduzieren. Seit über 65 Jahren ist Roth Hydraulics führend<br />
in der Speichertechnik. Mit internationalen Zertifizierungen<br />
und Standorten in Deutschland, China sowie den USA<br />
reagiert der Hersteller flexibel auf Kundenwünsche.<br />
www.roth-hydraulics.de<br />
COG SETZT ZEICHEN:<br />
Werkstoffkompetenz<br />
zum Quadrat.<br />
Präzisions-O-Ringe<br />
aus eigener Entwicklung und Fertigung.<br />
www.COG.de
SPECIAL<br />
SENSORTECHNIK<br />
SPECIAL<br />
42 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL SENSORTECHNIK<br />
MONTIERT<br />
WIE KONSTRUIERT<br />
Der Weg vom Komponenten-Design-In bis<br />
zur Inbetriebnahme einer Maschine sollte<br />
so einfach wie möglich sein. Denn jeder<br />
eingesparte Arbeitsschritt bringt wertvollen<br />
Zeitgewinn – das gilt auch für den<br />
Sensorbereich. Ein Beispiel sind optische<br />
Sensoren, die eine Feinjustierung nach<br />
der Montage überflüssig machen.<br />
Je größer der Zeitdruck, desto kostbarer sind eingesparte<br />
Arbeitsstunden. Das gilt besonders im Maschinenbau<br />
mit seinen teilweise sehr kurzen Lieferfristen. Für Projektmanager<br />
und Konstrukteure ist daher die Suche nach<br />
zeitsparenden Lösungen essenziell. Wo stecken die größten<br />
Zeitfresser zwischen Konstruktion und Inbetriebnahme einer<br />
Maschine oder Anlage? An welchen Stellen lassen sich mit<br />
smarten Lösungen Fehlerquellen ausschalten, Arbeitsschritte<br />
verkürzen und wertvolle Zeit gewinnen? Potenzial steckt in<br />
jedem Schritt von Konstruktionsidee bis Montage. In diesem<br />
Fachartikel werden Beispiele aufgezeigt, wie intelligente<br />
Sensor lösungen zeitraubende Fehler und Frust vermeiden<br />
helfen und Projekte beschleunigen.<br />
MÖGLICHE FEHLERQUELLEN BEI<br />
KONSTRUKTION UND MONTAGE<br />
Für die Objekterkennung wählen Ingenieure gerne Lichtschranken<br />
oder Lichttaster. Diese detektieren in Maschinen<br />
und Anlagen präzise, kontaktlos und mit kurzen Ansprechzeiten.<br />
Damit das wie geplant funktioniert und der Lichtstrahl des<br />
Sensors die richtige Zielregion trifft, hat ein Konstrukteur vorab<br />
einige Hürden zu nehmen: Zuerst konstruiert der Ingenieur in<br />
DANK <strong>DER</strong> AUSGERICHTETEN<br />
OPTISCHEN ACHSE ENTFÄLLT<br />
EINE ZEITINTENSIVE<br />
SENSORAUSRICHTUNG<br />
Markus Imbach,<br />
Produktmanager, Baumer GmbH, Friedberg<br />
der Entwurfsphase im CAD den Strahlverlauf des Sensors.<br />
Hierzu muss er Schielwinkel oder Toleranzen heraussuchen,<br />
interpretieren und konstruieren. Bei der späteren Montage<br />
des Sensors zeigt sich, ob die Konstruktion mit der Realität<br />
übereinstimmt. Neben falscher Interpretation und Übertragung<br />
der Daten können auch produktionsbedingte Toleranzen<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 43
SPECIAL SENSORTECHNIK<br />
Dank der erweiterten MCAD-Daten bietet Baumer neben qTarget eine weitere<br />
Arbeitserleichterung für den Konstrukteur. So können die Daten in einem ersten<br />
Schritt mittels 3D-Vorschau einer einfachen Sichtprüfung unterzogen werden.<br />
Sämtliche Baumer CAD-Modelle stehen in allen gängigen 2D- und 3D-Formaten<br />
zur Verfügung und lassen sich im gewünschten Dateiformat in den verschiedenen<br />
CAD-Systemen importieren. Der Vorteil liegt in den Ressourcen optimierten<br />
Modellen, die um den Faktor 20-100 kleinere Datengröße haben und bei den<br />
Ladezeiten um Faktor 3 bis 6 schneller sind. Zusätzlich enthalten die Modelle<br />
Hilfsgeometrien wie den integrierten Strahlverlauf oder ERP-Daten wie Artikelnummer,<br />
Hersteller etc. Diese MCAD-Modelle stehen nicht nur auf der Baumer-<br />
Website zur Verfügung, sondern können auch auf den Cadenas-Plattformen<br />
