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KEM Konstruktion 01-02.2024

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Ausgabe <strong>01</strong>-02 | 2024<br />

www.kem.de<br />

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

Automation<br />

WIS-<br />

Metall anwendungs -<br />

gerecht kleben<br />

Verbindungstechnik<br />

» Seite 40<br />

Schutzlösungen<br />

für die E-Mobility<br />

Fahrzeugbau<br />

» Seite 42<br />

„Keramik ermöglicht eine<br />

bessere Performance“<br />

Stefan Zilm, Competence<br />

Center CIM/MIM,<br />

maxon motor<br />

» Seite 10<br />

Engineering-Tipps für Produkt- und Produktionsentwicklung<br />

» IM FOKUS<br />

Kompakte Servo -<br />

motoren für Fahrerlose<br />

Transportfahrzeuge<br />

» Seite 14<br />

TITELSTORY<br />

Mit ASi-5<br />

schnell und sicher<br />

ins IIoT<br />

» Seite 28


analytica in München<br />

9. – 12. April 2024<br />

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» EDITORIAL<br />

Computer auf Rädern<br />

Die Transformation hin zur Elektromobilität ist in aller Munde. Damit<br />

untrennbar verbunden ist das autonome Fahren. Die Voraussetzung hierfür<br />

sind unter anderem moderne Fahrerassistenzsysteme und vernetzte<br />

Fahrzeugdienste. Innovationen in diesem Bereich erfolgen – wie auch in<br />

anderen Branchen – zunehmend über Software. Automobile werden<br />

durch diese Entwicklung mehr und mehr zu Rechenzentren auf Rädern,<br />

sogenannten Software Defined Vehicles.<br />

Grund genug, uns in unserem Branchenfokus Fahrzeugbau der aktuellen<br />

Ausgabe (ab Seite 42) speziell dem Thema Software Defined Vehicles zu<br />

widmen. Im Trendinterview (ab Seite 45) erklären Branchenexperten, welche<br />

Chancen und Herausforderungen diese Entwicklung mit sich bringt<br />

und welchen Nutzen eigentlich Fahrer:innen davon haben. Zudem erfahren<br />

Sie, dass sich softwaredefinierte Funktionen nicht nur auf Fahrerassistenz,<br />

Infotainment oder Connectivity-Lösungen beziehen, sondern auch<br />

Antrieb und Fahrwerk davon profitieren, also das gesamte<br />

Fahrzeug-Ökosystem.<br />

Theo-Han Jansen, Vice President Strategy & Product Management bei<br />

WirelessCar ist davon überzeugt, dass softwaredefinierte Fahrzeuge die<br />

Spielregeln der Mobilität verändern werden (Seite 54). Warum neben<br />

diesen „Software-Themen“ auch ein intelligentes Thermomanagement<br />

für Elektrofahrzeuge wichtig ist, erklärt Dr. Andreas Heinrich, Group President<br />

Valeo Germany, im Interview ab Seite 52.<br />

Darüber hinaus finden Sie in dieser Ausgabe viele weitere spannende<br />

Themen, unter anderem unser <strong>KEM</strong> Porträt (ab Seite 10). Im Gespräch mit<br />

der Redaktion erläutert Stefan Zilm von maxon motor die besonderen<br />

Eigenschaften und Vorteile von technischer Keramik. Die Quintessenz:<br />

Je höher die Anforderungen in einem Projekt sind, desto interessanter ist<br />

technische Keramik als Werkstoff. Viel Spaß beim Lesen, wünscht<br />

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Johannes Gillar<br />

Stellvertretender Chefredakteur<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />

johannes.gillar@konradin.de<br />

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» INHALT <strong>01</strong>-02 | 2024 61. JAHRGANG<br />

