Der Konstrukteur 01-02/2024
Der Konstrukteur 01-02/2024
Der Konstrukteur 01-02/2024
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<strong>01</strong>-<strong>02</strong><br />
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Carmen Nawrath<br />
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EDITORIAL<br />
POTENZIALE FÜR DIE BIOÖKONOMIE<br />
Plastik, Kosmetik, Medikamente oder Lebensmittel – viele Produkte sind erdölbasiert. Für die<br />
Industrie und ihre Abnehmer stellt Erdöl zudem die wichtigste Rohstoff- und Energiequelle<br />
dar. Doch die Nutzung fossiler Rohstoffe ist eine erhebliche Belastung für unsere Umwelt. Wir<br />
brauchen also dringend Alternativen, die auf nachwachsende Rohstoffe als Basis für Energie<br />
und Produkte setzen. Ein Lösungsansatz ist das Modell der Bioökonomie. Laut Definition<br />
der Bundesregierung umfasst sie die Erzeugung, Erschließung und Nutzung biologischer<br />
Ressourcen, Prozesse und Systeme, um Produkte, Verfahren und Dienstleistungen in allen<br />
wirtschaftlichen Sektoren im Rahmen eines zukunftsfähigen Wirtschaftssystems bereitzustellen.<br />
Doch wie weit sind wir bei diesem Vorhaben und welche Ansätze gibt es für die<br />
BIOÖKONOMIE IST VIEL<br />
MEHR ALS NUR EIN ROH-<br />
UND WERKSTOFFWECHSEL<br />
Industrie? In den vergangenen Jahren wurden<br />
einige neue Lösungen entwickelt. So gibt es<br />
inzwischen Unternehmen, die Produkte aus<br />
Biomasse herstellen, oder die klimaintensive<br />
Rohstoffe wie Stahl durch Holz oder Holzverbundstoffe<br />
ersetzen. Biobasierte Innovationen geben auch dem Maschinen- und Anlagenbau neue<br />
Impulse. Ein gutes Beispiel ist die Entwicklung neuer Kunststoffe auf Basis nachwachsender<br />
Rohstoffe. Hier gibt es vielversprechende Forschungsprojekte, unter anderem am Kunststoff-<br />
Zentrum SKZ (Seite 38). In Kooperation mit der Industrie stehen biobasierte Duroplaste<br />
im Fokus, die künftig als Konstruktionswerkstoff in technisch anspruchsvollen Produkten<br />
Anwendung finden sollen. Ein Lichtblick! Die meisten technischen Produkte stellen jedoch<br />
sehr hohe Anforderungen und die Liste notwendiger Eigenschaften – beispielsweise einer<br />
Energieführungskette, die von Abriebfestigkeit bis Wiederverwertbarkeit reicht – ist lang.<br />
Hier sind biobasierte Kunststoffe nur bedingt eine Alternative.<br />
Ab Seite 34 zeigen wir Ihnen, dass nicht nur der Werkstoff entscheidend ist, sondern<br />
Nach haltigkeit auch bereits in konstruktiven Details stecken kann. Machen wir uns also auf<br />
den Weg zur Bioökonomie, damit der Wandel zu einer nachhaltigeren Industrie gelingt.<br />
Eine inspirierende Lektüre wünscht Ihnen<br />
Ihre<br />
Nicole Steinicke<br />
Chefredakteurin<br />
n.steinicke@vfmz.de
INHALT<br />
06<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
03 Editorial: Wie weit sind wir auf dem Weg<br />
zur Bioökonomie?<br />
06 DER KONSTRUKTEUR persönlich:<br />
Oliver Hofherr, Principal Engineer, Baumer,<br />
Frauenfeld<br />
07 Aktuelles<br />
08 Standpunkt:<br />
Welche Trends erwarten uns in diesem Jahr?<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
14<br />
20<br />
ANTRIEBSTECHNIK<br />
10 TITELSTORY<br />
Endlich – die digitale Kupplung<br />
13 Produktinformationen<br />
14 Wälzlager für extreme Anwendungen<br />
18 Kleinstantriebe – Anspruchsvolle Werkstücke<br />
dynamisch bewegen<br />
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
20 Vollservomaschine steigert die Produktion<br />
22 Bildverarbeitung – Vials sicher inspizieren<br />
24 Linearwegaufnehmer erfassen zuverlässig Positionen<br />
26 Cloudlösungen eröffnen neue Wege<br />
29 Produktinformationen<br />
WERKSTOFF- & VERBINDUNGSTECHNIK<br />
30 Hochleistungspolymere sichern Reinraumprozesse<br />
32 Forschungsprojekt zu duroplastischen Formmassen<br />
33 Produktinformationen<br />
30<br />
4 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL<br />
NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
34 Alternative für den 3D-Druck von Kunststoffteilen<br />
37 Produktinformationen<br />
38 Grüne (Energie-)Führung<br />
40 Kreislauffähige Serienprodukte aus Kunststoff<br />
00<br />
SERVICE<br />
37 Impressum<br />
43 Vorschau<br />
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TITELBILD<br />
Flender GmbH, Bocholt
DR. OLIVER<br />
HOFHERR<br />
hat Mikrosystemtechnik<br />
studiert und arbeitet heute als<br />
Principal Engineer bei Baumer<br />
in Frauenfeld.<br />
Was hat Sie dazu bewegt einen<br />
technischen Beruf zu wählen?<br />
Mich haben schon immer sehr viele unterschiedliche<br />
Fachbereiche und deren Zusammenspiel<br />
interessiert. Ein System ist<br />
sehr viel mehr als die Summe seiner Einzelteile.<br />
Solche emergenten Eigenschaften,<br />
die aus dem genialen Zusammenspiel<br />
der Systemkomponenten hervorgehen<br />
können, wirken auf mich bis heute eine<br />
unbeschreibliche Faszination aus. In der<br />
Technik ist dies allgegenwärtig.<br />
Was macht die Arbeit als Principal<br />
Engineer bei Baumer für Sie besonders?<br />
Die Arbeit ist für mich besonders, da ich<br />
aktiv die Zukunft der Sensorik in der industriellen<br />
Automatisierung mitgestalten<br />
kann. In dieser fachübergreifenden<br />
Position spiele ich eine entscheidende<br />
Rolle bei der Entwicklung innovativer<br />
Lösungen und Technologien, welche die<br />
Produktivität und Effizienz sowohl intern<br />
als auch für unsere Kunden vorantreiben.<br />
Diese faszinierende Aufgabe erfüllt mich<br />
sehr und treibt mich stets an.<br />
Was ist aus Ihrer Sicht die größte<br />
Herausforderung bei der Entwicklung<br />
innovativer Sensorlösungen für die<br />
industrielle Automatisierung?<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Qualität! Diese ist in gewisser Weise<br />
eine emergente Eigenschaft, die aus der<br />
Bewältigung vieler Herausforderungen<br />
hervorgeht.<br />
Was war das spannendste Produkt, an<br />
dessen Entwicklung Sie beteiligt waren?<br />
Aktuell bin ich intensiv an der Entwicklung<br />
einer integrierten Schaltung beteiligt,<br />
welche in millionenfacher Stückzahl in<br />
unseren Sensoren zum Einsatz kommt.<br />
Für einige der Grundfunktionen unserer<br />
Sensoren direkt verantwortlich zu sein, ist<br />
eine spannende Aufgabe und verleiht der<br />
Arbeit eine große Sinnhaftigkeit.<br />
6 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de<br />
DER IDEE GEHÖRT<br />
DIE ZUKUNFT, DER<br />
GEGENWART DIE<br />
PROBLEMLÖSUNG<br />
DR. OLIVER HOFHERR,<br />
PRINCIPAL ENGINEER BEI BAUMER
NEUGART MIT NEUER FÜHRUNGSSTRUKTUR<br />
<strong>Der</strong> Getriebespezialist Neugart mit Hauptsitz im badischen Kippenheim reagiert<br />
auf die Herausforderungen der internationalen Maschinenbaubranche mit<br />
einer Anpassung seiner Führungsstruktur: Das Unternehmen bekommt mit<br />
Swen Herrmann (Bild rechts) und Holger Obergföll (Bild links) erstmals in der fast<br />
hundertjährigen Firmengeschichte zwei Geschäftsführer, die nicht zum Kreis der<br />
Inhaberfamilien gehören. Die Neuaufstellung der Unternehmensleitung bei der<br />
Neugart GmbH greift seit Jahresbeginn 2<strong>02</strong>4. Die neuen Geschäftsführer stammen<br />
dabei aus den eigenen Reihen: Swen Herrmann ist bereits seit 2<strong>01</strong>3 bei Neugart in<br />
verschiedenen Positionen tätig, zuletzt als Geschäftsleiter Business Development. Holger Obergföll kam 2<strong>01</strong>9 als Geschäftsleiter<br />
Supply Chain Management zum Unternehmen. Die bisherigen Geschäftsführer Bernd Neugart (Bild mitte links) und Matthias Herr<br />
(Bild mitte rechts) werden im Zuge der Strukturanpassung künftig in ihrer Hauptfunktion als Inhaber und Geschäftsführende<br />
Gesellschafter der Neugart Holding tätig sein. Die Rolle der Neugart Holding wird damit gestärkt: Sie bildete bisher schon das<br />
strategische Dach für die Neugart Gruppe. Jetzt wird die Neugart Holding verstärkt auf internationaler Ebene die Voraussetzungen<br />
dafür schaffen, dass sich die Unternehmen der Neugart Gruppe angesichts von Digitalisierung und Internationalisierung auch in<br />
Zukunft auf den Weltmärkten erfolgreich behaupten können.<br />
www.neugart.com<br />
ROBOTERDICHTE<br />
STEIGT AUF NEUEN<br />
REKORD<br />
Deutschland zählt zu den<br />
top-automatisierten Volkswirtschaften<br />
weltweit:<br />
Die Roboterdichte stieg im<br />
verarbeitenden Gewerbe auf<br />
415 installierte Industrie-<br />
Roboter pro 10.000 Arbeitnehmer.<br />
Damit rangiert die<br />
deutsche Wirtschaft hinter<br />
Südkorea (1.<strong>01</strong>2 Einheiten)<br />
und Singapur (730 Einheiten)<br />
auf Platz drei. Das sind<br />
Ergebnisse aus dem World<br />
Robotics 2<strong>02</strong>3 Bericht der<br />
International Federation of<br />
Robotics. „Die Roboterdichte<br />
ist eine wichtige Kennzahl,<br />
um den aktuellen Stand der<br />
Automatisierung messbar<br />
zu machen – Regionen und<br />
Länder lassen sich so miteinander<br />
vergleichen“, sagt<br />
Marina Bill, Präsidentin der<br />
International Federation of<br />
Robotics. „Mit 151 Robotern<br />
pro 10.000 Beschäftigte hat<br />
die durchschnittliche Roboterdichte<br />
weltweit einen<br />
historischen Höchststand<br />
erreicht und das Ergebnis von<br />
vor sechs Jahren mehr als<br />
verdoppelt.“<br />
Bild: Pixabay-IFR<br />
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STANDPUNKT<br />
WELCHE TRENDS ERWARTEN<br />
UNS IN DIESEM JAHR?<br />
Das Aufkommen von Technologien mit Künstlicher Intelligenz<br />
(KI) wie der generativen KI erregte im vergangenen Jahr weltweit<br />
Aufmerksamkeit. Doch deren Einsatz steht bei vielen<br />
Unternehmen noch ganz am Anfang und die Frage, wie sie am<br />
besten genutzt werden kann, ist noch lange nicht geklärt. Als<br />
Teil der digitalen Transformation befinden wir uns in einem fortlaufenden<br />
Prozess, der sich unter anderem auf die Robotik und<br />
Automatisierung auswirken wird. Was heißt das konkret und<br />
welche Prognosen lassen sich daraus für dieses Jahr ableiten?<br />
Aus meiner Sicht wird sich mit KI der Fortschritt in der Robotik,<br />
aber auch in der allgemeinen Automatisierung beschleunigen.<br />
Denn KI ermöglicht die Entwicklung von Software deutlich<br />
kostengünstiger, schneller und effektiver. Software ist eine<br />
Schlüsselkomponente der Automatisierung, und mit KI werden<br />
KOLLABORATION, LOGISTIK,<br />
KI UND IT/OT-KONVERGENZ<br />
SIND DIE THEMEN 2<strong>02</strong>4<br />
von Datenanalysen kann so die Prozessqualität optimiert, die<br />
Effizienz erhöht und für mehr Transparenz gesorgt werden.<br />
Ich gehe daher davon aus, dass 2<strong>02</strong>4 datengesteuerte Logistikund<br />
Fertigungssysteme auf dem Vormarsch sein werden.<br />
Richten wir den Blick auf die Branchen, wird die Logistik deutlich<br />
wachsen und damit auch der Einsatz von Robotik. Anfang letzten<br />
Jahres untersuchte Interact Analysis die prognostizierten<br />
Wachstumsraten für Roboterlieferungen in verschiedenen<br />
Branchen, wobei die Logistik herausragend war. Die durchschnittliche<br />
jährliche Wachstumsrate für Cobots liegt damit<br />
bei 46 Prozent für den Zeitraum von 2<strong>02</strong>3 bis 2<strong>02</strong>7. Roboter –<br />
und die intelligente Nutzung von Daten – werden also die gesamte<br />
Wertschöpfungskette revolutionieren, von der Produktion<br />
über die Montage bis hin zur Logistik. Es wird also ein spannendes<br />
Jahr!<br />
Bild: Universal Robots<br />
www.universal-robots.com<br />
MENSCHEN UND MÄRKTE<br />
Softwareentwickler in der Lage sein, maßgeschneiderte und<br />
optimierte Lösungen für verschiedene Aufgaben und Herausforderungen<br />
zu schaffen. Dem gegenüber steht allerdings<br />
die notwendige Expertise im Bereich Automatisierung,<br />
die eine knappe und wertvolle Ressource im gesamten<br />
Prozess bleiben wird.<br />
Darüber hinaus sehe ich in der gemeinsamen<br />
Nutzung von Automatisierungslösungen einen<br />
weiteren Trend. Bisher schafft Robotik-<br />
Software eine digitale Verbindung zwischen<br />
Anwendern und ihren mechanischen<br />
Hilfsmitteln, die über die rein<br />
physische Interaktion hinausgeht.<br />
Neue Softwareentwicklungen<br />
erweitern diese Dimension, indem<br />
sie die Menschen verbinden, die<br />
Roboter nutzen. Im Jahr 2<strong>02</strong>4<br />
werden neue Softwarelösungen<br />
die gemeinsame Nutzung und<br />
Wiederverwendbarkeit von<br />
Automatisierungslösungen<br />
deutlich vereinfachen. Dabei<br />
lassen sich vorhandene Softwarekomponenten,<br />
Schnittstellen<br />
und Algorithmen anwendungsübergreifend<br />
nutzen.<br />
Ein Trend liegt zudem in der<br />
zunehmenden Verschmelzung<br />
von IT und OT. Denn die meisten<br />
Prozesse sind datenbasiert und<br />
prägen schon heute die Landschaft<br />
der Fertigungsindustrie. Unter-suchungen<br />
zeigen, dass die Fertigungsindustrie<br />
bei der Einführung<br />
von Cloud-basierten Softwarediensten<br />
eine Vorreiterrolle einnimmt. Aufgrund<br />
ANDERS BECK,<br />
VICE PRESIDENT FÜR STRATEGIE UND INNOVATION<br />
BEI UNIVERSAL ROBOTS<br />
8 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
WEITERE FÜHRUNGSROLLE FÜR CEO<br />
VON SUMITOMO DRIVE<br />
Florian Butzmann (Bild), CEO von Sumitomo<br />
(SHI) Cyclo Drive Germany und der<br />
zugehörigen SCG-Gruppe, hat am 1. Januar<br />
2<strong>02</strong>4 als CEO parallel Verantwortung für<br />
die Power Transmission & Controls<br />
Division in EMEIA übernommen. Power<br />
Transmission & Controls (PTC) ist der<br />
Geschäftsbereich für Antriebslösungen des<br />
japanischen Maschinenbauunternehmens<br />
Sumitomo Heavy Industries, unter dem die Marke Sumitomo<br />
Drive Technologies läuft. Butzmann tritt bei PTC EMEIA die<br />
Nachfolge von Shaun Dean an, der als Managing Director des<br />
neuen Europa-Standorts von Sumitomo Heavy Industries in<br />
Amstelveen nahe Amsterdam antritt. „Wir wollen die Position<br />
von Sumitomo Drive Technologies als Vorreiter für Antriebslösungen<br />
in der EMEIA-Region weiter stärken. Unser Erfolg liegt<br />
in der Vielfalt unseres Schaffens, von Hightech-Präzisionsmaschinen<br />
bis zu umweltfreundlichen Anlageeinrichtungen“,<br />
unterstreicht Florian Butzmann. Zusätzlich verstärken das<br />
Team des PTC EMEIA Headquarters seit Jahresbeginn Cesare<br />
Savini, CEO der Lafert Group, sowie Adrian Ellam, CEO von<br />
Invertek Drives. Butzmann wird weiterhin vom Standort<br />
Markt Indersdorf in der Nähe von München aus agieren.<br />
www.sumitomodrive.com<br />
CSRD – NACHHALTIGKEIT DOKUMENTIEREN<br />
Noch spielen Nachhaltigkeitsberichte im industriellen<br />
Mittelstand keine große Rolle, denn es sind erst wenige<br />
hundert Firmen, die dieser Berichtspflicht unterworfen sind.<br />
Aufgrund der Corporate Social Responsibility Directive (CSRD)<br />
der EU müssen aber mit dem Geschäftsjahr 2<strong>02</strong>5 in Deutschland<br />
rund 15.000 Unternehmen jährlich ihre Aktivitäten in<br />
Sachen Nachhaltigkeit dokumentieren. Judith Herzog- Kuballa,<br />
VDMA-Nachhaltigkeitsexpertin, widmet sich in der neuen<br />
Folge des Industrie Podcast des<br />
VDMA daher dem Thema „CSRD<br />
und die Folgen – Nachhaltigkeit<br />
wird dokumentiert“. Denn<br />
gemäß den EU-Vorgaben<br />
müssen die Inhalte dieser<br />
Reports anhand einheitlicher<br />
Standards abgearbeitet werden:<br />
von der übergreifenden<br />
Beschreibung der Unternehmensprozesse in Sachen Nachhaltigkeit<br />
bis hin zu Detailfragen wie Kreislaufwirtschaft,<br />
Biodiversität oder auch Personalfragen. Daraus ergeben sich<br />
eine Vielzahl sogenannter Datenpunkte, die beschrieben<br />
werden müssen. <strong>Der</strong> Industrie Podcast des VDMA ist auf<br />
Spotify, Apple Podcast sowie Podigee verfügbar.<br />
Bild: Jürgen Fälchle – stock.adobe.com<br />
www.vdma.org<br />
FLENDER: PLATIN-MEDAILLE FÜR NACHHALTIGKEITSENGAGEMENT<br />
Flender ist von Ecovadis, einem globalen Anbieter von Nachhaltigkeitsratings, mit der Platinmedaille<br />
ausgezeichnet worden. <strong>Der</strong> Antriebsspezialist gehört damit zu den besten ein Prozent der von Ecovadis<br />
bewerteten Unternehmen weltweit. Das Rating folgt auf den Deutschen Nachhaltigkeitspreis, den<br />
Flender im November 2<strong>02</strong>3 erhalten hat. Ecovadis bewertet Unternehmen in puncto Umwelt, Arbeitsund<br />
Menschenrechte, Ethik und nachhaltige Beschaffung. In allen vier Bereichen wurde Flender mit sehr<br />
guten Punktzahlen eingestuft. Grundlage dafür sei ein fortschrittliches Nachhaltigkeitsmanagementsystem<br />
und eine Strategie mit einem ganzheitlichen Engagement für ökologische, soziale und ethische<br />
Belange. Vor allem die Aktivitäten, die Flender im Rahmen seiner Nachhaltigkeitsstrategie auf den Weg<br />
gebracht hat, wurden an vielen Stellen mit der Höchstpunktzahl „hervorragend“ bedacht. Flender hat die Emissionen gemäß<br />
Scope 1 und 2 bereits um 79 Prozent reduziert und will 2030 komplett CO 2<br />
-neutral sein.<br />
www.flender.com<br />
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www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 9
TITELSTORY<br />
ANTRIEBSTECHNIK<br />
ENDLICH. DIE DIGITALE KUPPLUNG.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Weltweit leisten Kupplungen ihren unermüdlichen Dienst so gut, dass sie<br />
oft einfach vergessen werden, bis ihre Elastomere versagen und es zu<br />
einem ungeplanten Stillstand kommt. Dann steht die Anlage so lange,<br />
bis die Kupplung wieder instandgesetzt ist, was – in Ermangelung der<br />
richtigen Ersatzteile – schon mal dauern kann. Diese Situation – so verspricht<br />
Flender – gehört ab sofort der Vergangenheit an.<br />
Benedikt Lipphard, Industry Management Marine,<br />
Oil & Gas, Flender GmbH, Bocholt<br />
10 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
Fast überall werden elastische Kupplungen eingesetzt. Ein<br />
Beispiel sind die tausenden Pumpen, die sich weltweit in<br />
Betrieb befinden. Zur Sicherung der laufenden Prozesse in<br />
kritischen Applikationen und in Unkenntnis des Kupplungszustands<br />
werden die Kupplungen oft turnusmäßigen Prüfungen<br />
oder sogar Elastomer-Wechseln unterzogen, die aufgrund<br />
ihres Zustands noch gar nicht nötig wären. Diese Maßnahmen<br />
bedeuten Stillstände, kosten Zeit und Geld. Darüber hinaus<br />
werden wertvolle Rohstoffe verschwendet.<br />
WIE FUNKTIONIERT DER DIGITALE<br />
KUPPLUNGSSENSOR?<br />
Die semi-elastischen Flender-Kupplungen N-Eupex und Rupex<br />