3Dfindit und PartSolutions verwendet werden.<br />
MARKUS IMBACH, Produktmanager, Baumer, Friedberg<br />
oder fehlende Daten zu Fehlern führen. Je genauer die Daten mit<br />
der Realität übereinstimmen, desto größer ist die Chance, dass<br />
der Sensor nicht ausgerichtet werden muss. Im letzten Schritt<br />
geht es an die Ausrichtung des Sensors in der Maschine. Der<br />
Sensor muss so montiert sein, dass der Lichtstrahl die Zielregion<br />
exakt trifft. Bei einer Reflexions-Lichtschranke ist dies der gegenüberliegende<br />
Reflektor. Das klingt einfach, kostet in der Praxis<br />
aber Zeit. Denn es kann viele Arbeitsschritte erfordern, bis der<br />
Lichtstrahl richtig ausgerichtet ist.<br />
Ingenieure müssen also nicht mühsam den Strahlverlauf aus<br />
Datenblättern nachzeichnen. Sie übernehmen einfach die gelieferten<br />
Daten – Strahlaustritt, Blindbereich, Erfassungsbereich inkl.<br />
maximaler Abweichung, Empfangsbereich – in ihr CAD-Modell.<br />
Das eliminiert Fehlerquellen und reduziert den Zeitaufwand.<br />
Dank qTarget entsprechen die Strahlverläufe des CAD-Modells<br />
zuverlässig der Realität, was eine zeitsparende Durchgängigkeit<br />
von der Planung bis zur Montage garantiert. Kurz gesagt: Der Sensor<br />
wird montiert wie konstruiert – ohne zusätzliche Ausrichtung.<br />
SPECIAL<br />
SENSORMONTAGE OHNE FEINJUSTIERUNG<br />
Die drei Arbeitsschritte oben lassen sich deutlich abkürzen,<br />
wenn der Strahlverlauf nicht manuell konstruiert werden muss<br />
und der Sensor eine vordefinierte Ausrichtung der optischen<br />
Achse hat – wie bei Sensoren von Baumer. Der Lichtstrahl ist hier<br />
per Design exakt auf die Befestigungslöcher referenziert, sodass<br />
die einzelnen Bauteiltoleranzen aufgehoben werden. Als Ergebnis ist<br />
der Lichtstrahl über die gesamte Sensorserie mit gleichbleibender<br />
Genauigkeit garantiert. Dieses qTarget genannte Merkmal ermöglicht<br />
eine schnelle und einfache Montage ohne Feinjustierung<br />
sowie einen unkomplizierten Sensoraustausch.<br />
Mit der garantierten Ausrichtung der optischen Achse lässt<br />
sich bereits in der Konstruktionsphase Zeit gewinnen. Denn Baumer<br />
liefert bei optischen Sensoren wie O200, O300, O500 sowie<br />
OT300 und OT500 3D CAD-Daten mit integriertem Strahlverlauf.<br />
SENSOREN MIT EINGEBAUTEM ZEITVORTEIL<br />
Ein Praxisbeispiel veranschaulicht den Zeitgewinn dieser smarten<br />
Baumer-Lösung: Ein Anwender aus dem Intralogistikbereich<br />
installiert 14.000 optische Sensoren bei automatisierten Kommissionierungsmodulen.<br />
Dank der ausgerichteten optischen<br />
Achse qTarget kann er auf die Sensorausrichtung verzichten und<br />
spart somit pro Sensor circa fünf Minuten Montagezeit. Der Zeitvorteil<br />
summiert sich bei dieser Menge verbauter Sensoren auf<br />
einen beachtlichen Wert von 1166 eingesparten Arbeitsstunden.<br />
Das entspricht 145 Personentagen. Für den Kunden war dieser<br />
Zeitgewinn ein wichtiges Kriterium für die Wahl der Reflexions-<br />
Lichtschranke O300. Zumal sich qTarget nicht nur bei der Erstmontage<br />
bezahlt macht, sondern auch im laufenden Betrieb.<br />
Denn auch bei dem Austausch von beschädigten Sensoren muss<br />
der neu montierte Ersatz nicht feinjustiert werden. Übrigens:<br />
Analog zu dem integrierten Strahlverlauf für optische<br />
Sensoren stellt Baumer auch für Ultraschallsensoren<br />
3D-CAD-Daten mit der<br />
Schallkeule zur Verfügung.<br />
Der Strahlverlauf ist<br />
Das Resümee: Mit dem Strahlverlauf,<br />
in die 3D-CAD-Daten<br />
der in die 3D-CAD-Daten integriert ist,<br />
integriert: Das erleichtert<br />
und der vordefinierten Ausrichtung<br />