TITELSTORY<br />

Die ASi-5/ASi-3<br />

Mit ASi-5<br />

Feldbus Gateways schnell und sicher<br />

von Bihl+Wiedemann ins IIoT<br />

bieten heute und in » Seite 28<br />

Zukunft direkte Kommunikationskanäle<br />

für Daten<br />

vom Sensor bis in die Cloud.<br />

Bild: Bihl+Wiedemann/Konradin Mediengruppe<br />

IM FOKUS<br />

Antriebstechnik: Niederspannungs-Servomotoren<br />

von Groschopp erfüllen hohe Ansprüche an kompakte<br />

Bauräume, Leistungsdichte und Dynamik.<br />

» Seite 14<br />

Verbindungstechnik: Verbindungen zu Metallen lassen<br />

sich gut über Klebstoffe herstellen, weswegen das Kleben<br />

als Fügetechnologie vermehrt in den Fokus rückt.<br />

» Seite 40<br />

Bild: Aghavni/stock.adobe.com/Groschopp<br />

Bild: Ruderer Klebetechnik<br />

MAGAZIN<br />

Branchennews<br />

Schaeffler beschleunigt Digitalisierung mit Mendix 6<br />

Cloud von Salesforce und PLM von Siemens in einer App 8<br />

<strong>KEM</strong> PORTRÄT<br />

Stefan Zilm, Head of Business Development<br />

Competence Center CIM/MIM, maxon motor, Sexau<br />

„Keramik ermöglicht eine bessere Performance“ 10<br />

» ANTRIEBSTECHNIK<br />

Elektromotoren<br />

IM FOKUS<br />

Servomotoren in Fahrerlosen Transportfahrzeugen 14<br />

Frequenzumrichter für energieeffiziente Applikationen 18<br />

Wälz- & Gleitlager<br />

Individuelle Drahtwälzlager in Wickelmaschinen 20<br />

Exaktere Angaben zur Lebensdauer von Wälzlagern 22<br />

Getriebe<br />

Kronenradgetriebe als Alternative zu<br />

Schnecken- oder Kegelradgetrieben 24<br />

Kegelradgetriebe für ein breites Einsatzfeld 27<br />

» AUTOMATISIERUNG<br />

TITELSTORY<br />

Industrielle Kommunikation<br />

Mit ASi-5 schnell und sicher ins IIoT 28<br />

Steuerungstechnik<br />

IIoT und Automatisierung auf einer offenen Plattform 32<br />

Flexible IIoT-Box-PCs für das Edge Computing 34<br />

4 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


IM FOKUS<br />

Hochleistungs-<br />

Kunststoffe<br />

für e-Mobility.<br />

Fahrzeugbau: Der Kunststoffspezialist Pöppelmann Kapsto<br />

entwickelt kontinuierlich Schutzkappen und Schutzstopfen<br />

für das E-Mobility-Segment.<br />

» Seite 42<br />

Bild: ag visuell/stock.adobe.com/<br />

Kalyakan/stock.adobe.com/Pöppelmann<br />

Elektrotechnik<br />

Strom- und Spannungswerte von Sensor-Aktor-Leitungen<br />

leicht erfassen 36<br />

Produktentwicklung/Schaltschrankbau<br />

Enercon setzt auf cloudbasiertes Elektro-Engineering 38<br />

» WERKSTOFFE & VERFAHREN<br />

Verbindungstechnik<br />

Metall anwendungsgerecht kleben 40<br />

» SONDERTEIL FAHRZEUGBAU<br />

Fahrzeugbau<br />

IM FOKUS<br />

Schutzkappen und Schutzstopfen für die E-Mobility 42<br />

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

Softwaredefinierte Fahrzeuge sind Voraussetzung<br />

für autonomes Fahren 45<br />

Intelligentes Thermomanagement<br />

verbessert Leistung von E-Fahrzeugen 52<br />

Vernetzte Fahrzeugdienste von WirelessCar<br />

verändern die Spielregeln der Mobilität 54<br />

RUBRIKEN<br />

Editorial 3<br />

Wir berichten über 8<br />

Inserentenverzeichnis, Vorschau, Impressum 58<br />

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

Automation<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 5


MAGAZIN » Branchen-News<br />

Low-Code-Plattform von Siemens-Tochter für schnellere Prozesse<br />

Schaeffler beschleunigt Digitalisierung mit Mendix<br />

In weniger als zwei Jahren hat Schaeffler<br />

eine Low-Code-Community mit über 500<br />

Beteiligten aufgebaut, die zur Anwendungsentwicklung<br />

im gesamten Unternehmen<br />

beitragen. So wurden bis dato<br />

mehr als 30 Applikationen entwickelt, die<br />

nicht nur manuelle Arbeiten, sondern<br />

auch Prozesse in der Fertigung digitalisieren.<br />

Wie? Schaeffler hat die Low-Code-<br />

Plattform der Siemens-Tochter Mendix<br />

eingeführt, dadurch die Software-Entwicklungszeiten<br />

verkürzt und umfangreichere<br />

Software bereitgestellt.<br />

Einen zusätzlichen Vorteil stellt für Scha-<br />