bestehen jeweils im Wesentlichen aus zwei Nabenteilen, die<br />
mittels Elastomeren die Abtriebswelle des Motors mit der Antriebswelle<br />
des Getriebes beziehungsweise der Arbeitsmaschine<br />
verbinden. Die Drehmomentübertragung erfolgt über Elastomerpakete,<br />
die gleichzeitig für den Ausgleich von Wellenverlagerungen<br />
sorgen, indem sie sich unter Last verformen. Im Laufe der<br />
Zeit entsteht durch diese Verformung abrasiver Verschleiß, der<br />
dazu führt, dass sich die Verdreh-Positionen der beiden Kupplungs<br />
teile zueinander verändern.<br />
<strong>Der</strong> Sensor AIQ Detect überwacht diese zunehmende Veränderung<br />
durch Magnetfelderfassung permanent bei jeder Kupplungsumdrehung<br />
und misst gleichzeitig die Drehzahl und Drehrichtung.<br />
Hierfür werden in die beiden Kupplungshälften exakt<br />
gegenüber Bohrungen zur Aufnahme von Magneten eingebracht.<br />
Mit wachsendem Verschleiß nimmt die Verdreh-Verlagerung der<br />
beiden Magnete zu, die von AIQ Detect elektronisch erfasst und<br />
ausgewertet werden. Durch den Einsatz präziser Messtechnik in<br />
Kombination mit einer smarten Auswertung, funktioniert dieses<br />
System äußerst sicher und stabil.<br />
WIE ERHÄLT MAN DIE MESSINFORMATION?<br />
<strong>Der</strong> AIQ Detect bietet verschiedene Möglichkeiten sich über den<br />
Zustand der Kupplung zu informieren oder die Drehzahl und<br />
Drehrichtung zu erfassen.<br />
Eine einfache Sichtkontrolle reicht zunächst aus, um den Zustand<br />
der Kupplung darzustellen. Ein LED-Lichtband gibt hierfür<br />
die entsprechenden Farbsignale (Ampelfarben). Ein Blick während<br />
eines Rundgangs durch die Produktionsanlage unter den<br />
Kupplungseingriffschutz und schon erhält man mithilfe des sehr<br />
hellen LED-Lichts ein visuelles Feedback über den Verschleißzustand<br />
der Elastomere. Ein grünes Licht zeigt einen guten Zustand<br />
VORTEILE DES AIQ DETECT<br />
kontinuierliche Verschleißüberwachung: AIQ Detect<br />
bietet eine Echtzeitüberwachung des Kupplungsverschleißes,<br />
um Probleme frühzeitig zu erkennen.<br />
Kupplungsstatus auf einen Blick: Mit dem Sensor<br />
haben Betreiber den Status ihrer Kupplungen stets im<br />
Blick, wodurch sie rechtzeitig handeln können.<br />
verhindert Anlagenausfälle: AIQ Detect gewährleistet<br />
maximale Betriebssicherheit, da potenzielle Ausfälle<br />
frühzeitig erkannt und vermieden werden.<br />
unterstützt Service und Instandhaltung: <strong>Der</strong> Kupplungssensor<br />
erleichtert die Arbeit des Instandhaltungsteams<br />
und der Servicekräfte erheblich.<br />
Abfallreduzierung: AIQ Detect ermöglicht den<br />
Austausch von Elastomeren nur bei Bedarf, was nicht<br />
nur die Umwelt schont, sondern auch Kosten reduziert.<br />
Flexibilität und Komfort in der Anwendung:<br />
Die Installation und Anwendung der digitalen<br />
Kupplung ist unkompliziert und flexibel an<br />
verschiedene Anlagen anpassbar.<br />
keine jährliche Prüfung der Elastomere notwendig:<br />
AIQ Detect eliminiert die Notwendigkeit für jährliche<br />
Elastomer-Prüfungen und spart somit Zeit und Geld.<br />
der Elastomere und der Kupplung. Ein gelbes Licht weist den Betreiber<br />
darauf hin, die Elastomere bei der nächsten Abstellung<br />
auszutauschen und ein rotes Licht ist eine kritische Warnung mit<br />
der Empfehlung den Antriebsstrang schnellstmöglich abzustellen,<br />
um kritische Schäden und ungeplante Ausfälle zu vermeiden.<br />
Wer die Signale lieber in seiner Leitwarte sehen und erfassen<br />
möchte, kann den Analogausgang und die beiden Digitalausgänge<br />
für seine SPS-Steuerung verwenden. Das Besondere ist hier,<br />
dass die erfassten Daten ganz bei dem Betreiber verbleiben.<br />
Dieser hat die Möglichkeit, die Signale mithilfe einer Bluetooth-<br />
Verbindung und einer Smartphone-App zu konfigurieren. Ein<br />
Beispiel: <strong>Der</strong> Verschleiß wird über das analoge 4–20 mA-Signal<br />
ausgegeben. <strong>Der</strong> Betreiber möchte aber die Drehzahl analog und<br />
nicht digital ausgegeben haben. Ein paar einfache Klicks genügen<br />
und schon ist die Sensorausgabe auf die individuellen<br />
Bedürfnisse angepasst. Zusätzlich kann der Kupplungszustand<br />
jederzeit in der Smartphone-App abgerufen werden. Benötigt<br />
Das System ist einfach und funktioniert fast überall.<br />
Es lässt sich flexibel anpassen und gibt neben dem<br />
Zustand auch die Drehzahl und Drehrichtung aus – für<br />
viele Anlagenbetreiber oft eine wichtige Information.<br />
Durch die Retrofit-Funktion ist zudem auch ein problemloses<br />
Nachrüsten bestehender Kupplungen möglich.<br />
Das spart vor allem Zeit und Geld.<br />
BENEDIKT LIPPHARD, Industry Management Marine,<br />
Oil & Gas, Flender GmbH, Bocholt<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 11
ANTRIEBSTECHNIK<br />
<strong>01</strong> Die kontinuierliche und dauerhafte Überwachung der<br />
Kupplung mit AIQ Detect vermeidet ungeplante Ausfälle,<br />
erhöht die Betriebssicherheit und bietet somit die Basis für<br />
eine zustandsabhängige Wartung<br />
<strong>02</strong> <strong>Der</strong> Sensor überwacht den Verschleiß der Elastomere<br />
durch eine permanente Magnetfelderfassung und misst<br />
gleichzeitig die Drehzahl und Drehrichtung<br />
03 Ein kurzer Blick während eines Rundgangs durch die<br />
Produktionsanlage genügt, denn mithilfe des LED-Lichts<br />
erhält der Betreiber sofort ein visuelles Feedback über den<br />
Verschleißzustand der Elastomere<br />
<strong>01</strong><br />
werden hier lediglich ein Smartphone und eine Bluetooth-<br />
Verbindung. In der Nähe des Antriebs verbindet sich diese automatisch<br />
mit dem AIQ Detect und zeigt den aktuellen Zustand der<br />
betreffenden Elastomere, die aktuelle Drehzahl und die Drehrichtung<br />
des Systems. Die App gibt so einen schnellen und einfachen<br />
Überblick über den Kupplungszustand. <strong>Der</strong> Anwender hat<br />
außerdem die Möglichkeit in Zukunft Firmware-Upgrades durchzuführen<br />
oder die Konfiguration anzupassen.<br />
WER PROFITIERT VON DER BEDARFS-<br />
ORIENTIERTEN INSTANDHALTUNG?<br />
AIQ Detect ist für fast alle N-Eupex- und Rupex-Kupplungen geeignet.<br />
Es können alle Anwender semi-elastischer Flender-Kupplungen<br />
von den Vorteilen des AIQ Detects profitieren, denn es gibt<br />
auch einen Retrofit-Kit für den Sensor. Er kann also problemlos an<br />
den vielen Kupplungen nachgerüstet werden, die sich bereits<br />
weltweit im Einsatz befinden. Dabei profitieren alle Personen von<br />
TITELSTORY<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
<strong>02</strong><br />
03<br />
dem Sensor, die mit Instandhaltung beschäftigt sind. Eine aufwendige,<br />
regelmäßige Sichtprüfung der Kupplung entfällt. Ein Abstellen<br />
des Antriebsstrangs und eine Demontage von Anbauteilen<br />
und des Kupplungseingriffschutzes ist nicht mehr erforderlich.<br />
Trotzdem erhält der Betreiber regelmäßig einen zuverlässigen<br />
Überblick über den Kupplungszustand basierend auf gemessenen<br />
Werten. So spart er Zeit, Kosten und wertvolle Ressourcen.<br />
IST EINE NACHRÜSTUNG DES<br />
SYSTEMS MÖGLICH?<br />
Ja. Hierfür wird eine Bohrung pro Kupplungshälfte an einer<br />
bestimmten Position eingebracht. Ein im Nachrüst-Kit mitgelieferter<br />
Sticker dient hierfür als Schablone. Darüber hinaus stellt<br />
Flender die Schablone auch zum Download bereit. Für die Retrofit-Lösung<br />
bietet Flender einen speziellen Bohrer an, der die<br />
Nachrüstung sehr einfach macht. Dieser Spezialbohrer verhindert<br />
dabei ein zu tiefes Bohren. Anschließend werden die sehr starken<br />
Magnete eingesetzt. Ein Kleben ist nicht notwendig und auch die<br />
Wuchtung der Kupplung wird nicht beeinflusst. Es muss nur noch<br />
der Sensor montiert und die Spannungsversorgung hergestellt<br />
werden und schon nimmt der AIQ Detect seine Arbeit auf.<br />
Bilder: Flender<br />
EINE HOHE VERFÜGBARKEIT<br />
IST UND BLEIBT FÜR ANLAGEN-<br />
BETREIBER OBERSTES ZIEL<br />
www.flender.com<br />
12 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
WEITER VERBESSERTE DREHGEBERGENERATION AM START<br />
Die magnetischen Ixarc-Absolutdrehgeber von Posital sind jetzt mit SSI-Schnittstelle<br />
erhältlich, um Sensoren über Punkt-zu-Punkt-Verdrahtungssysteme direkt<br />
mit digitalen SPSen oder Mikrocontrollern zu verbinden. Wie alle Ixarc-Drehgeber-Modelle,<br />
die im Rahmen der Nextgen-Initiative von Posital technologisch<br />
auf das nächste Level gebracht wurden, verfügen auch die neuen Absolutwertgeber<br />
über TMR-Sensoren zur Messung der Winkelposition bei einer Umdrehung. Sie<br />
sind stabiler, weniger temperaturempfindlich und reagieren besser auf kleine<br />
Änderungen im Magnetfeld als Hall-Sensoren. Folge ist eine verbesserte Auslösung<br />
bis 18 Bit. Außerdem unterstützt einer neuer ASIC die batterielose Umdrehungszählung in Multiturn-Varianten. Sobald<br />
die Drehgeberwelle eine Umdrehung vollendet, liefert ein verbundener Wiegand-Sensor sowohl einen Signalimpuls als auch<br />
elektrischen Strom, um die Zählerschaltung im ASIC zu versorgen. Mit diesem energieautarken System wird jede Wellenumdrehung<br />
in einem nichtflüchtigen Speicher genau aufgezeichnet – auch bei nicht verfügbarer Stromversorgung. Zudem sind<br />
die Ixarc-Absolutwertgeber mit seitlich am Gehäuse angeordneten Steckern oder Kabeleinführungen verfügbar. Eine weitere<br />
Option bieten Kabeleinführungen, die im Winkel von 45° zur Wellenachse angeordnet sind.<br />
www.posital.de<br />
ALTERNATIVE ZUM<br />
PNEUMATISCHEN AKTUATOR<br />
Die Linearantriebe der<br />
SVTL-Serie von Servotecnica<br />
eignen sich für<br />
vollautomatisierte<br />
Sortierprozesse etwa in<br />
den Bereichen Logistik<br />
und Verpackung – auch in<br />
anspruchsvollen Branchen<br />
wie Lebensmittelindustrie,<br />
Chemie oder Abfallwirtschaft kommen sie zum Einsatz. Zur<br />
Auswahl stehen die beiden Baureihen SVTL S und SVTL I,<br />
letztere mit eingebauter SPS und Modbus-RTU-Schnittstelle.<br />
Sie stellen ein Alternative zum pneumatischen Aktuator dar:<br />
Dank ihrer kompakten Bauweise passen sie auch in kleine<br />
Räume, wie sie für einen Pneumatikzylinder üblich sind.<br />
Die Serie SVTL basiert auf einem bürstenlosen Direktantrieb.<br />
Die lineare Bewegung wird durch die Spule im Inneren des<br />
Antriebs und durch Magnete in der Stange erzeugt. <strong>Der</strong><br />
Miniatur-Linearmotor besteht aus einer dreiphasigen<br />
Niederspannungswicklung, einem integrierten Sin/Cos<br />
1-Vpp-Geber und einer Spindel aus Edelstahl (AISI 304).<br />
Die Länge der Spindel respektive des Schafts kann je nach<br />
Anwendung und magnetischer Teilung angepasst werden. Es<br />
sind Ausführungen mit radialem oder axialem Kabelausgang<br />
erhältlich. Eine Linearführung und eine Haltebremse stehen<br />
außerdem als Optionen zur Verfügung.<br />
www.servotecnica.de<br />
STAND-ALONE-VARIANTE FÜR<br />
HOCHGESCHWINDIGKEITSANWENDUNGEN<br />
<strong>Der</strong> SD4S von Sieb & Meyer<br />
ist die Stand-Alone-<br />
Variante der neuen<br />
Produktgeneration SD4x.<br />
Die aktuell kleinste<br />
Baugröße mit einer<br />
Leistung von 300 W bei<br />
50 VAC beziehungsweise<br />
800 W bei 230 VAC hat<br />
das Unternehmen mit<br />
einer Baubreite von 40 mm realisiert. Auch das mit 400 VAC<br />
versorgte Gerät mit einer Leistung von 6 kW kommt mit<br />
einer Breite von 80 mm aus. Regelungsseitig ermöglicht der<br />
SD4S den Betrieb von geberlosen Asynchron,- Synchron- und<br />
IPM-Motoren bis zu einer Drehfeldfrequenz von 4.000 Hz<br />
(240.000 U/min). Da speziell bei Motoren und Spindeln mit<br />
kleinerer Leistung die nötige Isolationsfestigkeit in den<br />
Motoren oft nicht erbracht werden kann, bietet der SD4S eine<br />
galvanische Trennung des Thermokontaktes. Zudem verfügt er<br />
über parametrierbare digitale Messsystem-Schnittstellen wie<br />
Biss-C, EnDat 2.2, TTL und Hall. Ein Webserver ermöglicht es<br />
dem Anwender, Basis-Geräteinformationen ohne zusätzliche<br />
Parametriersoftware abzurufen. Durch die integrierte Echtzeituhr<br />
lassen sich Fehler sowie Wechselwirkungen mit externen<br />
Ereignissen und Prozessen exakt analysieren. Die Parametrierung<br />
erfolgt über eine Standard-Ethernet-Schnittstelle.<br />
www.sieb-meyer.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
WÄLZLAGER FÜR EXTREME ANWENDUNGEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Findling Wälzlager ist gelungen, was bisher technologisch<br />
nicht realisiert werden konnte. Ab sofort stellen die<br />
Wälzlagerspezialisten aus Karlsruhe ihren Kunden in den Bereichen<br />
Spindel- und Pendelrollenlager neben den Premiummarken auch<br />
ein technologisch ebenbürtiges Sortiment deutlich wirtschaftlicher<br />
aus der ABEG eXtreme-Serie gegenüber.<br />
Klaus Findling, Inhaber der Findling Wälzlager GmbH,<br />
Karlsruhe erklärt: „Pendelrollenlager und Spindellager<br />
gehören in Deutschland zu den anspruchsvollsten Anwendungen<br />
im Bereich Wälzlagertechnik. Aus diesem<br />
Grund war es bei diesen beiden Produktsortimenten bislang<br />
kaum möglich, dem Kunden neben dem Premiumsortiment<br />
auch alternative Lösungen auf technologisch höchstem Niveau<br />
anzubieten.“ Dies hat sich nun geändert. Denn ein deutlicher<br />
Sprung im Bereich Fertigungstechnologie, beim Design und den<br />
Werkstoffen hat den Partnerwerken in enger Zusammenarbeit<br />
mit Findling den Weg in die Premium-Leistungsklasse geebnet.<br />
Darüber hinaus hat man bei Findling Wälzlager auf Basis der<br />
jahrzehntelangen Unternehmensexpertise die neuen Sortimente<br />
noch genauer auf die jeweilige Anwendung abgestimmt. Auf diese<br />
Weise wird dem Kunden die Performance genau in den Bereichen<br />
zur Verfügung gestellt, in denen er sie braucht, während<br />
gleichzeitig der Verzicht auf überflüssige Features die Kosten<br />
senkt. Aber was sind eigentlich genau die Besonderheiten dieser<br />
beiden Lagertypen? Und was sind die fertigungstechnischen<br />
Knackpunkte bei ihrer Herstellung?<br />
14 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
ponenten für die Spindellager mit geringsten Toleranzen fertigen,<br />
sowie komplett digitalisierte Prozesse, um eine 100-prozentige<br />
Qualitätsprüfung inklusive der Messwertaufnahme für jedes einzelne<br />
Lager zu realisieren. Diese Technologien sind nun weltweit,<br />
auch in Asien, verfügbar. So ist „still und heimlich“ während der<br />
Corona-Phase neben den Kernmärkten für die Wälzlagertechnik<br />
wie Japan und Europa, ein weiterer starker Markt entstanden.<br />
HERAUSFORDERUNG BEI DER PRODUKTION<br />
VON SPINDELLAGERN<br />
Bei der Produktion von Spindellagern liegt die Schwierigkeit in<br />
erster Linie in der hohen Präzision und der dafür notwendigen<br />
Fertigungstechnologie. Bisher konnten Präzisionsklassen bis P4<br />
problemlos und wirtschaftlich hergestellt werden. Sobald es aber<br />
in Richtung P4S, P2 oder gar P4S-K5 ging, wurde der Ausschuss<br />
zu groß. Dies hat sich nun nachhaltig verändert und die Herstellkosten<br />
verringern sich zusehends. Die Voraussetzung für diesen<br />
Wandel sind hochpräzise Werkzeugmaschinen, welche die Kom-<br />
SORTIMENTSERWEITERUNG FÜR<br />
DEN EXTREMEN EINSATZ<br />
Mit der Erweiterung des Sortimentes um Spindellager der Marke<br />
ABEG erweitert Findling auch sein ABEG eXtreme-Portfolio und<br />
führt alle ultra-präzisen Wälzlagerprodukte unter dem Markenbegriff<br />
Xprecise im Findling-Portfolio zusammen. Xprecise steht<br />
für eine neue Gruppe im Spezialsortiment ABEG eXtreme, bei<br />
der die Faktoren Laufgenauigkeit und Fertigungspräzision im<br />
Vordergrund stehen. Die weiterhin verfügbaren High-End-Produkte<br />
namhafter Markenhersteller laufen ausschließlich unter<br />
der ABEG-Leistungsklasse Premium.<br />
Spindellager sind grundsätzlich in Richtung Rundlaufgenauigkeit<br />
und Drehzahl optimiert. Wie gut ein Spindellager diesen Anforderungen<br />
entspricht, darüber gibt die sogenannte Toleranzklasse<br />
Auskunft. Das Angebot bei Findling Wälzlager reicht von<br />
P5 in aufsteigender Qualitätsrichtung bis P4S-K5. Dabei werden<br />
die Klassen P4S, P2 und P4S-K5 dem Xprecise-Segment zugeordnet,<br />
während die Präzisionsklassen P4 und P5 im Standardsortiment<br />
der ABEG-Leistungsklassen Premium und Supra zu finden<br />
sind. „Damit ermöglichen wir unseren Kunden eine einfache Unterscheidung<br />
und Auswahl entsprechend der Anwendungsanforderungen“,<br />
erklärt Klaus Findling. „Ergänzend ermöglichen wir<br />
Höchst-Präzisions-Anwendungen in P4S-K5, was lediglich einem<br />
Drittel der Toleranz von P2 und damit den Anforderungen hochpräziser<br />
Schleifspindeln und eben Xprecise entspricht.“<br />
Im Rahmen der Xprecise-Serie für Spindellager stehen unterschiedliche<br />
Rohmaterialen zur Verfügung. Neben besonders<br />
hochreinem Wälzlagerstahl ist alternativ der Hochleistungsstahl<br />
Cronidur X30 verfügbar. Letzterer ist unter anderem aufgrund seiner<br />
Randschicht-Nitrierung, seiner Korrosionsbeständigkeit und<br />
der hohen Reinheit für die Spindellagerfertigung hervorragend<br />
geeignet.<br />
VIER KÄFIG-TYPEN ZUR AUSWAHL<br />
Bei der Produktion der Spindellager-Käfige kommen im Wesentlichen<br />
vier verschiedene Materialien beziehungsweise Technologien<br />
zum Einsatz. <strong>Der</strong> „Klassiker“ ist ein Phenolharz-Käfig, der<br />
aus einem Vollprofil hochpräzise auf einer Drehmaschine gefertigt<br />
wird und somit eine hohe Rundlaufgenauigkeit und Präzision<br />
Bei uns ist ein Premium-Produkt nicht nur deshalb Premium-<br />
Produkt, weil es die höchste Leistungsfähigkeit bietet, sondern<br />
auch, weil der Hersteller Forschung und Entwicklung betreibt.<br />
Denn wer ein High-End-Produkt einkauft, benötigt oft auch<br />
Sonderlösungen auf Forschungsniveau.<br />
KLAUS FINDLING, Geschäftsführer,<br />
Findling Wälzlager GmbH<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 15
ANTRIEBSTECHNIK<br />
<strong>01</strong> <strong>02</strong><br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
<strong>01</strong> Spindellager gehören zu den fertigungstechnisch anspruchsvollsten<br />
Anwendungen im Bereich Wälzlagertechnik: das Vermessen,<br />
Sortieren und Paaren von Innen- und Außenring macht dieses Produkt<br />
zudem besonders arbeitsintensiv<br />
<strong>02</strong> Die Käfigausführung lässt sich leicht an der typischen Farbe<br />
erkennen: rechts das Lager mit einem Polyamid PA.46 Käfig und<br />