den Weg vom Design-In bis<br />
der optischen Achse (qTarget) liefert<br />
zur Montage, denn<br />
der Sensor lässt sich ohne Baumer eine gute Vorlage für effiziente<br />
Feinjustage einbauen Konstruktion, Fertigung und Betrieb<br />
von Maschinen und Anlagen. Das Baumer<br />
Onebox-Design ermöglicht dabei<br />
volle Flexibilität. Alle Funktionsprinzipien<br />
und Lichtquellen sind in derselben Bauform in<br />
den drei unterschiedlichen Designs Kunststoff, Hygiene sowie<br />
Washdown lieferbar.<br />
Bilder: Baumer<br />
www.baumer.com<br />
44 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL SENSORTECHNIK<br />
HOCHPRÄZISIONSSENSORIK FÜR DIE HALBLEITERINDUSTRIE<br />
In zahlreichen Prozessschritten der Halbleiterindustrie, wie dem Slicing, der Lagebestimmung<br />
beim Waferhandling, der Verkippungsmessung von Wafern und der Positionierung<br />
der Waferstage, wird Hochpräzisionssensorik von Micro-Epsilon eingesetzt. Der Halbleitermaschinenbau<br />
stellt höchste Anforderungen an die eingesetzte Messtechnik, die sich unter<br />
anderem im Vakuum, bei hohen Beschleunigungen und in Magnetfeldern bewähren muss,<br />
dabei aber gleichzeitig hohe Präzision und Stabilität liefern soll. Um Sensoren für derartige<br />
Anforderungen zu fertigen sind besondere Fertigungstechnologien erforderlich. Daher<br />
werden alle Präzisionssensoren und Aktorsysteme in der Micro-Epsilon Unternehmensgruppe<br />
gefertigt. Aufgrund der hohen Ansprüche, die der Sensorproduktion zugrunde<br />
liegen, durchlaufen<br />
alle Sensoren und<br />
Systeme des Herstellers<br />
komplexe Fertigungsund<br />
Prüfprozesse. Die<br />
Fertigung erfolgt unter<br />
anderem im Reinraum,<br />
der definierte Feuchteund<br />
Temperaturwerte<br />
einhalten muss. Im<br />
Einsatz ist auch die<br />
Ultrakurzpuls-Lasertechnologie<br />
sowie rote<br />
und grüne Laser für<br />
enorme Genauigkeit<br />
beim Schweißen.<br />
Über Hochtemperatur-<br />
Vakuum-Lötprozesse<br />
werden hermetisch<br />
dichte Keramik-Metallverbindungen erreicht. Die Bearbeitung mechanischer Präzisionsteile<br />
erfolgt auf modernsten 5-Achs-Maschinen. Umfangreiche Tests sorgen dafür, dass die hohen<br />
Anforderungen an die Standzeiten der Produkte von Micro-Epsilon über den gesamten<br />
Produktlebenszyklus sichergestellt werden. Ein vollständig blasenfreier Verguss bedeutet<br />
ein hervorragendes Vergussergebnis und Langlebigkeit der Bauteile. Zudem ermöglichen<br />
moderne Beschichtungsverfahren einen nahezu vollständigen Auftrag auf zahlreichen<br />
Oberflächen. So wird ein gleichmäßiger Auftrag auch an schwer erreichbaren Stellen wie<br />
Kanten oder Spalten ermöglicht. Die eingesetzten Fertigungsverfahren ermöglichen die<br />
Herstellung von Sensoren, Aktoren und Präzisionsmechaniken mit höchsten Qualitätsanforderungen.<br />
Dadurch können performante, hochpräzise, robuste und individuelle<br />
Applikationslösungen gefertigt werden, die sich in der Optik, im Präzisionsmaschinenbau<br />
sowie in der Elektronik- und Halbleiterproduktion bewähren.<br />
www.micro-epsilon.com<br />
Zielsicher.<br />
Infrarotkameras. Pyrometer. Zubehör. Software.<br />
Berührungslose Temperaturmessung<br />
von -50 °C bis +3000 °C.<br />
Besuchen Sie uns: www.optris.de<br />
Tel: +49 30 500 197-0<br />
Unsere kostengünstigen kurzwelligen und langwelligen<br />
Infrarotkameras mit einem umfangreichen Softwarepaket<br />
sind ideal für industrielle Temperaturmessungen.<br />
Wir bieten technischen Support, um Sie schnell zur<br />
besten Temperaturmesslösung zu führen.<br />
DREHGEBER: START <strong>DER</strong> NEXTGEN-INITIATIVE<br />
Posital hat ein umfangreiches Upgrade seiner<br />
Ixarc-Familie von inkrementalen Drehgebern<br />