Bild: Mendix<br />

»Durch den Einsatz<br />

von Low-Code konnte<br />

Schaeffler viele Mitarbeitende<br />

dafür begeistern,<br />

an der Digitalisierung des<br />

Unternehmens proaktiv<br />

mitzuwirken.«<br />

Tim Srock, CEO von Mendix<br />

effler die Cloud-Architektur von Mendix<br />

dar, die sowohl Skalierbarkeit als auch die<br />

Implementierung einer Multi-Cloud-Strategie<br />

ermöglicht. Interne Anwendungen<br />

werden nun in der privaten Cloud-Instanz<br />

von des Automobilzulieferers bereitgestellt,<br />

während externe Anwendungen in<br />

der Mendix Public Cloud implementiert<br />

werden. Damit möchte das Unternehmen<br />

sicherstellen, dass Sicherheitsrichtlinien<br />

in jedem potenziellen Anwendungsfall<br />

bestmöglich erfüllt werden können.<br />

Heute besteht die Community der Mendix-Entwickler<br />

bei Schaeffler aus über<br />

500 Personen. Es gibt wöchentliche Best-<br />

Practice-Meetings, um Ideen, Hindernisse<br />

und Lösungen zu diskutieren.<br />

Der Aufbau einer Community und das<br />

Aufzeigen des Mehrwerts sind entscheidend<br />

für die Vision der Schaeffler Gruppe,<br />

die Softwarebereitstellung innerhalb einer<br />

standardisierten Plattform und eines<br />

standardisierten Ansatzes zu demokratisieren.<br />

Mendix wird dabei als Teil einer<br />

Self-Service-Landschaft verstanden. Die<br />

Technologie soll künftig auch in anderen<br />

Regionen zum Einsatz kommen. (eve)<br />

Schaeffler setzt in der Produktion digitale Lösungen<br />

ein, die zu einer Optimierung der Abläufe<br />

beitragen.<br />

Bild: Schaeffler<br />

Wirtschaftsmedaille von Baden-Württemberg für Göppinger Bürstenhersteller<br />

Peter Zimmermann von Mink für Lebensleistung geehrt<br />

Für seine außerordentlichen Leistungen<br />

wurde der Unternehmer und langjährige<br />

Gesellschafter der damaligen August<br />

Mink KG mit der Wirtschaftsmedaille des<br />

Bei einem Festakt überreichte Wirtschaftsministerin<br />

Dr. Nicole Hoffmeister-Kraut Peter Zimmermann<br />

die Wirtschaftsmedaille des Landes Baden-<br />

Württemberg.<br />

Bild: Leif-Hendrik Piechowski<br />

Landes Baden-Württemberg ausgezeichnet.<br />

Innovativ, qualitätsbewusst und kundenorientiert<br />

– so führte Peter Zimmermann<br />

mehr als vier Jahrzehnte lang das<br />

Unternehmen. Als Anerkennung seiner<br />

unternehmerischen Leistung überreichte<br />

ihm Wirtschaftsministerin Nicole Hoffmeister-Kraut<br />

die Wirtschaftsmedaille<br />

des Landes Baden-Württemberg.<br />

Unter der Leitung von Peter Zimmermann,<br />

der im kommenden Jahr seinen 80. Geburtstag<br />

feiert, entwickelte sich Mink<br />

Bürsten zu einem international agierenden<br />

Unternehmen, das heute mehr als<br />

500 Mitarbeiterende beschäftigt und Vertriebsniederlassungen<br />

in fünf Ländern unterhält.<br />

Produziert wird jedoch ausschließlich<br />

in Göppingen.<br />

Mehr als 250.000 verschiedene Bürstenvarianten<br />

finden praktisch in allen Branchen<br />

Verwendung und stecken in so unterschiedlichen<br />

Dingen wie Windrädern,<br />

Geldautomaten oder Getränke-Etikettiermaschinen.<br />

„Wir sind nicht nur Lieferant<br />

unseres Kunden, sondern verstehen uns<br />

als Mitarbeiter auf Zeit“, formuliert es Peter<br />

Zimmermann. Das Kundeninteresse<br />

hat für ihn absoluten Vorrang. Stolz ist<br />

der ehemalige Firmenchef darauf, dass<br />

Mink nicht sprunghaft, sondern organisch<br />

gewachsen ist. Voraussetzung dafür ist<br />

die kontinuierliche Investition in die Firma,<br />

mit dem Ziel, neue Entwicklungsfelder<br />

früh zu besetzen. Schwäbischer Erfindergeist<br />

spielt bei der Entwicklung neuer<br />

Bürstentypen eine wichtige Rolle. (bt)<br />

6 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Bild: Fraunhofer IOSB-INA<br />

Florian Hufen, stellvertretender Leiter des Omlox-Prüflabors (l.), Harry Fast, Leiter des Omlox-Prüflabors<br />

(r.) und Dr. Holger Flatt, Leiter Intelligente Sensorsysteme des Fraunhofer IOSB-INA (2. v. r.)<br />