links der Phenolharzkäfig<br />
aufweist, aber entsprechend teuer ist. Alternativ kommen im<br />
Spritzgussverfahren hergestellte Polyamidkäfige mit 25 (PA66-<br />
25GF) oder 30 Prozent (PA46-30GF) Glasfaseranteil zur Anwendung.<br />
Darüber hinaus gibt es den Spezialwerkstoff PEEK (Polyetheretherketon)<br />
für High-End-Anwendungen mit hoher Lagertemperatur,<br />
der ebenfalls spanend bearbeitet wird. „Eines unserer<br />
Alleinstellungsmerkmale ist die Vielfalt der Käfige, die eine technisch<br />
wie wirtschaftliche Optimierung der Produktkonfiguration<br />
für unsere Kunden ermöglicht“, betont Klaus Findling. „Im Bereich<br />
unserer Xprecise-Serie bieten wir alle vier Käfig-Typen an.<br />
PA46-30GF und PEEK werden dabei nur auf Kundenwunsch für<br />
Hochtemperaturanwendungen gefertigt.“<br />
Auch Highspeed-Hybridspindellager (HS719; HS70) findet der<br />
Anwender bei Findling nun im Xprecise-Segment. Dabei hat der<br />
Kunde die Option Keramikkugeln auch aus japanischer Fertigung<br />
zu wählen.<br />
ANFORDERUNGEN AN PENDELROLLENLAGER<br />
Die Anforderungen für Pendelrollenlager könnten kaum unterschiedlicher<br />
sein, denn deren Einsatzbereich wird von hochbelasteten<br />
Anwendungen im Anlagenbau dominiert. Hier sind<br />
nicht nur die Umgebungsbedingungen herausfordernd, sondern<br />
auch der erforderliche Fluchtungsfehlerausgleich bei hoher Belastung<br />
aber gleichzeitig geringeren Drehzahlen. Allerdings gibt<br />
es auch das andere Extrem: So stehen in der Lüftungstechnik und<br />
im Getriebebau vor allem hohe Drehzahlen im Mittelpunkt. Ein<br />
perfektes Umfeld also für ein portfoliooptimiertes Angebot der<br />
eXtreme-Serie von Findling Wälzlager.<br />
OPTIMIERUNG IN RICHTUNG TRAGKRAFT<br />
ODER GESCHWINDIGKEIT<br />
Die neuen Pendelrollenlager-Sortimente bietet Findling konsequenterweise<br />
in zwei verschiedenen Designvarianten an, denn<br />
nur so können die Produkte technisch wie wirtschaftlich optimiert<br />
hergestellt werden. Unterschieden werden die Serien<br />
E1.XF (Xforce) oder E.XS (Xspeed), je nachdem, ob das Pendelrollenlager<br />
in Richtung Tragkraft oder Drehzahl optimiert ist. Das<br />
E im Produktnamen verweist wiederum auf das für hohe Tragzahlen<br />
verstärkte E-Design mit mehr und größeren Wälzkörpern.<br />
Diese verstärkte Ausführung setzt einen Blechkäfig voraus, der<br />
mittels spezieller Werkzeuge gestanzt und gepresst werden muss.<br />
Das erfordert wiederum eine sehr hohe Ausbringungsmenge, die<br />
Produktion ist also Stückzahl-orientiert. „Diese Stückzahlen konnten<br />
bisher nur von Premiumherstellern erreicht werden, doch dies<br />
hat sich nun geändert“, schildert Klaus Findling seine Erfahrungen.<br />
„Was bisher also mangels Stückzahlvolumen praktisch unmöglich<br />
war, können wir nun als weiterer Anbieter leisten. Mit unserer verstärkten<br />
E-Ausführung bieten wir auf deutlich günstigerem Preisniveau<br />
neue Optionen für die Wälzlagerbeschaffung.“<br />
SPINDELLAGER MÜSSEN HOHE<br />
DREHZAHLEN BEI GLEICHZEITIG<br />
EXTREM HOHER RUNDLAUF-<br />
GENAUIGKEIT REALISIEREN<br />
„Beim tragkraftoptimierten E1.XF setzen wir auf den hochwertigsten<br />
schmiedeoptimierten Wälzlagerstahl mit geringsten Oxydanteilen,<br />
damit die Dauerfestigkeit unter den hohen Belastungen<br />
gewährleistet ist“, erklärt Klaus Findling. „Auch das Käfigdesign<br />
ist diesem Umstand angepasst, denn er ist zentrisch und rollengeführt,<br />
was Schränkungen der Rollen unter hoher Last ideal<br />
kompensieren kann.“ Beim drehzahloptimieren E.XS garantiert<br />
die verbesserte Toleranzklasse P6 eine höhere Rundlaufgenauigkeit.<br />
Zudem wurde die Oberflächenrauigkeit der Laufbahnen optimiert.<br />
Das reduziert die Eigenerwärmung des Lagers ebenso<br />
wie die Geräuschentwicklung. <strong>Der</strong> Käfig ist innenringgeführt und<br />
unterliegt damit geringeren Fliehkräften. Auf diese Weise erhöht<br />
sich auch die Grenzdrehzahl.<br />
Die mit der Drehzahloptimierung verbundenen erhöhten Fertigungskosten<br />
werden durch den Einsatz eines ebenfalls hochreinen,<br />
aber klassischen Wälzlagerstahls kompensiert. „Würden wir<br />
beides machen, wäre das Produkt zwar multifunktionaler, aber<br />
der Anwender hätte es immer mit einer funktionalen Überspezifikation<br />
und dadurch unwirtschaftlichen Lösung erkauft“, bringt<br />
Klaus Findling die Strategie auf den Punkt. „Was nicht bedeutet,<br />
dass wir auf Kundenwunsch nicht auch diese Produktcharakteristik<br />
liefern können. Auch hier gilt: Wir stehen für die technisch<br />
wie wirtschaftliche optimalen Lösungen mit Vernunft!“<br />
Bilder: Aufmacher Putra – stock.adobe.com, sonstige Findling Wälzlager<br />
www.findling.com<br />
16 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
JEDERZEIT FREIE WAHL BEI DER BETRIEBSART<br />
ANTRIEBSTECHNIK<br />
Stöber bietet seine Antriebsregler jetzt mit allen im<br />
standardisierten Geräteprofil CiA 4<strong>02</strong> definierten<br />
Betriebsarten an. Ganz neu: Mit dem Velocity mode<br />
ist nun eine Betriebsart aus früheren Tagen integriert.<br />
Mit den in CiA enthaltenen steuerungsbasierenden<br />
Betriebsarten lassen sich Anwendungen mit synchronisierter,<br />
zyklischer Sollwertvorgabe via Motion<br />
Control realisieren. Zudem können die Antriebsregler<br />
auch selbstständig Bewegungsaufgaben übernehmen.<br />
Die antriebsbasierenden Betriebsarten der CiA 4<strong>02</strong><br />
bieten hingegen die vollständige Bewegungsberechnung<br />
und -ausführung im Antrieb. Dabei werden Sollwerte für Position, Geschwindigkeit und Drehmoment/Kraft in Bewegungen<br />
umgesetzt. Das CANopen-Geräteprofil passte sich stets aktuellen Anforderungen an. Bei der Modernisierung von Bestandmaschinen<br />
können jedoch die Betriebsart Velocity mode, mit der sich der Antrieb über einen Geschwindigkeitssollwert steuern lässt, oder der<br />
Interpolated position mode zur Synchronisation mehrerer Achsen gefragt sein. Das ist zum Beispiel dann von Vorteil, wenn kein<br />
Wechsel auf eine moderne Betriebsart inklusive Anpassung der Steuerung vorgesehen ist. Nach Integration dieser Betriebsarten<br />
in CiA 4<strong>02</strong> können Anwender frei entscheiden, welche sie einsetzen möchten. Eine aufwendige Programmierung entfällt.<br />
www.stoeber.de<br />
ABSTREIFER FÜR KUGELGEWINDETRIEBE<br />
Durch verschiedene<br />
Faktoren wie<br />
Verschmutzung,<br />
Korrosion oder<br />
unzureichende<br />
Schmierung kann es<br />
bei Kugelgewindetrieben<br />
vorzeitig zu<br />
Verschleiß und<br />
Ausfällen kommen.<br />
Um dem vorzubeugen, bietet August Steinmeyer je nach<br />
Applikation Kugelgewindetriebe mit den passenden Abstreifern<br />
an. Segmentabstreifer sind Spritzgussteile mit O-Ring<br />
aus Hytrel, die teilweise auch lasergesintert werden und<br />
Grobschmutz wie Dreh- und Frässpäne in Werkzeugmaschinen<br />
effektiv abstreifen. Sie lassen sich einfach montieren und<br />
haben im Vergleich zu anderen Abstreiferarten kaum Einfluss<br />
auf eine signifikante Erwärmung oder ein höheres Drehmoment<br />
des Kugelgewindetriebs. Sie sind beständig gegenüber<br />
Chemikalien und halten Flüssigkeiten weitestgehend ab.<br />
Eine besondere Herausforderung für Kugelgewindetriebe<br />
stellen feine Partikel wie Schleifstäube dar. Gelangen diese in<br />
die Mutter kommt es zu abrasivem Verschleiß. Filzabstreifer<br />
wirken wie Putzlappen und nehmen kleinste Partikel<br />
schadlos in sich auf. Sie bestehen aus synthetischem<br />
Schaumstoff und einem lasergesinterten Polyamid-Haltering.<br />
Sie können auch zur Schmiermittelrückhaltung eingesetzt<br />
werden und das Schmiermittel gleichmäßig auf der<br />
Spindel verteilen. Sie bieten jedoch nur eine begrenzte<br />
Wasser- und Chemikalienbeständigkeit.<br />
www.steinmeyer.com<br />
BALGKUPPLUNG MIT SMARTER<br />
MESS-SENSORIK AUSGESTATTET<br />
R+W hat den rotierenden Antriebsstrang kabellos angebunden<br />
und für das IIoT erschlossen. Neben Lamellenkupplungen,<br />
Gelenkwellen und Flanschen sind jetzt auch Balgkupplungen mit<br />
integrierter Sensorik verfügbar. Die bewährte Sensorik lässt sich<br />
problemlos in bereits verbaute Kupplungen integrieren. Dabei<br />
gestaltet sich die Montage ebenso einfach wie schnell. Das<br />
mindert den Integrationsaufwand und die Anschaffungskosten.<br />
Aufgrund der Kompatibilität<br />
mit vorhandenen<br />
Komponenten sind weder<br />
zusätzlicher Bauraum noch<br />
Hilfskonstruktionen<br />
erforderlich. Hauptunterschied<br />
zu den bisherigen<br />
Kupplungsmodellen ist die<br />
wesentlich kompaktere<br />
Bauweise der iBK. Sie bietet<br />
alle Eigenschaften der<br />
Standardkupplung und<br />
fungiert gleichzeitig als<br />
kabellose Messeinheit. Mithilfe der integrierten Sensortechnik<br />
werden wichtige Parameter wie Drehmoment, Drehzahl,<br />
Beschleunigung und optional Axialkraft und Querkraft direkt<br />
aus dem rotierenden Antriebsstrang an ein Gateway übertragen.<br />
Von dort aus können die Signale in nachgelagerten Messregeloder<br />
Datenverarbeitungssystemen erfasst und verarbeitet<br />
werden. Zusätzlich lassen sich die Daten der Messkette auf<br />
mobilen Endgeräten in einer speziell entwickelten App<br />
darstellen und abspeichern.<br />
www.rw-kupplungen.de<br />
bewegen spannen heben<br />
bewegen spannen heben<br />
TOSS GmbH & Co. KG PNEUMATIC<br />
TOSS Dresdener Str. GmbH 4 - D-35418 & Co. Alten-Buseck KG PNEUMATIC<br />
Dresdener Tel. +49 / (0) Str. 6408-9091-0 4 - D-35418 - Alten-Buseck<br />
www.toss-gmbh.de<br />
Tel. +49 / (0) 6408-9091-0 - www.toss-gmbh.de<br />
PNEUMATIC-BAUSTEIN<br />
PNEUMATIC-BAUSTEIN<br />
Pneumatic-Baustein mit Kugelführung<br />
Pneumatic-Baustein oder als Schlittenführung mit Kugelführung<br />
mit Spindel<br />
oder als Schlittenführung mit Spindel
ANTRIEBSTECHNIK<br />
ANSPRUCHSVOLLE WERKSTÜCKE<br />
DYNAMISCH BEWEGEN<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Klein- und Kleinstantriebe tragen in unterschiedlichsten Einsatzgebieten dazu<br />
bei, dass Automatisierungslösungen zuverlässig und wirtschaftlich arbeiten.<br />
Das gilt auch für den Handling-Bereich. In schlanken, hochdynamischen<br />
Schwenk-Drehmodulen sorgen sie dafür, dass auch ausladende Werkstücke<br />
präzise bewegt werden. Typisches Beispiel ist das Zuschrauben kleiner<br />
Pharmabehälter auf engem Raum. Aber auch bei schnellen Schraubern ebenso<br />
wie in Montage- und Prüfautomaten spielen sie ihre Stärke aus.<br />
Wer in der Handhabungs- und Montagetechnik<br />
eine effiziente und platzsparende Lösung für typische<br />
Bewegungsabläufe wie Drehen, Schwenken,<br />
Schrau ben, Rollen oder Wickeln sucht, für den<br />
dürften die Schwenk-Drehmodule der Fortorque-Baureihe des<br />
Wettenberger Kinematikspezialisten JA² (Jung Antriebstechnik u.<br />
Automation) interessant sein. Denn die schlanken Endlosdreher<br />
Ellen-Christine Reiff, M.A. und Dipl.-Wirt. Ing. (FH) Alex Homburg,<br />
beide Redaktionsbüro Stutensee<br />
eignen sich für das hochdynamische Verdrehen ausladender<br />
Werkstücke mit großem Trägheitsmoment und außermittig angeordneter<br />
Greifer sowie für den Einsatz in der Schraub- und<br />
Wickeltechnik.<br />
DREHEN, SCHWENKEN, SCHRAUBEN, WICKELN<br />
Ein typischer Anwendungsfall für die kleinsten Schwenk-Drehmodule<br />
ist beispielweise das Zuschrauben kleiner Kosmetik- oder<br />
Pharmabehälter auf engem Raum in vollautomatisierten Verpackungslinien.<br />
Genauso eignen sich die Module aber auch, wenn<br />
Greifer oder Werkstücke geschwenkt werden müssen, zum Bei-<br />
18 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
ANTRIEBSTECHNIK<br />
<strong>01</strong> Die schnellen Dreher lassen sich mit Linearachsen kombinieren;<br />
das Resultat sind kompakte Hub-Dreh- oder Hub-Schwenksysteme<br />
bis hin zum fünfachsigen Handlingsystem<br />
<strong>02</strong> Die bürstenlosen DC-Motoren in Zweipol- beziehungsweise<br />
Vierpoltechnologie sind kompakt und liefern dabei hohe<br />
Dauerdrehmomente<br />
<strong>01</strong><br />
spiel zur Montage oder Vereinzelung von Produkten. Aufgebaut<br />
als Baukastensystem stehen sechs Baugrößen mit Durchmessern<br />
von 16, 20, 25, 35, 40 und 45 mm zur Verfügung. Das deckt Spitzenund<br />
Dauerdrehmomente von 0,3 beziehungsweise 0,14 Nm bis<br />
4,0 beziehungsweise 2,6 Nm ab. Die Trägheitsmomente der Lasten<br />
dürfen zwischen 2,0 und 200 kgcm2 liegen. Damit gibt es für<br />
unterschiedlichste Handling- und Montageaufgaben passende<br />
Lösungen für winkelgenaues Bewegen und Positionieren.<br />
Um bei hohen Fremdträgheitsmomenten die Abtriebswelle der<br />
Getriebe zu entlasten, haben die vier größeren Modulmodelle an<br />
der Abtriebsplatte eine sehr steife Lagerung, die aus zwei Dünnringlagern<br />
besteht. Außerdem kann das Schwenk-Drehmodul<br />
mit 40 mm Durchmesser zusätzlich mit einer Fluid-Drehdurchführung<br />
für Pneumatik oder Vakuum ausgestattet werden, zum<br />
Beispiel um einen pneumatischen Greifer mit Druckluft zu versorgen.<br />
Die Kinematikspezialisten treiben den Baukasten-Gedanken<br />
aber noch weiter: Interessant ist die Möglichkeit, die<br />
schnellen Dreher mit Linearachsen, beispielsweise der Quick-<br />
Lab-Serie zu kombinieren. Passende Adapterplatten finden sich<br />
im Zubehör. Das Resultat sind dann kompakte Hub-Dreh- oder<br />
Hub-Schwenksysteme bis hin zum fünfachsigen Handlingsystem.<br />
HOHE ANFORDERUNGEN AN ANTRIEBE<br />
UND GETRIEBE<br />
„Das Herz unseres Automatisierungsbaukastens sind die Antriebe<br />
und die Anforderungen an sie sind sehr hoch“, erklärt Wilhelm<br />
Jung, Geschäftsführer bei JA2. „Die Motoren müssen hochdynamisch<br />
arbeiten, sich präzise ansteuern lassen und auch von den<br />
Abmessungen her passen.“ Bei den Fortorque-Modulen beispielsweise<br />
konnten die bürstenlosen DC-Motoren der Baureihen<br />
B und BX4 von Faulhaber überzeugen. Die in Zweipol- beziehungsweise<br />
Vierpoltechnologie aufgebauten Motoren sind sehr<br />
kompakt. Die eingesetzten Ausführungen der Baureihe B sind bei<br />
Durchmessern von 16, 20 und 35 mm nur 28, 36 beziehungsweise<br />
68 mm lang, liefern dabei aber Dauerdrehmomente bis 168 mN<br />
in der größten Ausführung. Ähnliches gilt für die BX4-Baureihe.<br />
„Hier verwenden wir Motoren mit 22 oder 32 mm Durchmesser<br />
und Dauerdrehmomenten von 18 beziehungsweise 53 mNm“, berichtet<br />
Jung.<br />
Die Motoren werden in den Fortorques bis zu Drehzahlen von<br />
8.000 U/min eingesetzt. Für die Untersetzung sorgen unterschiedliche<br />
Getriebe, darunter auch spielarme Planetengetriebe<br />
von Faulhaber. Letztlich ist die Getriebetechnologie mit der jeweiligen<br />
maximalen Eintriebsdrehzahl das Limit für die höchste<br />
Motordrehzahl. „Das Untersetzungsverhältnis wählen wir dann<br />
entsprechend der Applikation“, fährt Jung fort. „So können wir<br />
beeinflussen, wie weit das Fremdträgheitsmoment mit dem Quadrat<br />
der Untersetzung reduziert wird.“ <strong>Der</strong> Motor lässt sich dann<br />
unbeeindruckt vom Hebel präzise regeln. Bei der Auswahl der<br />
Getriebe wurde besonders auf deren Wirkungsgrad geachtet.<br />
Denn je besser der Wirkungsgrad ist, umso präziser lässt sich das<br />
am Getriebeabgang applizierte Drehmoment über den Motorstrom<br />
rückschließen. Dies stellt ein entscheidendes Feature bei<br />
Schraubapplikationen dar: Empfindliche (Kunststoff)-Teile müssen<br />
hier mit definiertem Drehmoment verschraubt werden.<br />
STÖRUNGSFREIE ANSTEUERUNG<br />
DANK EINKABELTECHNIK<br />
Angeschlossen und gesteuert werden alle Schwenk-Drehmodule<br />
über einen einheitlichen Bajonettstecker, über Einkabeltechnik<br />
und einen Motion Controller. Bei Automationssystemen ist der<br />
Schaltschrank aber meist vom eigentlichen Antrieb entfernt.<br />
„Zwischen Motor und Controller im abgesetzten Schaltschrank<br />
liegen dann schon mal 10, 20 oder noch mehr Meter“, weiß Jung.<br />
Deshalb gibt es ein spezielles, mehrfach geschirmtes Kabel, das<br />
die Motorleistung und das Wegsensorsignal zwischen Motor<br />
und Controller bis zu 30 m störungsfrei überträgt. Das Kabel<br />
wird zug entlastet befestigt, ist steckbar und obendrein auch<br />
noch schlepptauglich, also für den bewegten Einsatz ausgelegt.<br />
Einkabeltechnologie und vorkonfektionierte Kabelsätze vereinfachen<br />
zudem die Installation.<br />
Bei den Motion Controllern hat der Anwender die Wahl, weil<br />
die eingesetzten Motoren mit unterschiedlichen Controllern arbeiten<br />
können. „Motion Controller von Faulhaber bieten wir<br />
ebenfalls an“, ergänzt Jung. Die beiden Unternehmen arbeiten<br />
schließlich schon seit vielen Jahren erfolgreich zusammen. Die<br />
DC-Linearantriebe LM2070 und LM1247 werden beispielsweise<br />
in den erwähnten Quick-Lab-Linearachsen eingesetzt. Sie sind<br />
nicht als klassische Oberflächenläufer mit Schlitten und Führung<br />
aufgebaut. Stattdessen wird der Läuferstab innerhalb einer selbsttragenden<br />
Dreiphasenspule geführt. „Durch diese Konstruktion<br />
ergeben sich ein ausgesprochen gutes lineares Kraft-/Stromverhältnis<br />
und eine hohe Dynamik. Zudem gibt es keine Rastmomente,<br />
wodurch sich die Linearmotoren für den Einsatz in unserem<br />
QuickLab-Baukasten besonders gut eignen“, so Jung abschließend.<br />
Bilder: Aufmacher Protosom – stock.adobe.com; <strong>01</strong> JA 2 ; <strong>02</strong> Faulhaber<br />
www.faulhaber.com<br />
<strong>02</strong><br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 19
VOLLSERVOMASCHINE<br />
STEIGERT DIE PRODUKTION<br />
<strong>01</strong><br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Für die Bag-in-Box-Produktion haben Pro<br />
Project Machinery und Omron ein ehrgeiziges<br />
Projekt in Angriff genommen: die Entwicklung<br />
einer fünfspurigen Vollservomaschine durch<br />
die die Produktivität gesteigert werden soll.<br />
<strong>Der</strong> verwendete Servoantrieb sorgt für<br />
eine zuverlässige Wiederholbarkeit bei der<br />
Abdichtung sowie eine erhöhte Energieeffizienz.<br />
Innovationen sind für viele Unternehmen eine wichtige Grundlage,<br />
um die Produktion zu steigern und gleichzeitig energieeffizienter<br />
zu arbeiten. Daher unterstützt Pro Project Machinery<br />
Betriebe bei der Optimierung von Abläufen durch automatisierte<br />
Verpackungsanlagen auf dem neuesten Stand der Technik.<br />
Das Unternehmen mit Sitz in Kapstadt, Südafrika, ist auf die Konstruktion,<br />
Fertigung und Montage von Bag-in-Box-Maschinen<br />