vollzogen – und damit eine übergreifende<br />
Nextgen-Initiative gestartet. Die konsequent<br />
überarbeiteten Inkrementalgeber verfügen<br />
über eine neue magnetische Sensortechnologie<br />
und energieeffizientere integrierte Mikrocontroller.<br />
Dabei bleiben sie mechanisch<br />
und elektrisch mit den früheren Modellen<br />
kompatibel, profitieren aber von einem deutlich<br />
geringeren Stromverbrauch. Dies ist ein<br />
wichtiger Aspekt in komplexen Anwendungen,<br />
bei denen mehrere Geräte an das Steuerungssystem<br />
angeschlossen sind. Die aktualisierten Drehgeber sind nur der erste Teil einer Reihe<br />
von Nextgen-Produkten, die Posital im Laufe des Jahres auf den Markt bringen wird. Die<br />
neuen Inkrementalgeber verwenden eine TMR-Sensortechnologie anstelle der Hall-Effekt-<br />
Sensoren, die in den Vorgängermodellen genutzt wurden. TMR-Sensoren bieten eine höhere<br />
magnetische Empfindlichkeit, wodurch sich die Auflösung verbessern lässt. TMR-Sensoren<br />
sind außerdem weniger temperaturempfindlich und energieeffizienter als ihre Vorgänger.<br />
www.posital.de<br />
when temperature matters
SPECIAL SENSORTECHNIK<br />
FAKTENBASIERTE<br />
ENTSCHEIDUNGEN<br />
TREFFEN<br />
Auch an mobile Maschinen werden Anforderungen hinsichtlich der<br />
Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz gestellt. Zur Bewertung ihres<br />
Arbeitsergebnisses und gegebenenfalls zur Erarbeitung von<br />
Optimierungsmaßnahmen werden Prozessdaten benötigt, die die hier<br />
vorgestellte Sensorlösung selbst bei rausten Umgebungsbedingungen liefert.<br />
In den Industrienationen sind mobile Maschinen schon seit<br />
Jahren ein fester Bestandteil des täglichen Arbeitslebens – seien<br />
es Baumaschinen (zum Beispiel Planierraupen oder Bagger),<br />
landwirtschaftliche Maschinen (beispielsweise Traktoren oder<br />
Mähdrescher) oder Maschinen der Intralogistik (Gabelstapler). Die<br />
steigende Prozesskomplexität ebenso wie sich ändernde regulatorische<br />
Vorgaben erhöhen die Anforderungen an mobile<br />
Maschinen beträchtlich. Darüber hinaus wird von ihnen ein<br />
nachhaltigeres Wirtschaften sowie eine verbesserte Nutzung der<br />
Ressourcen verlangt, was zu neuen, innovativen Lösungen führt.<br />
SPECIAL<br />
Dr. Matthias Sachse, Leiter Entwicklung, und<br />
Raoul Scheidhauer, Leiter Vertrieb, beide tätig bei<br />
der Pulsotronic GmbH & Co. KG, Niederdorf<br />
46 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL SENSORTECHNIK<br />
steuer- oder regelbarer Abläufe erfordern eine noch vielfältigere<br />
Erfassung der Prozessdaten. Die dafür notwendige<br />
Sensorik muss genauer, vernetzter und robuster werden.<br />
Zudem wird die Fusion von Sensordaten weiter an<br />
Bedeutung gewinnen.<br />
HÖHERE SICHERHEIT FÜR MASCHINE<br />
UND UMGEBUNG<br />
Mit dem FMCW-Radar trägt Pulsotronic zur Lösung dieser sensorischen<br />
Herausforderungen bei. Die Abkürzung FMCW steht<br />
für frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (frequency modulated<br />
continuous wave radar). Diese Art von Radar sendet kontinuierlich<br />
ein elektromagnetisches Signal mit geringer Leistung<br />
aus, dessen Frequenz mit der Zeit ansteigt. Die Reflexionen des<br />
Signals werden anschließend aufgenommen und analysiert. So<br />
lassen sich die Entfernung und Geschwindigkeit des jeweiligen<br />
Ziels bestimmen. Durch die Verwendung mehrerer Sende- und<br />
Empfangsantennen kann sogar zwischen mehreren Zielen unterschieden<br />
sowie Informationen – beispielsweise Position,<br />
Signalstärke und Geschwindigkeit – über jedes einzelne Ziel<br />
geliefert werden.<br />
In der einfachen Ausbaustufe misst das FMCW-Radar von<br />
Pulsotronic die Entfernung zum nächsten Hindernis. Höhere<br />
Softwareausbaustufen erlauben eine detailliertere Datenerfassung<br />
bis hin zur Arbeitsraumüberwachung mobiler<br />
Maschinen. Die FMCW-Technologie stellt genaue Abstands-,<br />
Geschwindigkeits- und Relativpositionen bereit, sodass die<br />
Maschine in ihrer Nähe befindliche Objekte erkennt, klassifiziert<br />
und entsprechend reagiert. Auf diese Weise reduziert<br />
sich das Risiko von Kollisionen und die Sicherheit der Maschine<br />
und ihrer Umgebung erhöht sich. Das erweist sich<br />
insbesondere in Lagerhäusern und Distributionszentren als<br />
01 Die FMCW-Lösung zeichnet sich durch eine kleine Aufbauhöhe<br />
von 15 mm gepaart mit einem großen Blickwinkel aus<br />
In ihrer Gesamtheit lassen sich die stetig wachsenden Anforderungen<br />
nur durch eine steigende Automatisierung bis hin zur<br />
Autonomie bewältigen. Andernfalls wäre der Maschinenführende<br />
überfordert und würde das langsamste und meist fehleranfälligste<br />
Glied in der Prozesskette darstellen.<br />
Schon heute ermittelt eine Vielzahl von mobilen Maschinen<br />
Informationen wie den Füllstand, Abstand sowie die Geschwindigkeit<br />
und Position und stellt die Daten dann dem Maschinenführenden<br />
zur Verfügung, um eine faktenbasierte Entscheidung<br />
zu ermöglichen. Eine weitere Automatisierung der Arbeitsabläufe<br />
sowie die Einführung schneller, lediglich durch Automation<br />
01<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 47
SPECIAL SENSORTECHNIK<br />
02<br />
02 Darstellung der Datenverarbeitungskette im Sensor<br />
SPECIAL<br />
nützlich, die durch eine überfüllte und sich schnell ändernde<br />
Umgebung gekennzeichnet sind. In ähnlicher Weise lässt sich<br />
das FMCW-Radar in landwirtschaftlichen Maschinen einsetzen,<br />
um Hindernisse und Gefahren zu detektieren. Ferner erhält der<br />
Fahrende und/oder die Maschinenlogik Unterstützung beim Treffen<br />
fundierter Entscheidungen sowie der Vermeidung potenzieller<br />
Unfälle. Als Beispiele im landwirtschaftlichen Umfeld seien<br />
das Rückwärtsfahren, Wenden mit großen Anhängern oder das<br />
Erfassen von Überlandleitungen angeführt.<br />
ZUVERLÄSSIGE DATENVERARBEITUNG<br />
AUCH IN RAUEN UMGEBUNGEN<br />
Mobile Maschinen, wie Gabelstapler und landwirtschaftliche<br />
Maschinen, werden häufig in rauen Umgebungen sowie unter<br />
schwierigen Betriebsbedingungen genutzt. Daher dürfen eisige<br />
Temperaturen, tropische Umgebungen, starke Vibrationen sowie<br />
Stöße und Schmutz die Sensoren nicht beeinträchtigen. An dieser<br />
Stelle bietet die FMCW-Technologie entscheidende Vorteile,<br />
denn sie kommt ohne bewegliche Teile aus. Außerdem widersteht<br />
das FMCW-Radar extremen Temperaturen, Feuchtigkeit<br />
und Vibrationen. Deshalb eignet sich der Sensor bestens für die<br />
ALL ELECTRIC SOCIETY<br />
Innovative Sensortechnik bildet einen entscheidenden<br />
Baustein der digitalen Transformation der Gesellschaft.<br />
Nur auf Basis immer detaillierterer Prozessdaten der im<br />
Einsatz befindlichen Geräte lassen sich Optimierungspotenziale<br />
erkennen und heben. Das trägt unter anderem<br />
zu einer besseren Ressourceneffizienz und der Schonung<br />
der Umwelt bei – ganz im Sinne der All Electric Society.<br />
Das Zukunftsbild der All Electric Society beschreibt eine<br />
Welt, in der regenerativ erzeugte elektrische Energie als<br />
primäre Energieform weltweit in ausreichendem Maße<br />
und vollständig wirtschaftlich zur Verfügung steht.<br />
Grundlage dafür ist die umfassende Elektrifizierung,<br />
Vernetzung und Automatisierung aller Sektoren der<br />