spezialisiert. In Zusammenarbeit mit Omron Industrial Automation,<br />
einem führenden Anbieter im Bereich automatisierter<br />
Lösungen, haben beide Unternehmen nun eine Bag-in-Box-<br />
Maschine mit fünf Spuren und Servoantrieb entwickelt.<br />
VERPACKUNGSANLAGE AUF<br />
FÜNF SPUREN ERWEITERT<br />
Für Versandverpackungen verwenden viele Betriebe das sogenannte<br />
„Bag-in-Box“-Prinzip. Dabei wird die Ware in einem ro-<br />
busten, mit einem Hahn versehenen Kunststoffbeutel sicher in<br />
einem Pappkarton eingeschlossen. Das Verfahren empfiehlt sich<br />
besonders für den Transport von Flüssigkeiten wie Wein, Milch<br />
und Wasser und verbessert unter anderem den Energiebedarf<br />
beim Transport durch geringeres Volumen und Gewicht.<br />
Bislang beinhaltete das Portfolio von Pro Project Machinery<br />
nur eine vierspurige Servomaschine. Allerdings entschieden<br />
sich die Experten für Maschinenbau dazu, ihr Angebot um eine<br />
fünfspurige Anlage zu erweitern. Dabei handelt es sich um eine<br />
weltweite Neuerung. Bei der Entwicklung bestand die größte<br />
Herausforderung im Einbau einer fünften Spur, denn die Platzverhältnisse<br />
innerhalb von Maschinenparks sind oftmals eng.<br />
Somit waren kreative Lösungen für die Beschickung der fünften<br />
Spuren gefragt – einschließlich neuer Vereinzelungsprozesse<br />
und Fördermethoden.<br />
Daher suchte Pro Project Machinery nach einem zuverlässigen<br />
Partner zur Automatisierung, um die verschiedenen Aspekte der<br />
neuen Maschine optimal zu steuern. Die neue Anlage sollte über<br />
einen langen Zeitraum zuverlässig und wie gewünscht funktionieren.<br />
Unabdingbar war auch, dass sämtliche Komponenten auf<br />
dem neuesten Stand der Technik sind und höchste Effizienz aufweisen.<br />
Und auch die Leistung für die erforderliche Geschwindigkeit<br />
war essenziell. Wichtig war es, trotzdem nicht die Kosten<br />
aus den Augen zu verlieren, um mit der neuen Lösung im Vergleich<br />
zu Alternativen wettbewerbsfähig zu sein.<br />
„Bisher haben wir für Komponenten wie SPS, Motoren, Kameras<br />
und Sicherheitssysteme auf die Lösungen unterschiedlicher<br />
Anbieter zurückgegriffen“, sagt John Caine, Technical Manager<br />
bei Pro Project Machinery. „Mit Omron haben wir aber nun unseren<br />
One-Stop-Shop dank der breiten Angebotspalette für die<br />
gesamte Industrieelektronik und Steuerungssysteme gefunden.<br />
20 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
<strong>01</strong> In Bag-in-Box-Paketen werden meistens<br />
Flüssigkeiten verpackt<br />
<strong>02</strong> Für eine präzise Steuerung und eine gute<br />
Wiederholbarkeit werden Servoantriebe verwendet<br />
<strong>02</strong><br />
03 Mit den speicherprogrammierbaren<br />
Steuerungen NX7 lassen sich über hundert<br />
1S-Servos an der Maschine steuern<br />
Das Portfolio verbindet ein ausgewogenes Preis-Leistungs-Verhältnis<br />
mit Zuverlässigkeit und Innovation.“<br />
SORGFÄLTIGE ÜBERPRÜFUNG UND<br />
SICHERE STEUERUNGSPROZESSE<br />
Für die neue fünfspurige Maschine hat Omron zahlreiche Komponenten<br />
zur effizienten Automatisierung beigesteuert. So wird etwa<br />
die Abdichtung der Beutel durch die Omron-Drehmomentregelung<br />
der 1S-Servo-Baureihe unterstützt. Um Verarbeitungsfehler<br />
zu vermeiden, wird hierfür jede Abdichtung am Prozessende überprüft<br />
– Siegelkraft, Temperatur und Verweilzeit müssen immer genau<br />
stimmen. Bei Abweichungen zwischen den einzelnen Beuteln<br />
stoppt die Maschine den Ablauf und warnt den Bediener.<br />
03<br />
Mit der fünften Maschinenspur<br />
ermöglichen wir eine Produktionssteigerung<br />
um 25 Prozent und das<br />
bei gleichbleibendem Personalaufwand<br />
sowie nahezu identischem<br />
Platzbedarf. Mit der Kooperation erhält<br />
Pro Project Machinery, die technische<br />
Unterstützung, die sie benötigen.<br />
EVERT JANSE VAN VUUREN, Sysmac Motion<br />
Field Application Engineer und Project Manager, Omron<br />
Auch der Kunststoffhahn wird sorgfältig auf Fehler geprüft. Dies<br />
übernimmt die FH-Vision-Kamera von Omron. Sie berechnet und<br />
erkennt auch die Ausrichtung des Hahns und übermittelt diese<br />
Informationen an den kartesischen Roboter, um eine korrekt ausgerichtete<br />
Aufnahme zu ermöglichen. Die Industriekameras des<br />
Modells STC-POE überwachen den Prozess zum Einsetzen der Gewindebohrer.<br />
Auf diese Weise sind keine Sicherheitslichtvorhänge<br />
notwendig und Mitarbeiter müssen nicht die Maschine betreten.<br />
Zudem wurde auf die Einhaltung sämtlicher PLe-Sicherheitsvorschriften<br />
geachtet. Dabei helfen die NX-Sicherheitsreihe, Lichtvorhänge,<br />
kontaktlose Türschalter und Notschalter von Omron. Sie<br />
stellen die ideale Balance zwischen einem sicheren und effizienten<br />
Betrieb her.<br />
Reibungslose Abläufe werden auch dadurch gewährleistet,<br />
dass sich unterschiedliche Sackgrößen digital einstellen lassen.<br />
Für eine präzisere Steuerung und eine bessere Wiederholbarkeit<br />
über verschiedene Aufträge hinweg werden Servoantriebe anstelle<br />
von Handrädern verwendet. Mit den speicherprogrammierbaren<br />
Steuerungen NX7 lassen sich nicht nur über hundert<br />
1S-Servos an der Maschine steuern, sondern auch zahlreiche andere<br />
Aufgaben übernehmen. Die Anlage verfügt über mehrere<br />
HMIs sowie die HMI-Steuerungssoftware von Omron, um einen<br />
effizienten Betrieb zu unterstützen. Da sich bei der Erprobung<br />
auch neue Sequenzen zur Steuerung von Förderbändern als hilfreich<br />
erwiesen haben, wurden diese ebenso implementiert. So<br />
sind neue Möglichkeiten für die Steuerung von Einrichtungsvorschüben<br />
entstanden, die zudem eine solide Grundlage für zukünftige<br />
Maschinen bilden können. Dank all dieser Komponenten und<br />
Funktionen erreicht die fünfspurige Anlage eine Höchstgeschwindigkeit<br />
von 10.200 Verpackungen pro Stunde.<br />
Bilder: Aufmacher Einklinker Ole – stock.adobe.com, sonstige Omron<br />
www.industrial.omron.de<br />
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
SICHER<br />
INSPIZIEREN<br />
Impfstoffe gegen Covid-19 und andere<br />
Krankheiten werden in kleinen Fläschchen,<br />
sogenannten Vials bereitgestellt, die<br />
zur Sicherheit der Patienten strengen<br />
Qualitätsvorgaben entsprechen müssen.<br />
In einer Anlage zur Produktion von<br />
Kunststoff-Vials überprüfen mehrere<br />
Bildverarbeitungssysteme, ob alle<br />
Kriterien erfüllt werden.<br />
Peter Stiefenhöfer, PS Marcom Services, Olching<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Die Bilder von Medikamentencontainern für flüssige<br />
Impfstoffe sind aufgrund der Covid-19-Pandemie in den<br />
vergangenen Jahren mehr als je zuvor in den Mittelpunkt<br />
des allgemeinen Bewusstseins gerückt. Vials bestehen<br />
in der Regel aus Glas und werden nach der Abfüllung des<br />
Impfstoffs mit einem Stopfen aus einem thermoplastischen Elastomer<br />
(TPE) und einer Bördelkappe aus Aluminium verschlossen.<br />
Glas als Material für diese Impfstofffläschchen bringt jedoch<br />
einige Nachteile mit sich: Die Behälter müssen nach ihrer Produktion<br />
kostenintensiv gereinigt und sterilisiert werden, bevor<br />
sie befüllt werden können. Zudem bergen sie die Gefahr von<br />
Splittern bei Glasbruch.<br />
Die Zahoransky Automation & Molds GmbH geht bei der Produktion<br />
solcher Medikamentencontainer einen anderen Weg,<br />
erläutert Berthold Schopferer, Head of Project Planning des in<br />
Freiburg ansässigen Unternehmens: „Unsere Spritzgieß- und<br />
Automatisierungslösung spritzt die Behälter im Reinraum aus<br />
Kunststoff und montiert den TPE-Verschluss aseptisch ohne<br />
jegliche Zwischenstation. Die dabei eingesetzten Roboter und<br />
die Spritzgießform erfüllen die Anforderungen des Reinraums<br />
Klasse 5. Zudem stellen wir mit besonderen konstruktiven Maßnahmen<br />
sicher, dass Verunreinigungen durch Partikel ausgeschlossen<br />
werden.“ <strong>Der</strong> große Vorteil gegenüber gläsernen<br />
Impfstoffbehältern besteht laut Schopferer darin, dass auf diese<br />
Weise keine Sterilisierung mehr erforderlich ist. Die Arbeitsgänge<br />
Waschen, Trocknen, Prüfen und Sterilisieren entfallen somit,<br />
was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.<br />
FEHLERHAFTE VIALS DETEKTIEREN<br />
Die Verwendung von Kunststoff als Basis für die Behälter führt jedoch<br />
zu anderen Herausforderungen, die das Entwicklungsteam<br />
von Zahoransky bewältigen musste. So weisen produzierte<br />
Fläschchen aus diesem Material eine deutlich höhere Variation<br />
auf als Glas-Container. Um ausnahmslos alle gefertigten Impfstoff-Behälter<br />
auf Einhaltung der Spezifikationen zu prüfen und<br />
sicherzustellen, dass nur fehlerfreie Vials mit Impfstoff befüllt<br />
werden, wandten sich die Zahoransky-Ingenieure an die Visuelle<br />
Technik GmbH, mit der sie zuvor bereits einige Anlagen zur Prüfung<br />
von Syringen mithilfe geeigneter Bildverarbeitungssysteme<br />
umgesetzt hatten.<br />
„Mit diesem Partner hatten wir in der Vergangenheit schon viele<br />
positive Erfahrungen gemacht und wussten, dass wir uns auf die<br />
vorhandene Expertise rund um die Bildverarbeitung verlassen<br />
können“, berichtet Andreas Kirstein, Application Engineer – Vision<br />
System. „Zudem ist die Visuelle Technik GmbH seit Jahren Teil des<br />
innovativen PSI-Netzwerks von Cognex und somit ein bevorzugter<br />
Partner für die Integration von Bildverarbeitungssystemen in Anlagen,<br />
die in verschiedensten Branchen zum Einsatz kommen. Wir<br />
waren uns sicher, dass es im Cognex-Portfolio auch für unsere<br />
aktuelle Aufgabenstellung die richtige Lösung gibt.“<br />
PRÄZISE PRÜFUNG VON VIER SEITEN<br />
Ziel der Bildverarbeitungslösung war es, Spritzfehler und kosmetische<br />
Defekte zu erkennen. Hierzu zählen Lufteinschlüsse, Nebel<br />
im Material, Black Specs (kleinste Partikel), Einschlüsse im Kunststoff,<br />
Kratzer, Überspritzungen, Unterspritzungen, Ausbrüche,<br />
Deformationen, Fließlinien und andere. Diese Fehler werden ab<br />
Größen im Bereich von wenigen Mikrometern am gesamten Bauteil<br />
sicher erkannt und fehlerhafte Vials durch eine geeignete<br />
Kommunikation mit der Anlage aus dem Prozess genommen. Für<br />
diese Aufgabe entwickelten die Geschäftsführer von Visuelle<br />
Technik, Sebastian Paschun und Meinrad Borho, mit ihrem Team<br />
eine Lösung, die aus vier Stationen besteht.<br />
„An der ersten Station werden die Vials von oben geprüft. Entscheidend<br />
ist hierbei der oberste Rand der Fläschchen, auf dem<br />
später der Verschlussdeckel aufgesetzt wird und der fehlerfrei sein<br />
22 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
Vier intelligente<br />
Zeilenkameras und<br />
sechs Flächenkameras<br />
bilden die Basis für die<br />
Bildverarbeitungssysteme<br />
in den Anlagen zur<br />
Vials-Prüfung<br />
muss, um die Dichtheit der Behälter zu gewährleisten“, so Paschun.<br />
„Die zweite Station vermisst die komplette Seitenansicht der Vials<br />
und kontrolliert dabei die Höhe, die Breite und diverse andere<br />
Maße. Um die gesamte Mantelfläche in der Seitenansicht prüfen<br />
zu können, arbeitet die dritte Station mit einer Zeilenkamera, vor<br />
der die Vials gedreht werden. Hierbei kommt ein durch Visuelle<br />
Technik entwickeltes und von Zahoransky konstruktiv umgesetztes<br />
Beleuchtungskonzept zum Einsatz. <strong>Der</strong> Boden der Behälter<br />
wird schließlich an der vierten Station inspiziert.“<br />
ZEHN KAMERAS PRO ANLAGE<br />
HOHE AUFLÖSUNG FÜR GENAUE<br />
INSPEKTIONEN UND MESSUNGEN<br />
In-Sight 9000 ist eine robuste Linie von Standalone-Bildverarbeitungssystemen<br />
mit hoher Auflösung. Aufgrund<br />
der Fähigkeit, sehr detaillierte Bilder zu erfassen und zu<br />
verarbeiten, bietet die Serie eine präzise Teilelokalisierung<br />
sowie die Messung und Prüfung auf großen Flächen<br />
– selbst bei einer Montage in größerer Entfernung.<br />
Zur Abbildung von sich ständig bewegenden oder<br />
stationären Objekten stehen Bildaufnahmeoptionen mit<br />
Zeilenscan und Flächenscan zur Verfügung. Eine umfassende<br />
Palette an Bildverarbeitungs-Tools, die über die<br />
In-Sight Easybuilder-Schnittstelle konfiguriert werden<br />
können, bewältigt außerdem die unterschiedlichsten<br />
Anwendungen in vielen Branchen.<br />
Für die Realisierung der gesamten Bildverarbeitungslösung stand<br />
Visuelle Technik unter großem Zeitdruck, erinnert sich Paschun:<br />
„Die Vorgabe von Zahoransky aufgrund des akuten Bedarfs an Vials<br />
war, die Anlagen schnellstmöglich in die Produktion zu bekommen.<br />
An dieser Stelle machten sich unsere Erfahrungen aus den<br />
Anlagen bezahlt, die wir schon früher für Zahoransky entwickelt<br />
hatten: Wir haben die dafür bestehenden, robusten Konzepte auf<br />
Grund der knappen Zeit fast nur in der Theorie an die neuen Bedürfnisse<br />
angepasst und konnten dieses Projekt dadurch erfolgreich<br />
und innerhalb der knappen Zeitvorgabe umsetzen.“<br />
Die Bildverarbeitungssysteme von Cognex waren laut Paschun<br />
ein entscheidender Faktor für diese Leistung: In jeder der mittlerweile<br />
realisierten zehn Produktionslinien sind vier intelligente<br />
Zeilenkamerasysteme vom Typ In-Sight 99<strong>02</strong> und sechs Flächenkamerasysteme<br />
vom Typ In-Sight 9912 im Einsatz. Diese<br />
Modelle überzeugten Visuelle Technik unter anderem durch<br />
ihre einfache Integration in die Zahoransky-Anlagen, die problemlose<br />
Einbindung in das vorhandene Profinet-Netzwerk sowie<br />
ihre Benutzer- und Wartungsfreundlichkeit. „Zudem ermöglichen<br />
die In-Sight 99<strong>02</strong> und In-Sight 9912 mit Auflösungen von<br />
2000 px pro Zeile beziehungsweise 12 MP die optimalen Voraussetzungen<br />
für eine hochgenaue Inspektionsleistung und überzeugen<br />
durch konstante Auswertezeiten. Für den Endkunden<br />
bieten diese Smart-Kameras außerdem den Vorteil, dass sie<br />
einen modularen Aufbau des Gesamtsystems und dadurch bei<br />
Bedarf Erweiterungen oder eine Reduzierung der eingesetzten<br />
Kameras ermöglichen.<br />
VERTRAUENSVOLLE ZUSAMMENARBEIT<br />
Bei der Validierung der Kameras vertrauten sowohl der Endkunde<br />
als auch Zahoransky auf das langjährige Know-how von Visuelle<br />
Technik: „<strong>Der</strong> Endkunde hatte zunächst keine konkreten Vorstellungen<br />
davon, wie gut die von uns vorgeschlagenen Kameras<br />
Defekte erkennen können. Nach der Inbetriebnahme der ersten<br />
Anlage mit dieser Bildverarbeitungs-Ausstattung bemerkte er damit<br />
Fehler, die er zuvor gar nicht kannte“, so Paschun. Dies führte<br />
dazu, dass die ursprünglichen Anforderungen an das System in Bezug<br />
auf die Fehlergröße während der Inbetriebnahme der Kameras<br />
von einer Fläche von 0,2 auf 0,<strong>02</strong> mm 2 geändert wurden. Die Entwickler<br />
von Visuelle Technik konnten diese angepassten, anspruchsvolleren<br />
Spezifikationen durch eine Optimierung der Algorithmik<br />
ohne Änderungen der Hardware in kurzer Zeit umsetzen.<br />
Bilder: Zahoransky, Cognex<br />
www.cognex.com<br />
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
ZUVERLÄSSIG POSITIONEN<br />
ERFASSEN<br />
Um Kunststoffabfälle zu recyceln, müssen Verschmutzungen<br />
aus Kunststoffschmelzen effizient entfernt werden. Bei den<br />
dafür eingesetzten Bandschmelzefiltern werden berührungslose<br />
Linearwegaufnehmer zur Echtzeit-Positionserfassung<br />
der Hydraulikkolben verwendet.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
In Deutschland fielen 2<strong>01</strong>9 pro Kopf 76 kg Kunststoffmüll an,<br />
die Hälfte davon Plastikverpackungen, die im Gelben Sack gesammelt<br />
werden. Ein Teil davon wird dem Rohstoffkreislauf<br />
wieder zugeführt. Ein aufwendiger Prozess aus Sortieren,<br />
Shreddern, Waschen und Aufschmelzen des sortenreinen Materials.<br />
Das geschmolzene Recyclat läuft anschließend durch Bandschmelzefilter,<br />
um letzte Verunreinigungen zu entfernen. „Nahezu<br />
50 Prozent aller Abfälle aus dem Gelben Sack werden auf<br />
Bandschmelzefilter von Britas gefiltert“, erklärt Heiko Henss,<br />
Chief Operating Officer der Britas Recycling GmbH. Das Hanauer<br />
Unternehmen entwickelt und baut Anlagen zur Filtration von<br />
Schmelzen aus Kunststoffabfällen wie die automatischen Bandschmelzefilter<br />
der Baureihe ABMF.<br />
WIE FUNKTIONIERT KUNSTSTOFFRECYCLING?<br />
Die Bandschmelzefilter klären effektiv und effizient hochverschmutzte<br />
Abfälle aus dem Post Consumer Bereich und zeichnen<br />
sich durch einen besonders niedrigen Schmelzeverlust sowie<br />
eine sehr feine Filtration aus. Dazu werden die geshredderten<br />
und gewaschenen Kunststoffabfälle in einem Extruder bei Temperaturen<br />
zwischen 200 und 380 °C aufgeschmolzen und von der<br />
Extruderschnecke in den Bandschmelzefilter befördert. Sobald<br />
der Filter einen vorgegebenen Verschmutzungsgrad erreicht hat,<br />
sperrt ein Ventil den Schmelzezufluss auf einen Schlag ab. Ein<br />
weiterer, zwischen Extruder und Ventil gelegener Kolben fährt<br />
langsam nach unten, gibt so einen Zwischenspeicher für die<br />
Schmelze frei und sichert damit den kontinuierlichen Schmelzefluss<br />
zwischen Extruder und Filter. Gleichzeitig bewegen sich am<br />
Filter zwei Kolben nach oben, um Klemmkeile, mit denen der<br />
Kai Weigand, Produktmanager Sensoren,<br />
GEFRAN Deutschland GmbH, Seligenstadt<br />
Bandfilter an Ort und Stelle gehalten wird, zu lösen. <strong>Der</strong> verschmutzte<br />
Filterabschnitt wird weiter transportiert und die Keile<br />
klemmen den folgenden, sauberen Filterabschnitt wieder fest.<br />
Das Sperrventil öffnet sich und der Speicher entleert sich. Abhängig<br />
von Kunde, Material und Grad der Verschmutzung wird<br />
diese Bewegungsfolge alle zwei bis 45 Minuten ausgelöst. Die<br />
Kolben bewegen sich dabei mit einer Geschwindigkeit von<br />
80 mm pro 1,5 Sekunden. „Präzision ist bei diesem Ablauf nicht<br />
so entscheidend. Uns ist wichtig, dass die Kolben zuverlässig bis<br />
an ihre Endpunkte fahren“, erläutert Henss.<br />
POSITIONSERFASSUNG MIT MAGNETO<br />
STRIKTIVEN LINEARWEGAUFNEHMERN<br />
Um dies sicherzustellen, setzt Britas seit 2<strong>01</strong>9 in den Kolben seiner<br />
Bandschmelzefilter berührungslose magnetostriktive Linearwegaufnehmer<br />
der Hyperwave-Baureihe von Gefran in Stabbauform<br />
mit einem Messbereich von 100 mm ein. Die stabförmigen<br />