Wirtschaft und Infrastruktur. Mehr Informationen<br />
hierzu finden Sie unter www.pulsotronic.de.<br />
Verwendung in rauen Umgebungen, in denen herkömmliche<br />
Sensoren den Bedingungen nicht standhalten können. Darüber<br />
hinaus funktioniert das FMCW-Radar unabhängig vom vorhandenen<br />
Umgebungslicht. Das Gerät von Pulsotronic zeichnet sich<br />
ferner durch eine geringe Bauhöhe von nur 15 mm aus. Je nach<br />
Material kann es auch hinter Kunststoff verbaut werden, um<br />
spezielle Designanforderungen zu erfüllen. Aufgrund dieser Eigenschaften<br />
lässt sich das FMCW-Radar sowohl in neue ebenso<br />
wie bestehende Maschinen integrieren. Trotz der geringen Bauhöhe<br />
arbeitet der Sensor in einem großen Winkelbereich von ± 60 °.<br />
Die Radartechnologie gilt allgemein als aufwendig in der anwenderspezifischen<br />
Applikation. Pulsotronic setzt an diesem<br />
Punkt an und stellt ein Software-Framework zur Verfügung, das<br />
die individuelle Anpassung durch die Datenaufnahme und -auswertung<br />
unterstützt und beschleunigt. Mit dem Python-basierten<br />
Framework können die aufgezeichneten Daten zusätzlich<br />
durch verschiedene Algorithmen verarbeitet werden. Dieser<br />
vereinfachte „Software-in-the-Loop“-Ansatz erlaubt ein Rapid<br />
Prototyping bis hin zur Einbindung kundenspezifischer Bibliotheken.<br />
Weitere Funktionen – zum Beispiel eine automatische<br />
Kalibrierung oder die Eliminierung von statischen Hindernissen –<br />
tragen ebenfalls zur schnellen Umsetzung von Applikationen bei.<br />
So lässt sich beispielsweise die Überlagerung des Sensorsignals<br />
durch konstruktionsbedingte Blechteile im Erfassungsbereich<br />
des Sensors reduzieren und damit die Notwendigkeit einer<br />
konstruktiven Adaption des Bauraums verhindern.<br />
LEISTUNGSFÄHIGE TECHNOLOGIE<br />
FÜR MOBILE MASCHINEN<br />
Beim FMCW-Radar handelt es sich um eine leistungsfähige<br />
Technologie mit vielen Anwendungsmöglichkeiten in mobilen<br />
Maschinen wie Gabelstaplern oder Landmaschinen. Die Fähigkeiten<br />
des Sensors in den Bereichen Kollisionsvermeidung, Objekterkennung<br />
und Füllstandsmessung machen ihn in Verbindung mit<br />
seiner Robustheit und Energieeffizienz zu einem wertvollen Werkzeug<br />
in der Automatisierung und Prozessdatenaufnahme. In Kombination<br />
mit den anwendungsspezifischen Anpassungen durch<br />
Pulsotronic erweist sich das FMCW-Radar als interessante Option<br />
für alle Unternehmen, die die Effizienz und Leistung ihrer<br />
Maschinen verbessern wollen.<br />
Bilder: Aufmacher bbernard/shutterstock.com, sonstige Pulsotronic<br />
www.pulsotronic.de<br />
48 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL SENSORTECHNIK<br />
DATENSICHERHEIT KOSTENLOS<br />
ÜBER DIE APP<br />
Eine Lösung, die Daten<br />
von Füllstand- oder Drucksensoren<br />
von Vega sichert,<br />
ist die Cloud-Lösung<br />
„Back-up and Restore“.<br />
Mit ihr gehen Einstellungen<br />
und Messwerte nicht<br />
verloren, wenn die Sensoren<br />
ausgetauscht werden.<br />
Kunden des Sensorherstellers können die Software kostenlos<br />
nutzen. Mit ihr ist eine schnelle Wiederherstellung möglich,<br />
damit wertvolle Prozessdaten für die sofortige Inbetriebnahme,<br />
Diagnose oder Prozessanalysen bereitstehen. Zugang zu<br />
diesem Service bieten sowohl die Geräte-DTMs als auch die<br />
Vega-Tools-App. Mit der App lassen sich die Sensoren via<br />
Smartphone oder Tablet direkt ansteuern. Neu ist hier unter<br />
„Gerätebedienung“ die Funktion „Back-up and Restore“. Hinter<br />
den Seriennummern, die beim Anklicken aufgelistet erscheinen,<br />
lassen sich die verfügbaren Back-up-Daten aufrufen und<br />
erneut installieren. So kann man auf sämtliche jemals<br />
erhobene Daten zurückgreifen. Damit steht den Nutzern<br />
unlimitierter Speicherplatz für ihre Daten zur Verfügung.<br />
www.vega.com<br />
TOF-BASIERTES UNIVERSALTALENT<br />
FÜR DIE BEWEGTBIL<strong>DER</strong>FASSUNG<br />
Schmersal stellt eine 3D-<br />
Kamera für die automatisierte<br />
Erfassung von Prozessdaten<br />
in Echtzeit vor. AM-T100 ist<br />
eine ToF-Kamera, die mithilfe<br />
eines Sony Depthsense-<br />
Sensors millimetergenaue<br />
3D-Tiefenbilder erzeugt.<br />
Die Kamera nutzt die<br />
Time-of-Flight-Technik, das heißt, die Laufzeitmessung von<br />
ausgesandten Lichtimpulsen im Infrarotbereich (850 nm), die<br />
an den zu erfassenden Objekten reflektiert werden. Auf diese<br />
Weise wird mit hoher Geschwindigkeit ein 3D-Abbild der<br />
Szene erzeugt, das als Punktewolke vorliegt. Die Bildrate von<br />
bis zu 60 fps ermöglicht den Einsatz in Fertigung, Logistik und<br />
Robotik. Durch IR-Beleuchtung und eine Bildauflösung von<br />
640 × 480 Pixeln erreicht die AM-T100 einen Sichtbereich von<br />
67 ° × 51 ° bei einer Reichweite bis sechs Meter. Die Bilddaten<br />
werden über Genicam zur Verfügung gestellt und können<br />
mit gängiger Bildverarbeitungssoftware verarbeitet werden.<br />
Eine Ethernet-Schnittstelle ermöglicht eine schnelle Datenübertragung<br />
und auch die 24 V-Energieversorgung.<br />
www.schmersal.com<br />
BALGKUPPLUNG MIT INTEGRIERTER SENSORIK<br />
Unter dem Motto „Experience the future today“ präsentierte die R+W Antriebselemente GmbH<br />
auf der Hannover Messe eine neue Baureihe von Kupplungen mit integrierter Sensortechnik.<br />
Künftig wird es neben Lamellen- und Sicherheitskupplungen, Gelenkwellen sowie Flanschen<br />
auch das Standardprodukt, die Balgkupplung, mit integrierter Sensorik geben. Der Unterschied zu<br />
den bisherigen Baureihen mit Sensorik ist die kürzere Bauweise. Neben allen Eigenschaften einer<br />
Serienkupplung dient die intelligente Kupplung zugleich als kabellose Messeinheit. Die integrierte<br />
Sensortechnologie misst dabei zum Beispiel Drehmoment, Drehzahl, Beschleunigung und optional<br />
auch Axialkräfte und Querkräftedirekt aus dem rotierenden Antriebsstrang. Zur Energieversorgung<br />
stehen dabei verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Neben einer Lösung mit wiederaufladbarem Akku oder Induktion ist die<br />
autarke Energieversorgung über Energy Harvesting möglich. Die Sensorik wird hierdurch dauerhaft mit Energie gespeist und<br />
eignet sich besonders für schwer zugänglich Stellen, an denen eine Bestromung nicht möglich ist.<br />
www.rw-kupplungen.de<br />
SICHERE POSITIONSERFASSUNG<br />
FÜR MOBILE MASCHINEN<br />
• Kleinste Safety-Multiturn-Drehgeber<br />
entwickelt für mobile Maschinen<br />
• Schutzart bis IP6K9K<br />
• E1-Zulassung (Kraftfahrtbundesamt)<br />
IVT EXPO <strong>2023</strong>, Halle 11.1, Stand 5<strong>05</strong>6<br />
www.siko-global.com/p/wv3600mr
SPECIAL SENSORTECHNIK<br />
AUTHENTIFIKATION IM PASSENDEN FORMAT<br />
Mit seinem<br />
Zugangsberechtigungssystem<br />
Pitreader Card<br />
Unit stellt Pilz<br />
neue Formate für<br />
die effiziente<br />
Regelung von<br />
Zugangs- und<br />
Zugriffsberechtigungen<br />
vor:<br />
Die RFID-fähigen Karten Pitreader Card und Sticker Pitreader<br />
Sticker können gemeinsam mit oder anstelle des Pitreader<br />
Key Transponderschlüssels eingesetzt werden. Maschinenbediener<br />
erhalten auf dem Transponder ihre individuellen<br />
Berechtigungen und authentifizieren sich damit, um Zugang<br />
zu einer Maschine oder Anlage zu erhalten. Über die<br />
grafische Oberfläche der Softwarelösung Pit Transponder<br />