Sensoren aus Edelstahl eignen sich aufgrund ihrer Bauform ideal<br />
für den Einbau in Hydraulikzylinder. Sie bewähren sich bei Betriebsdrücken<br />
bis 350 bar und erfassen die Position des Kolbens<br />
in Echtzeit. Dies erfolgt durch die Wechselwirkung zweier Magnetfelder:<br />
Das erste Magnetfeld wird durch einen Stromimpuls<br />
entlang des gesamten Sensors erzeugt und interagiert mit dem<br />
zweiten, bestehend aus dem Positionsmagneten, der an der bewegten<br />
Achse befestigt ist. Die magnetostriktive Funktionsweise<br />
ohne mechanischen Kontakt macht das System nahezu verschleißfrei,<br />
reduziert damit die Ausfallzeiten deutlich und sorgt<br />
für eine fast unbegrenzte Lebensdauer.<br />
Die analoge Schnittstelle der Wegaufnehmer ist mit verschiedenen<br />
Spannungs- und Strom-Ausgangssignalen verfügbar und<br />
garantiert die einfache Installation und Anpassung an bestehende<br />
Systeme. So auch bei Britas. „Wir setzen Sensoren dieser Art<br />
schon immer in unseren Anlagen ein, nutzten jedoch bislang<br />
Wettbewerbsprodukte. Die Hyperwave-Wegaufnehmer von Gefran<br />
waren mit diesen Produkten kompatibel. Diese Austauschbarkeit<br />
war eine wichtige Voraussetzung für den Wechsel des<br />
24 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
<strong>01</strong><br />
<strong>02</strong><br />
Sensorlieferanten“, sagt Henss. Denn doppelte Lagerhaltung sollte<br />
auf jeden Fall vermieden werden. Gefran konnte die Sensoren<br />
in der passenden Baugröße und mit einem drehbaren Anschluss<br />
für den flexiblen und unkomplizierten Einbau liefern. Zudem gefiel<br />
das Design.<br />
Heute verbaut Britas die magnetostriktiven Linearwegaufnehmer<br />
der Hyperwave-Baureihe nicht nur in den Bandschmelzefiltern<br />
vom Typ ABMF, sondern ebenfalls in den kontinuierlichen<br />
Bolzensiebwechsler der Serie CMF, die hauptsächlich zum<br />
Reinigen von Schmelzen aus industriellen Kunststoffabfällen<br />
eingesetzt werden. Auch in den diskontinuierlichen Bolzensiebwechslern,<br />
die als reine Sicherheitsfilter verwendet werden,<br />
kommen die Sensoren zum Einsatz.<br />
ZWEI BAUFORMEN, DREI HUBVARIANTEN,<br />
STÄRKERES SIGNAL<br />
Die Linearwegaufnehmer zeichnen sich durch eine 15-mal höhere<br />
Signalverstärkung als bei herkömmlichen Modellen aus und<br />
damit durch eine besonders hohe EMV-Störfestigkeit. Sie sind<br />
widerstandsfähig gegenüber Vibrationen und mechanischen Stößen<br />
und eignen sich damit vor allem für den rauen Einsatz in<br />
Industrieumgebungen. Die magnetostriktiven Wegaufnehmer<br />
garantieren eine hohe Wiederholgenauigkeit und Messstabilität<br />
bei einem geringen Nichtlinearitätsfehler. In den Bandschmelzefiltern<br />
von Britas sind vor allem ihre Temperaturbeständigkeit<br />
und das verlässliche Anfahren der Endlage gefragt. Neben der<br />
von Britas verwendeten Stabbauform, bietet Gefran die berührungslos<br />
arbeitenden Sensoren auch in einer Profilbauform an,<br />
die direkt an der zu messenden Struktur montiert wird. In jeder<br />
Bauform – Stab- oder Profilausführung – stehen Messbereiche<br />
bis zu 4000 mm zur Verfügung.<br />
Britas verlässt sich auch in anderen Bereichen bereits seit vielen<br />
Jahren auf Sensoren von Gefran. So leiten unter anderem<br />
Massedruckmessumformer mit Perfomance Level ‚c‘ und sicherer<br />
Abschaltung den Siebwechsel nach einem vordefinierten<br />
Schmelzedruck ein. Temperaturfühler messen die Temperatur in<br />
den verschiedenen Zonen der Bandschmelzefilter und Drucksensoren<br />
erfassen kontinuierlich den Druck in den hydraulischen<br />
Kolben der Maschine. Darüber hinaus bezieht Britas die<br />
Kabel für sämtliche Sensoren von Gefran.<br />
Bilder: Aufmacher jchizhe – stock.adobe.com; 03 Gefran; sonst. Britas Recycling<br />
www.gefran.com<br />
Video<br />
03<br />
<strong>01</strong> Bandschmelzefilter filtern effizient<br />
Verschmutzungen aus Kunststoffschmelzen<br />
<strong>02</strong> Die magnetostriktiven Linearwegaufnehmer<br />
garantieren die sichere Klemmung des Filterbandes<br />
im automatischen Bandschmelzefilter<br />
03 Die Baureihe der analogen, magnetostriktiven<br />
Linearwegaufnehmer, vorn rechts die Stabbauform,<br />
wie sie bei Britas zum Einsatz kommt<br />
https://bit.ly/Bandschmelzefilter<br />
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AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
MUT ZUR CLOUD<br />
ERÖFFNET NEUE WEGE<br />
Die Automatisierung spielt eine entscheidende<br />
Rolle, wenn es darum geht, wie sich<br />
Unternehmen zukunftsfähig aufstellen.<br />
Aber vor welchen Herausforderungen<br />
stehen Maschinenbauer und produzierende<br />
Unternehmen konkret? Und an welchen Stellen<br />
werden intelligente Automatisierungs- und<br />
Cloudlösungen bereits heute in der Praxis<br />
eingesetzt?<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Kein anderes Thema gilt so sehr als Indikator für die Zukunftsfähigkeit<br />
der deutschen Industrie wie der Automatisierungsgrad<br />
und die Roboterdichte in den hiesigen<br />
Betrieben. Und die kann sich sehen lassen: Laut der International<br />
Federation of Robotics stellt Deutschland den fünftgrößten<br />
Absatzmarkt für Roboter dar. Noch sind es vor allem die<br />
großen Industriebetriebe mit hohem Produktionsvolumen, die<br />
auf automatisierte Abläufe angewiesen sind. Doch es zeichnet<br />
sich bereits ab, dass auch kleine und mittlere Unternehmen<br />
(KMU) mit kleineren Stückzahlen nachziehen werden. <strong>Der</strong><br />
Grund: Produzierende Unternehmen stehen in den kommenden<br />
Jahren vor zahlreichen Herausforderungen, die es erforderlich<br />
machen, Arbeitsprozesse grundlegend zu verändern.<br />
FEHLENDE FACHKRÄFTE<br />
<strong>Der</strong> Mangel an qualifizierten Arbeitskräften betrifft laut Bundesministerium<br />
für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) derzeit<br />
Bastian Weimer, Sales Director Strategic Accounts Euro Central<br />
– 3DExperience Works – Solidworks bei Dassault Systèmes<br />
knapp 43 Prozent aller Berufsgattungen in Deutschland. Auch<br />
die MINT-Bereiche (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft<br />
und Technik) stehen unter Druck, offene Stellen mit geeignetem<br />
Fachpersonal zu besetzen. Die Gründe für die sich zuspitzende<br />
Lage sind vielseitig. Eine Hauptursache ist der demographische<br />
Wandel. Durch die alternde Bevölkerung wird erwartet, dass sich<br />
die Zahl der Erwerbstätigen – im Alter zwischen 20 und 65 Jahren –<br />
bis zum Jahr 2060 um ein Drittel reduziert, sofern diese nicht<br />
durch Einwanderung ausgeglichen wird. Verstärkt wird diese<br />
Lücke durch eine Veränderung in der Berufsausbildung und einem<br />
Trend hin zur Akademisierung. So liegt der Anteil der Studienberechtigten<br />
bei etwa 45 Prozent. An jungen Facharbeiterinnen und<br />
Facharbeitern fehlt es hingegen.<br />
HYBRIDE ARBEITSPLÄTZE<br />
ALS ZUKUNFTSMODELL<br />
Um den Produktionsstandort Deutschland langfristig attraktiv zu<br />
machen, müssen Wege aus dem Fachkräftedilemma gefunden<br />
werden. Einen Lösungsansatz stellt die Automatisierung von<br />
Produktions- und Fertigungsaufgaben dar. Schon heute übernehmen<br />
Roboter und Maschinen einzelne Arbeitsschritte in<br />
Fertigungslinien. Dazu gehören unter anderem körperlich an-<br />
26 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
strengende Aufgaben wie Heben und Transportieren, monotone<br />
und repetitive Aufgaben wie das Einlegen von Teilen sowie gefährliche<br />
Tätigkeiten nah an der Maschine oder im Umgang mit<br />
Chemikalien. Das führt dazu, dass unliebsame Aufgaben für die<br />
Mitarbeitenden entfallen, das Produktionsvolumen gesteigert<br />
und die Arbeitssicherheit erhöht wird. Auf dieser Basis entstehen<br />
DIE CLOUDBASIERTE<br />
PLATTFORMLÖSUNG<br />
GEWÄHRLEISTET EINE DURCH-<br />
GÄNGIGE DATENINTEGRITÄT<br />
hybride Arbeitsplätze, an denen Mensch und Maschine Hand in<br />
Hand zusammenarbeiten. Dadurch können Unternehmen<br />
Schichtmodelle optimieren, Produktionsschwankungen ausgleichen<br />
und Krankheitsfälle kompensieren.<br />
Damit insbesondere kleinere Unternehmen ohne großes Team<br />
nicht gleichzeitig von anderer Seite vom Arbeitskräftemangel bei<br />
Integratoren abhängig sind, sollten sie einfache Automatisierungsaufgaben<br />
selbst vornehmen können. Dazu zählen bei-<br />
spielsweise die Wartung, Bedienung, Instandhaltung oder Produktautomatisierung.<br />
Gelingen kann dies beispielsweise mit<br />
einem modularen Baukastensystem von Ecosphere. <strong>Der</strong> Automatisierungsspezialist<br />
stellt standardisierte Tools zur Verfügung,<br />
die gleichzeitig die notwendige Flexibilität bieten, um diese auf<br />
individuelle Automatisierungsaufgaben zuzuschneiden.<br />
REALISIERUNG KOMPLEXER<br />
ROBOTIKAUFGABEN<br />
Eine weitere Herausforderung für produzierende Unternehmen<br />
stellt die digitale Transformation dar. Einerseits ist die zunehmende<br />
Digitalisierung von Arbeitsabläufen essenziell, um die<br />
Zukunftsfähigkeit des eigenen Geschäftsmodells zu sichern und<br />
im internationalen Wettbewerb mitzuhalten. Andererseits sorgt<br />
dies auch für eine zunehmende Komplexität. Unterstützen können<br />
hier Cloudlösungen und Künstliche Intelligenz.<br />
Ein Beispiel hierfür ist die Robotersimulation bei Ecosphere.<br />
Durch die ganzheitliche virtuelle Nachbildung von Robotersystemen<br />
und Maschinen auf der 3DExperience-Plattform von Dassault<br />
Systèmes können deutlich mehr Aspekte auf dem Weg vom erdachten<br />
zum realen Modell berücksichtigt werden. Insbesondere<br />
im Bereich der Validierung, einer der schwierigsten Aufgaben in<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 27
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
<strong>01</strong> <strong>02</strong><br />
<strong>01</strong> Hybride Arbeitsplätze: Hier arbeiten Mensch<br />
und Maschine Hand in Hand<br />
<strong>02</strong> An Fertigungslinien übernehmen Roboter und<br />
Maschinen vor allem körperlich anstrengende,<br />
monotone oder gefährliche Aufgaben<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
der Robotik, können so immense Fortschritte erzielt werden, da<br />
Annahmen im Entwicklungsprozess direkt umfassend geprüft<br />
werden. Durch die Arbeit auf der Plattform ist zudem die Durchgängigkeit<br />
der Daten gewährleistet. So lassen sich Konstruktionsdaten,<br />
zum Beispiel aus Solidworks, in die Simulation überführen.<br />
Dort kann anschließend ausgiebig virtuell getestet werden, ob der<br />
Roboter auf engem Raum mit anderen Bauteilen und Maschinen<br />
kollidieren würde, ob Bewegungen effizient sind oder weitere<br />
Optimierungen vorgenommen werden sollten. Noch wird die<br />
Robotersimulation vor allem für Großkunden aus der Automobilund<br />
Luftfahrtindustrie umgesetzt, die das entsprechende Knowhow<br />
und die nötigen finanziellen Ressourcen haben. Doch auch<br />
das Potenzial für kleinere Unternehmen ist groß.<br />
CLOUDBASIERTE PLATTFORMLÖSUNGEN<br />
Durch die zunehmende globale Vernetzung – Stichwort Lieferketten<br />
– sowie die Vernetzung über verschiedene Abteilungen innerhalb<br />
eines Betriebes hinweg ist ein Umdenken hinsichtlich<br />
bestehender Prozesse erforderlich. Cloudbasierte Plattformlösungen,<br />
die ein hohes Maß an Datendurchgängigkeit und Skalierbarkeit<br />
aufweisen, schaffen hier Abhilfe. Dadurch lassen sich<br />
neue Geschäftsmodelle wirtschaftlich realisieren. Ein Beispiel ist<br />
Robot-as-a-Service (RaaS). RaaS bietet Unternehmen die Möglichkeit<br />
einen Roboter temporär zu mieten, statt dauerhaft zu<br />
kaufen. Das kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn ein<br />
Produkt nur für eine kurze, saisonal-bedingte Laufzeit hergestellt<br />
werden soll. Bislang sind Entscheider in dieser Hinsicht zurückhaltend,<br />
da sich RaaS-Modelle aufgrund der Komplexität jedes<br />
einzelnen Roboters derzeit noch nicht flächendeckend finanziell<br />
rechnen. Durch Datenplattformen ändert sich dies jedoch, da<br />
Anbieter auf vorhandenes Wissen zugreifen können und so die<br />
Konstruktions- und Entwicklungszeiten deutlich verkürzen.<br />
HERAUSFORDERUNGEN<br />
ERFOLGREICH MEISTERN<br />
Produzierende Unternehmen stehen derzeit vor großen Herausforderungen:<br />
ein sich zuspitzender Fachkräftemangel, hoher<br />
Digitalisierungsdruck sowie eine immer stärkere Vernetzung der<br />
Unternehmen. Zuletzt rückten auch Nachhaltigkeitsvorgaben<br />
durch Gesetze oder Kundenanforderungen immer stärker in den<br />
Fokus. Entscheidungsträger sind deswegen gefragt Strategien zu<br />
entwickeln, die langfristig wirtschaftlichen Erfolg mit klima- und<br />
ressourcenschonendem Handeln verbinden. In allen Bereichen<br />
gilt: Es braucht innovative Lösungen, die langfristig bestehen<br />
können. Die Automatisierung im Zusammenspiel mit Cloudlösungen<br />
spielt dabei bereits heute eine zentrale Rolle – und wird<br />
in Zukunft nicht mehr wegzudenken sein.<br />
Bilder: Aufmacher www.istockphoto.com – greenbutterfly, sonstige Ecosphere<br />
www.3ds.com/de<br />
www.ecosphere-automation.de<br />
28 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
KOSTENFREIES SOFTWAREPAKET FÜR VEREINFACHTE FELDGERÄTE-BEDIENUNG<br />
AUTOMATISIERUNGSTECHNIK<br />
Einfachheit ist für Vega eine Grundvoraussetzung bei der Entwicklung zuverlässiger<br />
Sensoren für Füllstand, Grenzstand und Druck. Gleiches gilt für die Bedienung der<br />
Feldgeräte des Messtechnikherstellers. Seit Monaten baut Vega die Palette hilfreicher<br />
Bedientools kontinuierlich aus. So ist der Kundenservice bequem von dort erreichbar,<br />
wo der Anwender mit dem Gerät arbeitet – über die Vega Tools-App oder in der<br />
Bediensoftware Vega DTM Collection nur einen Klick entfernt. Auch die Funktion<br />
Backup & Restore, die eine Sicherung aller parametrierten Gerätedaten ermöglicht,<br />
ist verfügbar. Mit dem Vega Dataviewer, einem Berechnungsassistenten für Behälterformen<br />
und der Gerätedokumentation sind jetzt weitere Features hinzugekommen.<br />
Gleichzeitig avanciert die ehemals kostenpflichtige Vollversion des windowsbasierten Softwarepakets zum kostenlosen Standard<br />
für alle: „Wir wollen unseren Kunden all das zur Verfügung stellen, was sie für die schnelle und einfache Inbetriebnahme, Diagnose<br />
und Wartung ihrer Geräte benötigen“, so Produktmanager Ralf Höll. Abgerundet wird das Angebot durch Myvega als zentrale<br />
Schnittstelle sämtlicher Bedientools. Dort lassen sich alle Daten zur Parametrierung oder Diagnose, Backups, Zugangscodes sowie<br />
Test- und Prüfdokumente speichern und verwalten.<br />
www.vega.com<br />
KOSTENLOSE IIOT-SOFTWARE<br />
<strong>Der</strong> erste Schritt bei IIoT-Projekten ist in der Regel die digitale<br />
Anbindung und anschließende Konfiguration der Geräte.<br />
Ifm bietet dafür IO-Link-Geräte und die Software Moneo<br />
Configure. Mit dem kostenlos auf der ifm-Homepage erhältlichen<br />
Programm lassen sich IO-Link-Devices sowie IO-Link-<br />
Master-Module von ifm und anderen Herstellern mit wenigen<br />
Klicks parametrieren. Möglich wird dies per Online-Suche über<br />
die integrierte Verbindung zur IODD-Datenbank. Eine Scan-<br />
Funktion erlaubt die<br />
schnelle Erfassung<br />
und Darstellung von<br />
komplexen IO-Link-<br />
Netzwerken mit<br />
zahlreichen Mastern<br />
und Geräten. <strong>Der</strong><br />
Anwender kann mit<br />
Moneo Configure die<br />
Sensorik ohne die Beteiligung einer übergeordneten Steuerung<br />
parametrieren und überwachen. Beim Einrichten und<br />
der Fehleranalyse lassen sich zwei Prozessdaten übersichtlich<br />
visualisieren. <strong>Der</strong> Anwender kann sofort erkennen, wie sich<br />
die Änderung der Parametrierung auf die Daten auswirkt.<br />
Bereits erstellte Parameterdatensätze kann er innerhalb der<br />
Software komfortabel mit Import- und Export-Funktionen<br />
verwalten. Sollte ein Sensor getauscht werden müssen, lässt<br />
sich die Parametrierung mit wenigen Klicks einfach wieder<br />
auf den neuen Sensor übertragen.<br />
www.ifm.com<br />
FÜR MEHR PLATZ IM SCHALTSCHRANK<br />
Die All-in-one-Lösung für<br />
Spannungsversorgung,<br />
Überstromschutz und<br />
Stromverteilung von<br />
E-T-A Elektrotechnische<br />
Apparate aus Altdorf bei<br />
Nürnberg bietet zahlreiche<br />
Vorteile: Neben der<br />
einfachen Montage und der innovativen Anschlusstechnik<br />
spart das REX-System bis zu 60 Prozent des Platzbedarfs im<br />
Schaltschrank ein. Das Herzstück des Systems sind die Schaltnetzteile<br />
der Power4 REX-Reihe, die bereits bis zu 35 Prozent<br />
weniger Platz einnehmen als vergleichbare Produkte. Diese<br />
versorgen den Controlplex-Buscontroller und die unterschiedlichen<br />
ein- und zweikanaligen elektronischen Sicherungsautomaten<br />
mit Spannung. Die Potenzialmodule zur Stromverteilung<br />
komplettieren das System. Die All-in-one-Lösung<br />
von E-T-A ist modular aufgebaut und umfasst Spannungsversorgung,<br />
Überstromschutz und Stromverteilung. Die<br />
verschiedenen Komponenten sind einfach zu montieren und<br />
zu warten. Die Module lassen sich dank der patentierten<br />
Verbindungstechnik mit einem einfachen Klick verbinden.<br />
Dank Condition Monitoring verarbeitet das System zudem<br />
die Prozess- und Maschinendaten in Echtzeit und nutzt sie<br />
für die vorausschauende Instandhaltung. Das System verfügt<br />
über eine eindeutige Fehlererkennung, hohe Transparenz<br />
und bietet zudem die Möglichkeit zur Ferndiagnose.<br />
www.e-t-a.de<br />
IIOT-DEMONSTRATOR<br />
Schmersal demonstriert, wie sich das industrielle Internet der Dinge (IIoT) auf der<br />
Feldebene beispielhaft umsetzen lässt. Die Komponenten und Systeme des Unternehmens<br />
ermöglichen eine umfassende Maschinenkommunikation sowie die ganzheitliche<br />
Vernetzung von der Feldebene bis in die Cloud. Wie das geht, verdeutlicht ein IIoT-<br />
Demonstrator. Er besteht aus einem Förderband, über dem zwei kompakte 3D-ToF-Kameras<br />
installiert sind. <strong>Der</strong> Demonstrator zeigt beispielhaft die Möglichkeit, die von den<br />
Kameras, der Sicherheitssteuerung Protect-PSC1 sowie einer SPS erfassten Daten<br />
und Informationen über OPC UA an ein Edge Gateway und bei Bedarf an eine Cloud-<br />
Infrastruktur weiterzuleiten. Integraler Bestandteil des IIoT-Demonstrators ist die 3D-Kamera AM-T100. Ihr integrierter Sony<br />