Managers (PTM) verwaltet der Administrator seine Benutzereinstellungen,<br />
Blockierlisten und Anwenderdaten für die<br />
Transponderschlüssel, -karten oder -sticker. Pitreader Card<br />
Unit kann in Kombination mit der konfigurierbaren Kleinsteuerung<br />
PNOZmulti 2 oder dem Automatisierungssystem<br />
PSS4000 von Pilz effizient für die Regelung der Zugangsberechtigung<br />
und die sichere Betriebsartenwahl genutzt<br />
werden. So trägt die Komplettlösung in verschiedensten<br />
Prozessen zu mehr Safety und Security bei.<br />
www.pilz.com<br />
VIBRATION, SCHOCK UND TEMPERATUR<br />
PARALLEL IM BLICK<br />
Mit dem Condition-Monitoring-Sensor Multi Physics Box – kurz<br />
MPB – präsentiert Sick eine kompakte, für die Zustandskontrolle<br />
konzipierte Sensorlösung, die Vibrationen, Schocks und<br />
Temperaturen zeitgleich überwacht. MPB ist geeignet für<br />
Antriebe, Motoren, Pumpen, Fördersysteme sowie andere<br />
kritische Komponenten, lässt sich flexibel befestigen und über<br />
Sopas und IO-Link parametrieren. Grenzwerte für Vibration,<br />
Schock und Temperatur können individuell angepasst werden.<br />
Für die Überwachung<br />
von Schwellwerten<br />
nach ISO 10816-3<br />
bietet MPB zudem die<br />
Möglichkeit, einen<br />
mehrstufigen Alarm<br />
einzurichten. Parallel<br />
schaffen die Messwerte<br />
der Multi<br />
Physics Box eine valide<br />
Datengrundlage für<br />
Applikationen im Bereich Condition Monitoring. Der MPB10<br />
im Edelstahlgehäuse bis Schutzart IP68 verfügt über zwei<br />
dreiachsig messende Mems-Elemente, mit denen Vibrationen<br />
bis ±8 g und Schocks über 200 g erfasst werden können. Zur<br />
thermischen Überwachung ist der Sensor für Temperaturen<br />
von -40 bis +80 °C spezifiziert.<br />
www.sick.de<br />
HIER KOSTENFREI ZUM E-PAPER ANMELDEN: https://vfm.optin.vuservice.de<br />
IMPRESSUM<br />
erscheint <strong>2023</strong> im 54. Jahrgang,<br />
ISSN 0344-4570 / ISSN E-Paper: 2747-7215<br />
REDAKTION<br />
Chefredakteurin: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke (ni),<br />
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Redaktionsassistenz:<br />
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50 <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> www.derkonstrukteur.de
VORSCHAU<br />
IM NÄCHSTEN HEFT: 06/<strong>2023</strong><br />
ERSCHEINUNGSTERMIN: 06. 06. <strong>2023</strong> • ANZEIGENSCHLUSS: 19. <strong>05</strong>. <strong>2023</strong><br />
01<br />
02<br />
04<br />
03<br />
01 Frequenzumrichter ist nicht gleich Frequenzumrichter:<br />
High-Speed-Umrichter für stationäre<br />
Applikationen stellen eine ganz besondere Nische dar<br />
Bild: Sieb & Meyer<br />
02 In einem Projekt mit den Zielen Mehrwert<br />
durch Digitalisierung und Nachhaltigkeit durch<br />
Energieeffizienz wurde ein neuer Ansatz für die<br />
thermische Getriebeberechnung erarbeitet<br />
Bild: Wittenstein alpha<br />
03 Neu entwickelte Qualitäts- und Sicherheitsstandards<br />
für recycelte Carbonfasern sollen die Akzeptanz des<br />
Materials für Leichtbauanwendungen steigern<br />
Bild: BAM<br />
<strong>DER</strong> DIREKTE WEG<br />
INTERNET:<br />
www.DerKonstrukteur.de<br />
E-PAPER:<br />
digital.derkonstrukteur.de<br />
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04 Mithilfe eines Standard-Formates werden<br />
relevante CAD-Informationen in einem Dokument<br />
zusammengeführt, das sich auf jedem Endgerät<br />
öffnen lässt<br />
Bild: Camtex<br />
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />
www.derkonstrukteur.de <strong>DER</strong> <strong>KONSTRUKTEUR</strong> <strong>2023</strong>/<strong>05</strong> 51
SINCE 1974<br />
MADE TO MEASURE PRESSURE<br />
keller-druck.com/custom-solutions