Depthsense Sensor nutzt die Time-of-Flight-(ToF)-Technologie, das heißt, die Laufzeitmessung von ausgesendeten Lichtimpulsen<br />
im Infrarotbereich (850 nm), die von den zu erfassenden Objekten reflektiert werden. Auf diese Weise entsteht mit hoher<br />
Geschwindigkeit ein millimetergenaues 3D-Abbild der Szene, das als Punktewolke vorliegt.<br />
www.schmersal.com<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 29
WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK<br />
HOCHLEISTUNGSPOLYMERE SICHERN<br />
REINRAUMPROZESSE<br />
<strong>01</strong><br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
Ob Herstellung von Arzneimitteln, LEDs, Mikrochips oder Halbleitern:<br />
Partikelfreiheit ist in diesen Bereichen ein absolutes Muss. Denn kleinste Partikel, die<br />
sich von Maschinen lösen und in die Umgebungsluft gelangen wirken sich prozessund<br />
produktschädigend aus. Folglich sind Reinräume hier nicht mehr wegzudenken.<br />
Entsprechend gefragt sind Maschinenkomponenten, die keinerlei Abrieb erzeugen.<br />
Die passende Lösung bieten schmierfreie und verschleißfeste Motion Plastics.<br />
Partikelfreiheit und wenig Platz zeichnen Reinräume<br />
weltweit aus. Aus diesem Grund entwickelt Igus für sensible<br />
Anwendungsbereiche spezielle, für Reinraum-Anwendungen<br />
zugelassene und kompakte Komponenten<br />
aus Hochleistungspolymeren. Von Drehkranzlagern über Linearführungen<br />
bis hin zu ganzen Energiekettensystemen. Die Igus<br />
Motion Plastics sind aufgrund der verwendeten Kunststoffe<br />
besonders leicht, geräusch- und vibrationsarm, korrosionsbeständig,<br />
wartungsarm und schmierfrei. Da in die Polymere<br />
Festschmierstoffe integriert sind, werden keinerlei externe<br />
Schmiermittel benötigt, was auch einen Einsatz in besonders hygienesensiblen<br />
Bereichen ermöglicht. Darüber hinaus sind die<br />
Hochleistungskunststoffe tribologisch – sprich auf Reibung und<br />
Verschleiß – optimiert und erreichen dadurch eine besonders<br />
lange Lebensdauer.<br />
Kira Weller, Produktmanagerin E-ketten bei der Igus GmbH in Köln<br />
TESTS IM EIGENEN REINRAUMLABOR<br />
Die Qualitätsanforderungen im Reinraum steigen stetig – sowohl<br />
seitens der Kunden als auch seitens der Prüfnormen. Um den<br />
Igus-Produkten die bestmögliche Eignung im Reinraum zu attestieren,<br />
werden diese vorab ausgiebigen Tests unterzogen. Bereits<br />
seit 1997 kooperiert Igus bei Neuentwicklungen von Reinraumprodukten<br />
mit dem Fraunhofer Institut für Produktionstechnik<br />
und Automatisierung (IPA), wo zum Beispiel Igus-Energieketten<br />
in genormten Bewegungsabläufen untersucht werden. So kann<br />
eine klare Aussage zur Reinheitsklasse gegeben werden. Um<br />
neue reinraumtaugliche Produkte noch schneller entwickeln zu<br />
können, hat das Fraunhofer IPA als Entwicklungs- und Zertifizierungspartner<br />
im Auftrag von Igus ein maßgeschneidertes Reinraumlabor<br />
mit einem Reinraumsystem der ISO-Klasse 1 gemäß<br />
ISO 14644-1 in Köln konzipiert und realisiert. Mithilfe des eigenen<br />
Labors lassen sich nicht nur Neuentwicklungen innerhalb<br />
kürzester Zeit unter realen Bedingungen durchführen, sondern<br />
auch Langzeit- und kundenspezifische Tests. Dabei gelten höchs-<br />
30 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK<br />
<strong>01</strong> Um die Reinraumtauglichkeit der Produkte zu gewährleisten,<br />
werden diese nicht nur Tests durch das Fraunhofer IPA Institut<br />
unterzogen, sondern auch im Igus-Reinraumlabor geprüft<br />
<strong>02</strong><br />
<strong>02</strong> Die E-skin Flat-Leitungsführung überzeugt mit der höchsten<br />
Reinraumklasse – selbst nach 1,5 Jahren Dauereinsatz mit<br />
60 Millionen Doppelhüben<br />
03 <strong>Der</strong> i.Cee EC.S-Ultraschallsensor wurde speziell für die E-skin<br />
Flat entwickelt und ermöglicht eine Zustands überwachung sowie<br />
vorausschauende Wartung im Reinraum bis ISO Klasse 1<br />
te Hygienevorschriften. In der Laborhauptkammer befinden sich<br />
drei Laminar-Flow-Boxen, die mit Hochleistungsfiltern ausgestattet<br />
sind und Tests in unkontaminierter Luft ermöglichen. Für<br />
größere Testaufbauten lassen sich Boxen miteinander verbinden.<br />
Igus testet hier unter anderem ihr Sortiment an reinraumtauglichen<br />
Energieketten, die in bewegten Produktionsanlagen für eine<br />
sichere Führung der Strom- und Datenkabel sorgen.<br />
FLEXIBLE UND FLACHE ENERGIEKETTE<br />
Eine besonders beliebte Lösung ist die E-skin Flat: eine flache<br />
und modulare Energiekette aus abrieboptimiertem Hochleistungskunststoff,<br />
die Platz für eine oder mehrere Leitungen bietet.<br />
Sie ist frei konfigurierbar und kann aus bis zu sechs Lagen mit je<br />
sechs Kammern bestehen. Bei einem zum Beispiel dreilagigen<br />
Aufbau sichern Stützketten in der untersten Lage die Stabilität<br />
der Kette. Durch das modulare und zu öffnende System lassen<br />
sich Leitungen schnell einlegen und im Wartungsfall austauschen.<br />
Kommt es zu einem Defekt, braucht der Anwender nur<br />
dieses Modul auswechseln. Zudem erlaubt die Modulsteckweise,<br />
die E-kette bei Bedarf um weitere E-skin Flat „single pods“ beziehungsweise<br />
Einzelkammern zu erweitern. Das Kabelführungssystem<br />
wächst so mit den Anforderungen und bietet eine sichere<br />
Leitungsführung auf kompaktem Bauraum.<br />
Tests des IPA Fraunhofer Instituts haben gezeigt, dass die<br />
E-skin Flat der höchsten Reinraumklasse entspricht. Das bedeutet,<br />
dass sich im laufenden Betrieb der E-kette in einem Kubikmeter<br />
Umgebungsluft höchstens zehn Partikel der Größe von<br />
0,1 µm und höchstens zwei Partikel der Größe von 0,2 µm befinden.<br />
Zum Vergleich: In einem Kubikmeter Luft neben einem Raucher<br />
befinden sich bis zu 100.000.000 Partikel, die größer als<br />
0,5 µm sind. Speziell für den Einsatz in der E-skin Flat hat Igus die<br />
CFClean-Leitungsserie entwickelt. Die Leitungsadern können<br />
Energie, Motorsteuerungs-, Bus- und Ethernetsignale übertragen.<br />
So erhält der Anwender auf Wunsch ein direkt anschlussfertiges<br />
und UL listed Komplettsystem für seinen Reinraum.<br />
HÖCHSTE REINRAUMKLASSE BESTÄTIGT<br />
Unklar war jedoch noch, wie stark der Partikelabrieb der Hochleistungskunststoffe<br />
nach langem und intensivem Einsatz ist. Um<br />
eine Antwort zu finden, hat Igus einen Branchentest gestartet.<br />
<strong>Der</strong> erste Teil des Tests fand im Igus-Labor in einer Umgebung<br />
mit normaler Staub- und Schmutzbelastung statt. Dort lief die E-<br />
skin Flat rund anderthalb Jahre lang und führte in dieser Zeit<br />
60 Millionen Doppelhübe aus. Teil zwei des Versuchs fand im gemeinsam<br />
mit dem Fraunhofer IPA entwickelten Reinraumlabor<br />
statt. In den Laminar-Flow-Boxen mit Hochleistungsfiltern bewegte<br />
sich die E-kette 100 Minuten lang. Sensoren detektierten<br />
dabei die Partikelkonzentration in der Umgebungsluft. Selbst<br />
nach 60 Millionen Doppelhüben erreichte die E-skin Flat immer<br />
noch die höchste Reinraumklasse. Eine Erkenntnis, die Betreibern<br />
von Reinraumproduktionen zusätzliche Sicherheit bietet.<br />
INTELLIGENTE SENSORIK FÜR<br />
MAXIMALE LEBENSDAUER<br />
Hohe Anforderungen an die Prozesssicherheit und Hygiene führen<br />
dazu, dass immer mehr Produkte unter Reinraumbedingungen<br />
produziert werden. Daher gilt es, die eingesetzten Maschinen<br />
und Produktionsabläufe kontinuierlich zu optimieren.<br />
Denn ungeplante Stillstandzeiten kosten wertvolle Zeit und<br />
Geld. Um Anlagenausfälle von vornherein zu vermeiden und Instandhaltungskosten<br />
zu reduzieren, bietet Igus eine passende<br />
Lösung: die Smart Plastics.<br />
Mit intelligenter Sensorik ausgestattete Energiekettensysteme,<br />
Leitungen, und Gleitlager ermöglichen eine Echtzeit-Zustandsüberwachung<br />
(i.Sense) und vorausschauende Wartung (i.Cee).<br />
Speziell für die E-skin Flat bietet Igus i.Cee EC.S – einen Ultraschallsensor,<br />
der unterhalb der Kette montiert wird und berührungslos<br />
den Zustand der E-skin Flat misst.<br />
Auch i.Cee EC.S wurde im Igus Reinraumlabor ausgiebig getestet<br />
und eignet sich für Reinräume bis zur Luftreinheitsklasse 1 gemäß<br />
ISO 14644-1. Sobald sich ein kritischer Zustand des Energieführungssystems<br />
feststellen lässt, werden Wartungsempfehlungen<br />
ausgegeben. Die Zustandsinformationen aus dem Reinraum<br />
werden in Echtzeit dem Anwender überall dort zur Verfügung gestellt,<br />
wo sie benötigt werden. Anwender können den Sensor per<br />
i.Cee-Modul auch ganz einfach an übergreifende IoT-Netzwerke<br />
anschließen und so in ein vorausschauendes Wartungskonzept<br />
einbinden. Die smarte Sensorik von Igus ermöglicht Unternehmen,<br />
die Produktlebensdauer maximal auszureizen und einen<br />
unnötig frühen Austausch zu vermeiden. Gleichzeitig sinken die<br />
Instandhaltungskosten und das Risiko eines Ausfalls, während<br />
die Gesamtanlageneffektivität im Reinraum erhöht wird.<br />
Bilder: Igus<br />
www.igus.de<br />
DIE LANGLEBIGEN KUNSTSTOFF-<br />
KOMPONENTEN SIND<br />
REINRAUMZERTIFIZIERT<br />
BIS ISO KLASSE 1<br />
03<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 31
WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK<br />
NEUES<br />
FORSCHUNGSPROJEKT<br />
Am Kunststoff-Zentrum SKZ ist gemeinsam<br />
mit Süd-West-Chemie und Baumgarten<br />
Automotive Technics ein Kooperationsprojekt<br />
gestartet, dass die Entwicklung biobasierter<br />
Harze zum Inhalt hat. Diese Duroplaste<br />
sollen künftig in technisch anspruchsvollen<br />
Produkten Anwendung finden. Dabei ist auch<br />
die Prüfung der Wirtschaftlichkeit Teil<br />
der Untersuchungen.<br />
Die globale Erderwärmung und der damit einhergehende<br />
Klimawandel fordern zum Umdenken und einem gewissenhafteren<br />
Handeln mit den zur Verfügung stehenden<br />
fossilen Ressourcen auf. Bei der Bewältigung dieser<br />
Herausforderungen nimmt die Kunststoffbranche mit der Entwicklung<br />
von Kunststoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe<br />
eine wichtige Rolle ein. Das Hauptaugenmerk bei der Entwicklung<br />
von Biokunststoffen lag bisher verstärkt auf thermoplastischen<br />
Materialien – ein Umstand, der sich nun ändern soll.<br />
FÖRDERUNG DURCH DAS BMEL<br />
Die Unternehmen Süd-West-Chemie und Baumgarten Automotive<br />
Technics entwickeln gemeinsam mit dem Kunststoff-Zentrum<br />
SKZ rieselfähige Duroplast-Formmassen auf Basis nachwachsender<br />
Rohstoffe, die im Spritzgießverfahren verarbeitet<br />
werden können. Das über drei Jahre laufende Kooperationsprojekt<br />
wird im Rahmen des Förderprogramms „Nachwachsende<br />
Rohstoffe“ des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft<br />
(BMEL) gefördert.<br />
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN<br />
DUROPLASTISCHE FORMMASSEN<br />
Rotorblätter, Pulverlack aber auch Bodenbeläge haben<br />
eines gemeinsam – sie werden mithilfe von Duroplasten<br />
hergestellt. Duroplaste werden häufig als Klebstoff,<br />
Matrix von Faserverbundwerkstoffen, Vergussmasse<br />
und Beschichtung in vielen Industriebereichen, wie<br />
in der Automobilindustrie, Medizintechnik sowie Luftund<br />
Raumfahrt, eingesetzt. Diese äußerst vielfältige<br />
Materialklasse zeichnet sich durch eine hervorragende<br />
Verarbeitbarkeit, hohe Temperatur- und chemische<br />
Beständigkeit, geringe Kriechneigung und sehr gute<br />
mechanische Eigenschaften aus. Das weite Einsatzspektrum<br />
von Duroplasten wird durch die große<br />
Vielfalt und Modifikationsmöglichkeiten der Harze<br />
erreicht. Am SKZ werden Harzsysteme formuliert und<br />
maßgeschneidert modifiziert, um die vielfältigen<br />
Anwendungsanforderungen erfüllen zu können.<br />
Erfahrung des SKZ im Bereich Duroplaste:<br />
n Polyester-, Acrylat-, Epoxid-, Polyurethan-,<br />
Phenol- und Silikonharze<br />
n 1K thermisch latente Systeme<br />
n 2K-Systeme<br />
n UV-härtende Systeme<br />
n Einarbeitung von Füllstoffen und Additiven<br />
(Harzmodifizierung)<br />
n Nano-Composite<br />
ZWEI OPTIMIERUNGSSTRATEGIEN<br />
Im Projekt werden bei der Entwicklung der biobasierten Formmassen<br />
zwei Optimierungsstrategien verfolgt. Erstens die Entwicklung<br />
von Formmassen, die einen Bioanteil von mindestens<br />
95 Prozent haben, und zweitens die Entwicklung von Formmassen<br />
mit möglichst hohem biobasiertem Anteil (> 70 Prozent)<br />
und optimiertem Eigenschaftsprofil. Die neu entwickelten biobasierten<br />
Formmassen sollen in technisch anspruchsvollen Anwendungen<br />
eingesetzt werden und stehen somit in Konkurrenz<br />
zu petrochemisch-basierten Duroplast-Formmassen sowie<br />
technischen Thermoplasten. Die mechanischen Eigenschaften<br />
und die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit der entwickelten<br />
biobasierten Formmassen werden abschließend bewertet.<br />
AUSBAU DER BIOÖKONOMIE<br />
IN DEUTSCHLAND<br />
Das SKZ ist für die Synthese und Optimierung der biobasierten<br />
Harzsysteme sowie die Rezepturentwicklung und Compoundierung<br />
der Formmassen zuständig. Süd-West-Chemie entwickelt<br />
einen Scale-up-Prozess, während Baumgarten Automotive<br />
Technics einen Spritzgießprozess für die biobasierten Duroplast-Formmasse<br />
entwickelt und Demonstratorbauteile herstellt.<br />
Die Ergebnisse des Projektes bieten die Möglichkeit,<br />
petrochemisch basierte Duromere durch biobasierte Duroplaste<br />
zu ersetzen und tragen zum Ausbau der Bioökonomie beziehungsweise<br />
biobasierten Wirtschaft in Deutschland bei.<br />
Bilder: SKZ<br />
www.skz.de<br />
32 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
WERKSTOFF- & VERBINDUNGSTECHNIK<br />
SPANNTECHNIK FÜR VEREINFACHTE DREH- UND FRÄSPROZESSE<br />
Mehr Flexibilität in der spangebenden Fertigung und deutlich reduzierte Rüstzeiten – unter<br />
diesen Prämissen stellt Ringspann das neue Spannhülsen-Spannfutter HSFS 110 vor. Da das<br />
Spannsystem ohne Plananzug auskommt, eignet es sich für die Bearbeitung von Stangenmaterial<br />
und Materialabschnitten in der ersten oder von Werkstücken ab der zweiten<br />
Aufspannung. Die Konstruktion ermöglicht einen einfachen und schnellen Austausch der<br />
Spannhülsen. Mit seinem ausführbaren Spanndurchmesserbereich von 22 bis 80 mm<br />
präsentiert sich HSFS 110 zudem als vielseitiges Spannzeug. Zusätzliche Flexibilität verschafft<br />
es dem Nutzer, da eine Änderung des Spanndurchmessers bis 1,5 mm realisierbar ist. „Das<br />
bedeutet in der Praxis, dass unser HSFS 110 große Werkstücktoleranzen und Einführspiele<br />
zulässt. Es eignet sich daher auch für die automatisierte Beladung“, so Produktmanager Christoph Schulz. Das Spannsystem<br />
besteht aus einem Basisfutter, einer Spannhülse sowie einem Zugrohradapter und einem Adapterflansch. Serienmäßig bietet<br />
Ringspann 28 verschiedene Spannhülsen für ebenso viele Durchmesser von Stangen (nach EN 1<strong>02</strong>78) oder zylindrischen Werkstücken.<br />
<strong>Der</strong> Wechsel der Spannhülse ist mit wenigen Handgriffen erledigt, Sonderwerkzeuge sind nicht erforderlich, ein<br />
Inbusschlüssel reicht aus.<br />
www.ringspann.de<br />
KUNSTHARZ VERSCHWENDUNGSFREI<br />
AB- UND UMFÜLLEN<br />
Überall wo hoch- und niedrigviskose Kunstharz-<br />
Komponenten in Deckelfässer ab- und umgefüllt<br />
werden müssen, sorgt die neue Vakuumstation<br />
von Tartler für mehr Nachhaltigkeit. Ausgestattet<br />
mit kundenspezifischer Peripherie lässt sich die<br />
Vakuumstation Tava F perfekt in bestehende<br />
Produktionsumgebungen integrieren. Sie gehört<br />
zum breit gefächerten Anlagen-Portfolio des<br />
deutschen Unternehmens Tartler und wird von<br />
zahlreichen Kunstharz-Verarbeitern inzwischen<br />
bei der Realisierung ressourcenschonender Zero-<br />
Waste-Konzepte bei der Ab- und Umfüllung von<br />
fließfähigen und pastösen Kunstharz-Komponenten<br />
eingesetzt. Sowohl Materialhersteller als auch die<br />
Anwender moderner Dosier- und Mischanlagen<br />
haben mittlerweile erkannt, dass sie mit dieser<br />
Entgasungsstation ihren Kostenaufwand spürbar<br />
reduzieren, ihre Abfallmengen minimieren und ihre<br />
Prozesse nachhaltig verbessern können. Während<br />
die Tava F einen Materialhersteller in die Lage<br />
versetzt, seinen Kunden entgaste und von Feuchtigkeit<br />
befreite Kunstharz-Komponenten in optimal<br />
befüllten Gebinden bereitzustellen, profitieren die<br />
Verarbeiter von der dadurch möglichen Prozesssicherheit<br />
beim Dosieren und Mischen sowie von<br />
der Rückgewinnung und Aufbereitung ungemischter<br />
Restmengen aus der laufenden Produktion. Für<br />
Interessenten bietet Tartler auf seiner Website einen<br />
Kalkulator an. Wer hier fünf Mengenwerte aus seiner<br />
Produktion eingibt – zum Beispiel die Anzahl der<br />
Fasswechsel pro Monat oder das Volumen der<br />
Restmengen – erfährt sofort, wieviel Geld er spart<br />
und wie rasch sich seine Tava F amortisiert hat.<br />
www.tartler.com<br />
KLEMMVERBINDER AUS KUNSTSTOFF<br />
Klemmverbinder sind universell<br />
nutzbare Verbindungselemente<br />
für rohrbasierte Konstruktionen.<br />
Bei Inocon finden sich ab sofort<br />
Klemmverbinder unterschiedlichster<br />
Konfiguration aus glasfaserverstärktem<br />
Polyamid. Die bis<br />
100 °C temperaturbeständigen<br />
Verbinder sind dort angebracht,<br />
wo es um Korrosionsbeständigkeit<br />
geht, wo Gewicht gespart werden<br />
soll oder es auf die visuelle Wirkung<br />
ankommt. Gemein ist allen Varianten die Maßhaltigkeit und<br />
die Hochwertigkeit – so verstehen sich die Kunststoff-Varianten<br />
keinesfalls als billige Alternativen, sondern als High-End-Lösungen<br />
mit definierten Belastungswerten. Abhängig vom Anzugsdrehmoment<br />
der Verschraubungen listet Inocon die axiale Auszugskraft,<br />
das radiale Torsionsmoment sowie das Drehmoment bei<br />
vorhandener Gelenkachse auf. Die Verbinder sind so konstruiert,<br />
dass sie handelsübliche Konstruktionsrohre vollflächig umfassen<br />
und so kraftschlüssig klemmen. Fixiert werden die Rohre mittels<br />
Zylinderschrauben und Muttern aus Edelstahl oder per Klemmhebel<br />
(HSK.P). Diese sind speziell auf den Kunststoff abgestimmt<br />
und vor allem dann sinnvoll, wenn die Rohrkonstrukte häufig<br />
oder werkzeuglos umzubauen sind.<br />
www.inocon.de<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 33<br />
LIMBACH.indd 1 22.11.2<strong>01</strong>7 08:28:39
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
ALTERNATIVE FÜR DEN 3D-DRUCK<br />
VON KUNSTSTOFFTEILEN<br />
Bei der industriellen Nutzung der additiven Fertigung auf der Grundlage des SLSoder<br />
MJF-Verfahrens kommen hauptsächlich Polyamid-Kunststoffe zum Einsatz.<br />
Dabei stellt der technische Kunststoff PA12 den weit verbreiteten Standard dar.<br />
Das neue biobasierte Material PA11 zeigt großes Potenzial, das aus Erdöl<br />
produzierte PA12 als neuen Standard abzulösen. Die Materialherstellung ohne<br />
Erdöl sowie bessere mechanische Eigenschaften erschließen eine Reihe neuer<br />
Anwendungsfelder und ermöglichen eine nachhaltigere Fertigung.<br />
SPECIAL<br />
Max Wissing, Technologiemanager Additive Fertigung,<br />
Protiq GmbH, Blomberg<br />
34 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
Beim Protiq-Marketplace handelt es sich um eine Online-<br />
Plattform für den industriellen 3D-Druck, auf der zahlreiche<br />
Dienstleister eine Bandbreite unterschiedlicher additiver<br />
Herstellungsprozesse und Materialien anbieten. <strong>Der</strong><br />
Online-Marktplatz legt seinen Fokus auf die Anforderungen der<br />
industriellen Kunden, die durch einen hohen Qualitätsanspruch<br />
und maximale Transparenz gekennzeichnet sind. Auf der Grundlage<br />
ihrer hochgeladenen 3D-Daten erhalten die Interessenten<br />
innerhalb von Minuten ein automatisiertes Angebot verschiedener<br />
Dienstleister und können dann direkt online bestellen. Als<br />
Tochtergesellschaft von Phoenix Contact ist die namensgebende<br />
Protiq GmbH ebenfalls mit einer eigenen Fertigung auf dem<br />
Marktplatz vertreten. Das Unternehmen konzentriert sich auf die<br />
pulverbettbasierten additiven Produktionsverfahren zur Herstellung<br />
von hochwertigen Bauteilen aus Kunststoff und Metall. Allgemein<br />
eignen sich entsprechend gefertigte Bauteile vor allem<br />
zur Nutzung bei einer hohen mechanischen Belastung, wobei<br />
gleichzeitig eine hohe Detailauflösung und Komplexität gefordert<br />
sind.<br />
FERTIGUNG VON HOCHKOMPLEXEN<br />
BAUTEILEN<br />
Bei den pulverbettbasierten Konzepten haben sich das Selektive<br />
Lasersintern (SLS) und das Multijet-Fusion-Verfahren (MJF) als<br />
industrieller Standard etabliert. Beide additiven Produktionsmethoden<br />
arbeiten mit feinem Kunststoffpulver, das lokal durch<br />
einen Laser oder eine starke Lichtquelle aufgeschmolzen wird.<br />
Innerhalb weniger Stunden entstehen so Schicht für Schicht<br />
dreidimensionale Bauteile. <strong>Der</strong> große Vorteil gegenüber anderen<br />
Fertigungsverfahren liegt darin, dass aufgrund des nicht aufgeschmolzenen<br />
umliegenden Pulvers keine Stützstrukturen<br />
während des Druckprozesses benötigt werden. Auf diese Weise<br />
lassen sich hochkomplexe Bauteile herstellen, die mit keinem<br />
anderen Produktionsverfahren möglich wären.<br />
Ferner können die zu fertigenden Bauteile in der Maschine ineinander<br />
verschachtelt und übereinander positioniert werden,<br />
was die Herstellung größerer Stückzahlen besonders produktiv<br />
und wirtschaftlich macht. Im SLS- und MJF-Verfahren wird der<br />
Kunststoff Polyamid 12 (PA12) in der Regel als Standardmaterial<br />
verwendet. Additiv produzierte Bauteile aus diesem Material finden<br />
sich in vielen technischen Bereichen, beispielsweise dem<br />
Maschinen- und Anlagenbau, im Bauwesen sowie bei Prototypen<br />
und Serienanwendungen.<br />
NACHHALTIGKEIT IN SÄMTLICHEN<br />
PROZESSSCHRITTEN<br />
Die Schonung von Ressourcen und der Schutz von<br />
Umwelt und Klima sind bei der Phoenix Contact<br />
Gruppe gelebtes Tun und Handeln und gehen weit<br />
über Einzelprojekte hinaus. Alle Unternehmen der<br />
Gruppe achten bei ihren Produkten und Lösungen auf<br />
Nachhaltigkeit in sämtlichen Prozessschritten – von<br />
der Entwicklung über die Produktion und Logistik bis<br />
zum Recycling. Die Ökobilanz der Produkte wird<br />
zukünftig im Product Environmental Footprint (PEF)<br />
ablesbar, den die Komponenten ab 2<strong>02</strong>3 ausweisen.<br />
Mit dem PEF schafft Phoenix Contact maximale<br />
Transparenz, zum Beispiel über die CO2-Emissionen<br />
eines Produkts im Verlauf seines gesamten Lebenszyklus.<br />
EINGESCHRÄNKTER EINSATZ VON PA12<br />
<strong>Der</strong> technische Kunststoff PA12 verfügt über eine hohe Festigkeit<br />
und Steifigkeit, allerdings lediglich über eine moderate Bruchdehnung<br />
und Zähigkeit. Aus diesem Grund können die Bauteile<br />
zwar hohe Kräfte aufnehmen, neigen aber bei schlagartigen Belastungen<br />
zu spröden Splitterbrüchen. Das schränkt den Einsatz<br />
von Bauteilen aus PA12 in sicherheitsrelevanten Bereichen ein.<br />
Darüber hinaus gewinnen die Themen Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung<br />
immer mehr an Bedeutung, speziell bei der<br />
Herstellung erdölbasierter Kunststoffe wie PA12. Zum einen ist<br />
der fossile Ausgangsstoff grundsätzlich als problematisch zu betrachten.<br />
Auf der anderen Seite fallen bei der additiven Ferti-<br />
<strong>01</strong> <strong>Der</strong> neue Kunststoff PA11 zeigt im Zugversuch ähnliche<br />
Festigkeiten wie das weit verbreitete PA12 – die deutlich höhere<br />
Bruchdehnung zeichnet PA11 allerdings als überlegenen Werkstoff aus<br />
<strong>02</strong> Die deutlich höhere Bruchdehnung von PA11 macht sich vor<br />
allem im Crashfall bemerkbar; durch die mehrfach höhere Kerbschlagzähigkeit<br />
bricht das Material nicht schlagartig und spröde, was den<br />
Einsatz in sicherheitsrelevanten Bereichen ermöglicht<br />
<strong>01</strong> <strong>02</strong><br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 35
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
03 04<br />
SPECIAL<br />
03 + 04 Additiv hergestellte Bauteile aus PA11 zeigen<br />
deutlich isotropere Eigenschaften in Bezug auf die gewählte<br />
Aufbaurichtung im additiven Fertigungsprozess – hierdurch<br />
werden die Einsatzmöglichkeiten gegenüber PA12 erhöht<br />
gung von PA12 bis zu 50 Prozent des nicht aufgeschmolzenen<br />
Pulvers als sogenanntes Altpulver an, das sich nicht wiederverwenden<br />
lässt.<br />
Im Umfeld des industriellen 3D-Drucks wird diese Problematik<br />
sowohl von Material- und Anlagenherstellern als auch von<br />
verarbeitenden Unternehmen wahrgenommen. Protiq setzt dabei<br />
auf den neuen, innovativen Kunststoff PA11, da bei seiner<br />
Produktion auf die Nutzung von Erdöl verzichtet wird. Statt aus<br />
fossilen Rohstoffen besteht der Polyamid-Kunststoff aus nachwachsendem<br />
Rizinusöl. Außerdem lässt sich das Kunststoffpulver<br />
zu größeren Anteilen wieder der additiven Bauteilherstellung<br />
STATT AUS FOSSILEN ROHSTOFFEN<br />
BESTEHT DER NEUE KUNSTSTOFF<br />
PA11 AUS NACHWACHSENDEM<br />
RIZINUSÖL<br />
zuführen, sodass weniger Prozessabfall entsteht. Dieses Vorgehen<br />
ist nicht nur nachhaltig, sondern steigert ebenso die Wirtschaftlichkeit.<br />
Durch eine weitere Optimierung des Prozesses<br />
und sein umfangreiches Know-how ist es Protiq in der eigenen<br />
Fertigung auf der Grundlage von PA11 sogar gelungen, die Bildung<br />
von Abfallpulver fast komplett zu vermeiden. Darüber hinaus<br />
sind im additiven Markt mittlerweile Unternehmen zu finden,<br />
die sich auf die Wiederaufbereitung oder Weiterverarbeitung von<br />
Altpulver spezialisiert haben. So kann das Pulver im besten Fall<br />
dem additiven Produktionskreislauf wieder direkt zugeführt werden.<br />
Alternativ gibt es in anderen Branchen – zum Beispiel dem<br />
Bauwesen – neue Anwendungsmöglichkeiten.<br />
NAHEZU IDENTISCHE STATISCHE FESTIGKEIT<br />
Das Pulvermaterial PA11 wird von bekannten Unternehmen wie<br />
BASF oder EOS vertrieben und lässt sich mit den Maschinen vieler<br />
Anlagenhersteller verarbeiten. Dem Anwender der additiv<br />
hergestellten Bauteile aus PA11 bietet das Material zusätzliche<br />
Vorteile. Im Gegensatz zum bekannten PA12 verfügt PA11 über<br />
eine große Bruchdehnung, weshalb es nicht als spröder Bruch<br />
versagt. Das macht sich vor allem bei schlagartigen Belastungen<br />
durch eine deutlich höhere Stoßfestigkeit und Schlagzähigkeit<br />
bemerkbar. Auf diese Weise können die additiv gefertigten Bauteile<br />
aus PA11 auch in Bereichen eingesetzt werden, die im<br />
Crashfall für die Personensicherheit sorgen müssen. Potenzielle<br />
neue Anwendungsfelder ergeben sich beispielsweise in den<br />
Fahrgastzellen von Autos sowie bei den am Körper getragenen<br />
orthopädischen Orthesen.<br />
Im Zugversuch erweist sich die statische Festigkeit der beiden<br />
Materialien als nahezu identisch, sodass sich die Substitution<br />
der bisherigen PA12-Bauteile durch PA11-Varianten erleichtert.<br />
Im Vergleich hat PA12 außerdem einen um rund 20 °C höheren<br />
Schmelzpunkt von 230 °C. Für spezialisierte Anwendungen mit<br />
besonderen Anforderungen beinhaltet das Materialportfolio<br />
verschiedene Zusätze. So werden auf dem Protiq-Marketplace<br />
ebenfalls Bauteile aus PA11 mit zusätzlichen Zertifizierungen<br />
im Hinblick auf elektrisch ableitende (ESD) oder flammhemmende<br />
Eigenschaften (UL94V-0) angeboten. Im Ausgangspulver<br />
eingebrachte Carbonfasern erhöhen die Festigkeit und Steifigkeit<br />
der Bauteile weiter. Die Verwendung von blau gefärbtem<br />
Material erlaubt in Verbindung mit der Option, die Bauteile im<br />
Nachgang chemisch zu glätten und zu sterilisieren, den zertifizierten<br />
Einsatz in der Lebensmittelindustrie (EU-Verordnung<br />
Nr. 10/2<strong>01</strong>1 und FDA 21 CRF). Durch dem Pulvermaterial<br />
beigesetzte Zusatzstoffe lassen sich die Bauteile mithilfe von<br />
Röntgengeräten oder Metalldetektoren erkennen, sodass die<br />
Qualitätskontrolle in der Lebensmittelproduktion automatisiert<br />
werden kann.<br />
VIELE NEUE ANWENDUNGSBEREICHE<br />
<strong>Der</strong> zur additiven Fertigung genutzte biobasierte Kunststoff PA11<br />
erschließt zahlreiche neue Anwendungsfelder und Möglichkeiten.<br />
Aufgrund der beschriebenen Vorteile gegenüber dem weit<br />
verbreiteten Kunststoff PA12 hat PA11 ein großes Potenzial, um<br />
sich als neuer Standard im 3D-Druck zu etablieren.<br />
Bilder: BASF, Aufmacher Protiq<br />
www.protiq.com<br />
36 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
ADERKENNZEICHNUNG AUF<br />
NACHHALTIGE ART<br />
Eine eindeutige<br />
Aderkennzeichnung ist<br />
für den schnellen und<br />
sicheren Anschluss von<br />
Kabeln und Leitungen<br />
unverzichtbar. Mit<br />
Pastell B von Helukabel<br />
steht nun eine nachhaltige<br />
Methode in den<br />
Startlöchern. Bei<br />
diesem Verfahren wird<br />
nicht eine weiße B-Ader mit einem farbigen Streifen oder<br />
Ring markiert, sondern die komplette Aderisolation in einem<br />
der A-Ader entsprechenden, aber deutlich helleren Farbton<br />
hergestellt. Die Aderpaare sind also zum Beispiel hell- und<br />
dunkelgrün oder hell- und dunkelblau eingefärbt und lassen<br />
sich somit eindeutig unterscheiden. Dabei kommen keine<br />
Lacke und Lösungsmittel zum Einsatz, die beim Auftragen in<br />
die Umwelt gelangen. Die Methode lässt sich per normalen<br />
Extrudern mit Farbdosierer umsetzen, ein zusätzlicher<br />
Streifenextruder wird nicht benötigt. Das senkt zum einen<br />
die Investitionskosten und zum anderen den Stromverbrauch.<br />
Hochrechnungen haben ergeben, dass sich durch den Einsatz<br />
von Pastell B etwa 15 Prozent CO2 einsparen lassen – bei<br />
einem durchschnittlichen Kabelwerk summiert sich das auf<br />
rund 20 t pro Jahr. Ebenso reduziert sich die Anzahl der<br />
Werkzeuge, die vorgehalten und gewartet werden müssen.<br />
Pastel B entspricht den in der Kabelproduktion geltenden<br />
Normen IEC 118<strong>01</strong>-1, EN5<strong>02</strong>88-7, ANSI TIA/EIA 568 und<br />
IEC 60304.<br />
www.helukabel.com<br />
INFRAROT-SYSTEM VERKÜRZT KLEBEZEIT<br />
Hochwertige Drahtgewebe werden als Siebe, Filtermedien<br />
oder Stützgewebe für viele Anwendungen in der chemischen<br />
und pharmazeutischen Industrie, der Kunststoffindustrie, im<br />
Maschinenbau, der Umwelttechnik und sogar in der Raumfahrt<br />
eingesetzt. G Bopp stellt in Somercotes, Großbritannien, Filter<br />
für die Lebensmittelindustrie her. Zur Verbindung der Drahtgewebe<br />
mit den Filterrahmen kommt ein FDA-konformer<br />
Klebstoff zum Einsatz. Das Aushärten des Klebstoffes mithilfe<br />
von Heizmatten dauerte bisher drei bis vier Stunden und führte<br />
zu einem Engpass in der Produktion. <strong>Der</strong> Energieverbrauch war<br />
beträchtlich, da die Matten während der gesamten Schicht<br />
eingeschaltet<br />
bleiben mussten.<br />
Ein Infrarotsystem<br />
von<br />
Excelitas<br />
Noblelight hat<br />
die Aushärtungszeiten<br />
auf sieben<br />
bis acht Minuten<br />
reduziert,<br />
wodurch G Bopp<br />
seine Kapazität<br />
zur Herstellung dieser Filter erheblich steigern konnte. Andrew<br />
Moss, General Manager in Somercotes: „Die Infrarotanlage<br />
muss nur bei Bedarf eingeschaltet werden und ist SPS-gesteuert,<br />
was unserer energiesparenden grünen Politik entspricht, da die<br />
IR-Strahler, wie auch der Rest unserer Fabrik, von Solarzellen<br />
gespeist werden. <strong>Der</strong> Gesamtenergieverbrauch ist sogar so<br />
gering, dass wir jetzt überschüssigen Strom an das Netz<br />
verkaufen.“<br />
www.noblelight.com<br />
IMPRESSUM<br />
erscheint 2<strong>02</strong>4 im 55. 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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www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 37
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
GRÜNE (ENERGIE-)<br />
FÜHRUNG<br />
Eine nachhaltige Unternehmensentwicklung<br />
kostet Zeit und Geld, erfordert Überlegungen<br />
und Diskussionen und manchmal auch die<br />
Abkehr von gewohnten Denkweisen. Tsubaki<br />
Kabelschlepp hat sich auf diesen Prozess<br />
eingelassen. Heute durchdringt das Thema<br />
alle Firmenbereiche, beeinflusst Produktentwicklung,<br />
Materialauswahl und Serviceaktivitäten<br />
und ist fester Bestandteil der<br />
Unternehmenskultur.<br />
Frank Springer, Vice President Marketing & Innovation<br />
und Nachhaltigkeitsbeauftragter, Tsubaki Kabelschlepp<br />
Wenn Tsubaki Kabelschlepp auf dem Weg zu mehr<br />
Nachhaltigkeit seine Materialrezepturen anpasst,<br />
ist das Pflichtenheft entsprechend umfangreich.<br />
Ein Beispiel: Um Ressourcen zu schonen, setzt<br />
der Hersteller mechanisch recyceltes PA6 in seinen Produkten<br />
ein. Aktuell liegt dieser Anteil bei 35 Prozent, Tendenz steigend.<br />
Die Voraussetzung: Die nachhaltig produzierte Energieführungskette<br />
muss in punkto Qualität, mechanischer Belastbarkeit,<br />
Aussehen, Recyclingfähigkeit und Verarbeitbarkeit einer<br />
Kette aus Neu-Material entsprechen. „Um dies sicherzustellen,<br />
folgen auf jegliche Änderung der Materialzusammensetzung<br />
umfangreiche Testprozeduren“, erklärt Peter Sebastian Pütz,<br />
Vice President Marketing & Innovation bei Tsubaki Kabelschlepp.<br />
„<strong>Der</strong> Aufwand dafür entspricht der Neuproduktentwicklung,<br />
denn bei Verfahrwegen von mehr als 700 m können wir uns kein<br />
Risiko erlauben.“ Neben der Erprobung neuer Materialien verbessert<br />
der Hersteller die Nachhaltigkeit seiner Energieführungsketten<br />
auch durch konstruktive Maßnahmen. Hier erweist<br />
sich der Einsatz von Rollen als gute Idee, da diese im Vergleich<br />
zum Gleitprozess der Kette die notwendige Antriebsenergie um<br />
bis zu 75 Prozent reduzieren können. Ebenfalls verringern sich<br />
Abrieb und Verschleiß, was wiederum der Lebensdauer der Produkte<br />
zugutekommt. „Dieses Prinzip wollen wir auf künftige<br />
Serien übertragen“, berichtet Pütz. „Wir entwickeln dafür aktuell<br />
SPECIAL<br />
Wir reduzieren den Ressourcen-Verbrauch, indem wir die<br />
Lebensdauer unserer Produkte steigern. Auf der anderen<br />
Seite generieren wir so zusätzliche Marktanteile, weil<br />
der Faktor Langlebigkeit für viele Kunden inzwischen ein<br />
Auswahlkriterium ist. Und je höher die Auflagen in punkto<br />
CO2-Reduktion und Ressourcenverbrauch werden, desto<br />
größer wird das allgemeine Interesse an langlebigen Produkten<br />
und deren Instandhaltung. Dieser Markt wächst also, und<br />
entsprechend wird der Anwender unsere Produkte und<br />
Services nachfragen.<br />
PETER SEBASTIAN PÜTZ, Vice President Marketing & Innovation,<br />
Tsubaki Kabelschlepp<br />
38 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
Tsubaki Kabelschlepp treibt kontinuierlich Projekte voran,<br />
die nicht nur einen positiven Einfluss auf Energieverbrauch,<br />
Ressourcen und Umwelt haben, sondern auch die<br />
Arbeitsbedingungen und den Zusammenhalt der<br />
Mitarbeitenden verbessern. Zurzeit führt Kabelschlepp in<br />
seiner Unternehmenszentrale in Wenden die Umweltnorm<br />
DIN ISO 140<strong>01</strong> ein. In den kommenden Jahren sollen<br />
weitere Produktionsstandorte in die Gruppenbilanz mit<br />
einbezogen werden. Auf dieser Basis will man sukzessiv<br />
die CO 2<br />
-Bilanz jedes einzelnen Produktes berechnen und<br />
optimieren, mit dem Ziel, am Ende Klimaneutralität zu<br />
erreichen. Denn Anwender haben diesbezüglich<br />
inzwischen ganz klare Forderungen an Lieferanten.<br />
FRANK SPRINGER, Vice President Marketing & Innovation<br />
und Nachhaltigkeitsbeauftragter, Tsubaki Kabelschlepp<br />
eine eigene Rolle sowie eine integrierte Rollendämpfung. Es<br />
zeichnet sich aber bereits ab, dass unsere Kunden mithilfe<br />
dieser Innovation nicht nur Energie sparen werden, sondern<br />
auch ihre Geräuschemissionen um rund die Hälfte reduzieren<br />
können.“<br />
RESSOURCENSCHONENDE MATERIALIEN:<br />
KEINE (EINFACHE) ALTERNATIVE<br />
„Was sich für den Außenstehenden einfach anhört, ist für den Hersteller<br />
oft schwieriger als gedacht“, erklärt Pütz. „Wir forschen bereits<br />
seit längerer Zeit zum Thema umweltfreundliche Materialien<br />
und sind dabei mit verschiedensten Hindernissen konfrontiert<br />
worden.“ Die Schwierigkeit und Komplexität dieses Prozesses verdeutlicht<br />
bereits die lange Liste notwendiger Eigenschaften einer<br />
Energieführungskette, die von Abriebfestigkeit bis Wiederverwertbarkeit<br />
reicht. Auf der anderen Seite sind die benötigten Materialmengen<br />
vergleichsweise gering, sodass die Zulieferprodukte<br />
entweder mangels Forschung und Entwicklung nicht vorhanden<br />
oder aber unerschwinglich sind.<br />
Biobasierte Kunststoffe auf Zuckerrohr- oder Rizinus-Basis<br />
scheiterten in den Versuchslaboren von Tsubaki Kabelschlepp am<br />
hohen Verschleiß und mangelnder Festigkeit. Darüber hinaus<br />
schätzt man den großen Flächenbedarf für die Produktion und<br />
den sehr hohen Preis kritisch ein. Auch das sogenannte Ocean-<br />
Plastik schied aufgrund ungenügender mechanischer Eigenschaften,<br />
hoher Kosten und intransparenter Herkunft aus. Als eine weitere<br />
Rohstoffquelle sondiert der Hersteller die Verwendung chemisch<br />
recycelter Polymere aus der Kreislaufwirtschaft. Jedoch ist<br />
hier die Verfügbarkeit derzeit noch eingeschränkt oder gar nicht<br />
gegeben.<br />
„Bislang haben wir noch keine optimale Lösung für einen neuen<br />
nachhaltigen Werkstoff gefunden, aber wir haben die Suche noch<br />
lange nicht aufgegeben“, zieht Pütz Bilanz.<br />
SERVICE IM FOKUS<br />
Produkte mit langer Lebensdauer liegen in der DNA von Tsubaki<br />
Kabelschlepp. So tun die Stahlketten des Herstellers gut und gerne<br />
ein halbes Jahrhundert ihren Dienst und lassen sich am Ende<br />
zu 100 Prozent wiederverwerten. An diese Zahlen kommen<br />
Kunststoff- oder Hybridketten nicht heran, aber es gibt noch<br />
deutlich Luft nach oben und das Unternehmen will diesen Spielraum<br />
so weit wie möglich ausschöpfen. „Das nachhaltigste Produkt<br />
ist das, was am längsten hält“, konstatiert Pütz. „Entsprechend<br />
gehen bei uns Service und Kundenbetreuung weit über<br />
den Produktvertrieb hinaus. Unser Service-Team kümmert sich<br />
proaktiv um alle Produkte aus unserem Sortiment – Energieführungssysteme,<br />
Förderer und Schutzsysteme.“ Das alles geschieht<br />
im Rahmen der globalen „ProService“-Initiative der Tsubaki-<br />
Gruppe. Diese steht für ein nachhaltiges, weltweit einheitliches<br />
Service-Konzept, welches die sechs Module Installationsunterstützung,<br />
Wartungsschulung, Vor-Ort-Inspektion, Analyse, Leistungsüberwachung<br />
und Optimierung umfasst und dabei einheitliche<br />
Qualitätsstandards garantiert.<br />
Bilder: Tsubaki Kabelschlepp<br />
tsubaki-kabelschlepp.com<br />
Die Nachhaltigkeit der<br />
Energieführungsketten wird<br />
auch durch konstruktive<br />
Maßnahmen, wie zum<br />
Beispiel durch den Einsatz<br />
von Rollen verbessert<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 39
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
REDUCE, RE-USE, RECYCLE<br />
SPECIAL<br />
Aus der gemeinsamen Verantwortung für<br />
unseren Planeten und gegenüber zukünftigen<br />
Generationen haben sich grundlegend neue<br />
Prämissen des Wirtschaftens ergeben. Eine<br />
dieser Prämissen lautet: Die Zukunft gehört der<br />
Kreislaufwirtschaft. Lesen Sie im folgenden<br />
Beitrag, wie kreislauffähige Serienprodukte aus<br />
Kunststoff in verschiedenen Anwendungen<br />
Ressourcen schonen und das Klima schützen.<br />
Antje Bosche, stellv. Leitung Marketing, Pöppelmann GmbH & Co. KG, Lohne<br />
Die europäische Kunststoffwirtschaft arbeitet an ganzheitlichen<br />
Konzepten, um ihren Beitrag zur Erreichung<br />
der Ziele der Circular Plastic Alliance, des European<br />
Green Deal oder der Klimaabkommen von Paris und<br />
Glasgow zu leisten. Aktuelle Studien kommen zu dem Ergebnis,<br />
dass bei der Reduzierung von Treibhausgasemissionen der Kreislaufwirtschaft<br />
eine zentrale Bedeutung zukommt.<br />
In der Kunststoffverarbeitung beinhaltet Kreislaufwirtschaft<br />
Mehrweg- und Recyclingkonzepte. Beim Recycling entsteht ein<br />
echter Kreislauf nur mit Post-Consumer-Rezyklaten (PCR), die<br />
von bereits genutzten Kunststoffprodukten stammen. Im Gegensatz<br />
zu Post-Industrial-Rezyklaten (PIR), also zum Beispiel Angüsse<br />
und Material von Produkten, die noch nicht im Einsatz<br />
waren, reduziert allein PCR die Menge an eingesetzter Neuware.<br />
KLIMASTRATEGIE IM EINKLANG<br />
MIT DEM 1,5 GRAD-ZIEL<br />
<strong>Der</strong> Kunststoffspezialist Pöppelmann entwickelte ambitionierte<br />
Ziele für funktionierende Kreislaufkonzepte und die Reduktion<br />
seiner Treibhausgasemissionen. So hat das Unternehmen seinen<br />
Corporate Carbon Footprint (CFF) berechnen lassen, also die<br />
Menge der Treibhausgas (THG)-Emissionen der gesamten Unternehmensgruppe.<br />
Auf Basis dieser Daten wurden konkrete Klimaziele<br />
bis zum Jahr 2030 definiert. Die Science Based Targets initiative<br />
(SBTi) hat die Ziele validiert und bestätigt, dass die Klimaziele<br />
des Unternehmens im Einklang mit dem 1,5 Grad-Ziel des<br />
Pariser Klimaabkommens stehen.<br />
Um diese Ziele zu erreichen, setzt Pöppelmann auf Kreislaufwirtschaft<br />
als nachweislich größten Hebel. Die Produktentwicklung<br />
findet in allen Geschäftsbereichen nach dem Eco-Design-<br />
Prinzip statt, das heißt die Umweltauswirkungen eines Produktes<br />
werden entlang seines gesamten Lebensweges berücksichtigt.<br />
Unter dem Motto „Reduce, Re-Use, Recycle“ entstehen Artikelkonzepte,<br />
die den Material- und Energieeinsatz bei der Herstellung<br />
reduzieren, ohne die Funktionsfähigkeit des Produkts zu<br />
beeinträchtigen. Sie setzen auf Mehrfachnutzung, wo dies möglich<br />
ist und schließen bestenfalls den Wertstoffkreislauf durch<br />
ein vollständiges Recycling. Im Hinblick auf mehr Nachhaltigkeit<br />
werden bestehende Artikel kontinuierlich verbessert, zum Beispiel<br />
durch die Nutzung von recycelbaren Mono-Materialien<br />
oder sogar Rezyklaten, oder effizientere Herstellungsprozesse<br />
sowie den Einsatz von erneuerbaren Energien. Eine weitere Stellschraube<br />
ist die Logistik: Optimierungen, die zu verbesserter<br />
Platzausnutzung bei Lagerung und Transport führen, sparen<br />
ebenfalls Treibhausgas-Emissionen ein.<br />
40 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
NACHHALTIGE PRODUKTE IN SERIE<br />
In allen Märkten, in denen der Kunststoffspezialist vertreten ist,<br />
wurden bereits Serienartikel auf Post-Consumer-Rezyklate umgestellt,<br />
um sie ressourcenschonender und klimaschützender zu<br />
gestalten. Beispiele aus den vier Geschäftsbereichen:<br />
n Die kreislaufschließenden Pflanztöpfe Circular360 der Division<br />
Pöppelmann Teku enthalten einen PCR-Kunststoffanteil von<br />
mindestens 80 Prozent am Gesamtprodukt. Die Produkte sind<br />
zu 100 Prozent recyclingfähig.<br />
n Die Verpackungsbeutel-Einschweißausgießer aus Kunststoff<br />
bietet Pöppelmann Famac nun auch als Standardprogramm<br />
aus PCR an. So ist beispielsweise zur Herstellung eines 1,7 g<br />
leichten Ausgießers mit Schraubkappe, der in geplanter Menge<br />
von 2,5 Millionen Stück jährlich produziert wird, 4.250 kg Rezyklat<br />
PE Polymer erforderlich. Im Vergleich zu Neuware lassen<br />
sich damit 3,5 t CO 2<br />
eq einsparen beziehungsweise Treibhausgasemissionen<br />
von der Wiege bis zum Werkstor um 49 Prozent<br />
reduzieren. Das Geschäftsfeld Labor & Diagnostik machte im<br />
Pharmabereich eine Materialumstellung möglich: Zusammen<br />
mit dem Kunden Qiagen entwickelte Pöppelmann Famac ein<br />
Reagiergefäß aus 100 Prozent PCR. Das Leichtgewicht von nur<br />
1,0 g spart bei einer geplanten Menge von 5 Millionen Stück<br />
jährlich etwa 7,3 t CO 2<br />
eq ein und reduziert den Ausstoß damit<br />
um 62 Prozent.<br />
n Pöppelmann Kapsto hat Schutzkappen und -stopfen aus Rezyklat<br />
zum neuen Standard erhoben und bietet diese vorrangig<br />
an. Die nachhaltigen Schutzlösungen gibt es entweder aus<br />
100 Prozent PCR-PE, oder, für besondere Farbwünsche, auch<br />
aus einer Recycling-Mischung (PCR-PE/PE-LD). Das Beispiel<br />
eines Kunden, der die Schutzkappe GPN 610 U 20 PCR-PE jährlich<br />
in einer Menge von 340.000 Stück bezieht, belegt, dass<br />
Pöppelmann durch die Umstellung eine Emissionsreduzierung<br />
im Vergleich zu Neuware um 49 Prozent erreicht.<br />
n Die Materialumstellung des Serienartikels Waschkappe für die<br />
Automobilbranche bei Pöppelmann K-Tech spart nun über die<br />
Hälfte an CO 2<br />
eq ein. Die eingesetzte Materialmischung enthält<br />
überwiegend PIR sowie Neuware und PCR. Das eingesetzte<br />
PCR-Material besteht teilweise aus gebrauchten Waschkappen,<br />
die vom Kunden zurückgenommen wurden. Durch die Materialumstellung<br />
wurden die Emissionen, berechnet auf die komplette<br />
Lebensdauer des Produkts, um 5.777 t CO 2<br />
eq reduziert –<br />
ein Rückgang von 77 Prozent. Ein weiteres Produkt, der speziell<br />
für Mercedes-Benz entwickelte Halter Soundgenerator aus<br />
einem PCR PP, zählt zu den ersten Serienbauteilen für den<br />
Automobilbereich, deren Kunststoffanteil komplett aus den<br />
haushaltsnahen Wertstoffsammlungen stammt. Die Emissionsreduzierung<br />
durch die Umstellung beträgt 560 t CO 2<br />
eq<br />
beziehungsweise 46 Prozent im Vergleich zu Neuware.<br />
KREISLAUFWIRTSCHAFT JETZT GEMEINSAM<br />
Die Beispiele belegen, dass das Zukunftsmodell Kreislaufwirtschaft<br />
funktioniert. Allerdings ist der Anteil von echten Kreislaufprodukten<br />
noch viel zu gering, um im großen Umfang primäre<br />
Ressourcen zu schonen und zum Klimaschutz beizutragen. Darum<br />
ruft Pöppelmann alle Akteure entlang der Wertschöpfungskette<br />
dazu auf, gemeinsam eine ganzheitliche systemische Perspektive<br />
einzunehmen, bei der in Materialströmen gedacht wird,<br />
also vom Material über das Produkt zurück zum Material, um im<br />
Zusammenschluss noch schlagkräftiger zu handeln.<br />
VON DER IDEE ZUM SERIENPRODUKT<br />
Auf dem Weg vom nachhaltigen Konzept zum qualitativ hochwertigen<br />
Serienprodukt, das alle Anforderungen an Leistung und<br />
Sicherheit erfüllt, unterstützt Pöppelmann mit seiner umfassenden<br />
Kunststoffexpertise und zahlreichen Dienstleistungen. Diese<br />
reichen von Rapid Prototyping (detailgetreue Prototypen im<br />
3D-Druck) über Werkstoffanalysen, Werkstoff- und Produktprüfungen<br />
im hauseigenen Labor, Werkzeugbau für die Serienproduktion<br />
mit einem hochmodernen Maschinenpark bis hin zur<br />
Fertigung unter optimalen Sauberkeitsbedingungen.<br />
Bilder: Pöppelmann<br />
www.poeppelmann.com<br />
Kreislaufwirtschaft<br />
ist der wirkungsvollste<br />
Hebel, um zukünftig mehr<br />
Ressourcenschonung<br />
und Klimaschutz in der<br />
Kunststoffindustrie<br />
zu erreichen<br />
Bei der zirkulären Kunststoffwirtschaft geht es darum, Kunststoffabfälle<br />
zu vermeiden, zu recyceln und wiederzuverwenden. Anstatt<br />
sie zu entsorgen, können sie in hochwertige Produkte umgewandelt<br />
werden. Dadurch werden Rohstoffe effizienter genutzt sowie Abfall<br />
und Emissionen reduziert. <strong>Der</strong> Wandel von einer linearen hin zu einer<br />
zirkulären Kunststoffwirtschaft ist ein essentieller Schritt in Richtung<br />
einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Zukunft.<br />
VANESSA SENDROWSKI, Redakteurin<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 41
SPECIAL NACHHALTIGE KONSTRUKTION<br />
ABB ERWEITERT PORTFOLIO UND UNTERSTÜTZT<br />
KLIMANEUTRALITÄT IN DER INDUSTRIE<br />
<strong>Der</strong> Bedarf an verlässlichen und den gesamten Lebenszyklus umfassenden Informationen<br />
zu den Umweltauswirkungen von Produkten und Lösungen, beispielweise im Hinblick<br />
auf Klimawandel oder Ressourcenverbrauch, wird immer dringlicher. Auch in der<br />
Industrie und insbesondere im Maschinen- und Anlagenbau steigen die Anforderungen<br />
an umweltrelevante Produktinformationen. Unabhängige Umweltproduktdeklarationen<br />
(eng.: EPD – Environmental Product Declaration) sind ein geeignetes Instrument für<br />
deren Bereitstellung. Bei Betrachtung des Portfolios für Schalt- und Steuerungstechnik<br />
im Geschäftsbereich ABB Elektrifizierung entfallen mittlerweile 35 Prozent des weltweiten Umsatzes auf Produkte, die sowohl den<br />
Kriterien einer unabhängigen Umweltproduktdeklaration als auch den Anforderungen des unternehmenseigenen Labels ABB<br />
Ecosolutions entsprechen. Bis 2<strong>02</strong>5 soll der Anteil am Umsatz mit Produkten und Lösungen mit EPD und Ecosolutions-Label auf<br />
80 Prozent ausgeweitet werden. Diverse Komponenten aus dem Bereich Schalt- und Steuerungstechnik verfügen nun über EPDs<br />
und sind mit dem ABB Ecosolutions-Label gekennzeichnet, darunter Leistungsschalter der Serie Emax2, Kompaktleistungsschalter<br />
Tmax XT, OTDC-Lasttrennschalter, AF-Schütze, das USV-System Megaflex DPA sowie Überlastrelais.<br />
www.abb.com<br />
KURVENSCHLITTEN AUS RECYCELTEM<br />
HOCHLEISTUNGSKUNSTSTOFF<br />
Die neuen Polymer-Schlitten<br />
der Serie Drylin Econ<br />
von Igus verstehen sich als<br />
Low-Cost-Alternative zu<br />
bisherigen Linearführungen<br />
der Serie Drylin und eignen<br />
sich für einfache Verstellund<br />
Positionieraufgaben.<br />
Die Schlitten sind nicht<br />
aus Stahl oder Aluminium<br />
gefräst, sondern im weniger zeitaufwendigen Spritzgussverfahren<br />
aus Hochleistungskunststoff hergestellt und daher<br />
im Vergleich zu gefrästen Pendants aus Aluminium laut<br />
Hersteller über 80 Prozent günstiger. In den Hochleistungskunststoffen<br />
der Buchsen, über die sich der Schlitten auf der<br />
Schiene bewegt, sind mikroskopisch kleine Festschmierstoffe<br />
integriert. Sie ermöglichen einen Trockenlauf ohne zusätzliche<br />
Schmierarbeiten. Anwender sparen somit Wartungszeit und<br />
Materialkosten. Mit Drylin Econ ist es sogar möglich, Kurven<br />
zu fahren. Denn Igus fertigt die eloxierten Linearschienen aus<br />
Aluminium nicht nur in gerader Ausführung, sondern auch<br />
mit Biegung. Doch die neuen Schlitten sind nicht nur kostengünstig<br />
und wirtschaftlich im Betrieb, sondern auch nachhaltig.<br />
Denn für den Spritzguss wird ein Regranulat namens<br />
Iglidur Eco P genutzt, das zu 100 Prozent aus Abfällen der<br />
Spritzgussproduktion besteht – unter anderem aus Angüssen<br />
und Fehlteilen.<br />
www.igus.de<br />
DRUCKLUFT NACHHALTIG ERZEUGEN<br />
Kaeser hat einen Kompressor für jede Art der Drucklufterzeugung.<br />
Während die Baureihe CSD/CSDX Schraubenkompressoren<br />
beinhaltet, werden in der CSG-Baureihe (Bild) ölfrei verdichtende<br />
Kompressoren angeboten. Beide Baureihen sind in den<br />
bestmöglichen Energieeffizienzklassen ausgelegt. Möglich<br />
wird das durch den Antrieb mit Synchron-Reluktanz-Motoren<br />
und einer optimalen Anordnung der Komponenten, die zu<br />
besonders niedrigen Druckverlusten an der Anlage führen. Die<br />
CSG-Baureihe ermöglicht hocheffiziente Drucklufterzeugung<br />
auf 19 Prozent geringerer Stellfläche als die Vorgänger-Baureihe.<br />
Die Modelle gibt es<br />
luft- oder wassergekühlt, mit<br />
integriertem Kältetrockner<br />
oder i.HOC und für Volumenströme<br />
von 4 bis 15 m³/min.<br />
Für Anwendungen mit<br />
schwankendem Druckluftbedarf<br />
stehen drehzahlgeregelte<br />
SFC-Versionen<br />
zur Verfügung. Die PEEK-<br />
Beschichtung der Kompressoren ist biokompatibel, FDAzertifiziert<br />
und erfüllt die Anforderungen für Lebensmittelkontakt<br />
in Europa. Mit dem Aquamat i.CF definiert Kaeser<br />
die Kondensataufbereitung neu. <strong>Der</strong> Öl-Wasser-Trenner ist für<br />
Liefermengen bis 90 m³/min erhältlich und verfügt über die<br />
interne Steuerung Aquamat Control. Sie übernimmt die aktive<br />
Prozessführung und macht Wartungsarbeiten planbar, sicher<br />
und umweltfreundlich.<br />
www.kaeser.com<br />
VARIANTE MIT NACHHALTIGEM PVC-MANTEL ALS OPTION<br />
Mit Etherline FD P Cat hat Lapp bereits eine Leitung mit einem Mantel aus biobasiertem TPU-Material im<br />
Sortiment. Nun folgt mit Ölflex Classic FD 810 der Prototyp einer Leitung mit nachhaltigem PVC-Mantel.<br />
Lösungsansatz für die nachhaltigere Variante des Ölflex Classic FD 810 ist ein teilweise biobasierter Mantel<br />
aus PVC-Compound, dessen biobasierter Anteil nach ASTM6866 42 Prozent beträgt. „Die Ölflex Classic FD 810<br />
ist eine vielseitig einsetzbare Leitung, die auch für Schleppketten ausgelegt ist. An ihrem Beispiel können<br />
dementsprechend auch die Schleppketteneigenschaften des Materials getestet werden. Sie bietet uns damit<br />
einen breiten Testumfang, um auch Materialprüfungen für Zertifizierungen durchzuführen“, so Alexander<br />
Terpe, Leiter Produktentwicklung Kabel über den Prototyp. Anwender, die sich für die nachhaltige Variante<br />
der Leitungen entscheiden, reduzieren ihren CO2-Fußabdruck, müssen jedoch keine Einbußen bei Qualität<br />
oder Produkteigenschaften in Kauf nehmen. Haltbarkeit, Flexibilität und mechanische Merkmale sowie Hydrolyse-, Chemikalienund<br />
die UV-Beständigkeit unterscheiden sich nicht von denen der Kabel-Schwestern aus herkömmlichem PVC oder TPU.<br />
www.lapp.com<br />
42 DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> www.derkonstrukteur.de
IM NÄCHSTEN HEFT: 03/2<strong>02</strong>4<br />
VORSCHAU<br />
ERSCHEINUNGSTERMIN: 04. 03. 2<strong>02</strong>4 • ANZEIGENSCHLUSS: 16. <strong>02</strong>. 2<strong>02</strong>4<br />
<strong>01</strong><br />
<strong>02</strong><br />
03<br />
04<br />
<strong>01</strong> Ein High-Speed-Gantry bietet die hervorragende<br />
Basis für dynamische, hochgenaue Anwendungen<br />
sowie für individuelle Maschinenkonzepte in der<br />
Automatisierung<br />
Bild: August Steinmeyer<br />
<strong>02</strong> In einer Kooperation starten ein Spezialist<br />
für Lineartechnik sowie ein Antriebs- und<br />
Automatisierungsexperte mit ihrem neuen<br />
mechatronischen Komplettpaket für die Automation<br />
eine Offensive<br />
Bild: Rollon GmbH<br />
DER DIREKTE WEG<br />
INTERNET:<br />
www.<strong>Der</strong><strong>Konstrukteur</strong>.de<br />
E-PAPER:<br />
digital.derkonstrukteur.de<br />
REDAKTION:<br />
n.steinicke@vfmz.de<br />
WERBUNG:<br />
sales@vfmz.de<br />
SOZIALE NETZWERKE:<br />
www.Facebook.com/<strong>Der</strong><strong>Konstrukteur</strong><br />
www.twitter.com/derkonstrukteu<br />
03 Höhenverstellbare Materialhubwagen lassen<br />
sich durch eine kabellose Synchronsteuerung flexibel<br />
an verschiedene Arbeitshöhen anpassen<br />
Bild: RK Rose+Krieger<br />
04 Mit verbesserter Prozessorleistung und<br />
erweiterten Regelfunktionen trägt eine neue<br />
Frequenzumrichter-Produktfamilie dazu bei,<br />
Energieverbrauch und CO 2<br />
-Emissionen zu reduzieren<br />
Bild: Sieb & Meyer AG<br />
(Änderungen aus aktuellem Anlass vorbehalten)<br />
www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2<strong>02</strong>4/<strong>01</strong>-<strong>02</strong> 43
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44 DER KONSTRUKTEUR (Die 2<strong>02</strong>4/xx Farbe der www.derkonstrukteur.de<br />
Konturenlehre ist variabel)<br />
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