Bild: Fraunhofer IOSB-INA<br />

In der SmartFactoryOWL wird mit den Komponenten<br />

eine Lokalisierungsinfrastruktur gebildet.<br />

Zukunfts-Standard für Lokalisierung<br />

Fraunhofer eröffnet weltweit erstes Omlox-Prüflabor<br />

Am Fraunhofer-Institut in Lemgo wurde<br />

Ende 2023 das weltweit erste Omlox-<br />

Prüflabor akkreditiert. Lemgo erfüllt demnach<br />

alle technischen und organisatorischen<br />

Voraussetzungen und verfügt über<br />

das Know-how, um eine Omlox-Komponente<br />

auf Konformität zum Standard zu<br />

überprüfen. Die Akkreditierung wurde von<br />

der Profibus Nutzerorganisation vorgenommen.<br />

Der Standard Omlox ermöglicht<br />

erstmals eine technologie- und herstellerunabhängige<br />

Bereitstellung von Lokalisierungsinformationen<br />

in Produktionsumgebungen.<br />

Verschiedene Lokalisierungstechnologien<br />

wie Ultrabreitbandfunk<br />

(UWB), 5G, RFID, QR-Codes oder GPS<br />

können in einem Omlox-System gemein-<br />

sam und mit einheitlichen Schnittstellen<br />

genutzt werden. Außerdem gewährleistet<br />

der Standard, dass sogenannte Omlox-<br />

Satelliten (Bestandteile der Lokalisierungsinfrastruktur<br />

in einem Gebäude) mit<br />

den Omlox-Tags (Geräte, die über Signale<br />

lokalisiert werden) herstellerunabhängig<br />

interagieren können. Der Technologiestandard<br />

wird vom Profibus Nutzerorganisation<br />

e.V. betreut.<br />

Durch diese Eigenschaften gilt Omlox als<br />

wegweisender Lokalisierungsstandard mit<br />

Schlüsselfunktionen für die fortschreitende<br />

Digitalisierung in der Industrie und Logistik.<br />

Sein breites Anwendungsspektrum<br />

adressiert wesentliche Herausforderungen<br />

und schafft zukunftsrelevante Verän-<br />

derungsperspektiven für Unternehmen.<br />

Der Omlox Standard wird von Unternehmen<br />

und Vereinen wie Flowcate, SynchronicIT<br />

und Trumpf sowie der Profibus Nutzerorganisation<br />

vorangetrieben. Darüber<br />

hinaus beteiligen sich auch Unternehmen,<br />

wie Amazon Web Services (AWS), Pepperl+Fuchs,<br />

Sick, Siemens oder T-Systems.<br />

Das Fraunhofer-Institut in Lemgo freut<br />

sich darauf, nun als Partner mit dem neuen<br />

Labor einen Beitrag leisten zu können.<br />

Es möchte die zukünftigen wissenschaftlichen<br />

Erkenntnisse des Prüflabors für die<br />

technologische Weiterentwicklung des<br />

Standards einsetzen, um dadurch die<br />

Technologiestandorte Deutschland und<br />

Europa nachhaltig zu stärken. (eve)<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation oswald@oswald.de | » 09371 <strong>01</strong>-02 | 9719 2024 07


MAGAZIN » Branchen-News<br />

Salesforce/Siemens: Integration von Service-Lifecycle- und Customer-Relationship-Plattformen<br />

Gemeinsame App erschließt Service-Geschäftsmodelle<br />

Die von Siemens in Zusammenarbeit mit Salesforce entwickelte Teamcenter<br />

SLM-App verbindet Produktentwicklung und Produktservice.<br />

Die Unternehmen Siemens Digital<br />

Industries Software und<br />

Salesforce haben eine App<br />

entwickelt, die Teamcenter<br />

SLM-App auf Salesforce App -<br />

Exchange. Die App führt die<br />

Teamcenter-Service-Lifecycle-<br />

Management-Lösung aus dem<br />

Siemens-Xcelerator-Portfolio<br />

Bild: Siemens Digital Industries Software<br />

mit der Salesforce-Manufacturing-Cloud<br />

und der<br />

Salesforce-Service-Cloud zusammen.<br />

Der Nutzen: Anwender<br />

sollen damit serviceorientierte<br />

Geschäftsmodelle besser<br />

einführen, das Kundenerlebnis<br />

verbessern und den Service<br />

steigern können.<br />

Die App stelle die richtigen Informationen<br />

zur richtigen Zeit<br />

an einem einzigen, zentralen<br />

Ort bereit, sagt Zvi Feuer,<br />

Senior Vice President of Digital<br />

Manufacturing, Siemens<br />

Digital Industries Software.<br />

Ausgestattet mit den richtigen<br />

Anlageninformationen, Werkzeugen<br />

und Beständen können<br />

Serviceteams damit den Kundenservice<br />

verbessern und den<br />

Umsatz steigern.<br />

Zu den Vorteilen der neuen<br />

Teamcenter SLM-App gehören<br />

• die Verbesserung der betrieblichen<br />

Effizienz durch<br />

eine bessere First-Time-<br />

Fix-Ratio,<br />

Wir berichten über<br />

• niedrigere Servicekosten<br />

• und eine bessere Abstimmung<br />

zwischen Vertrieb<br />

und Service.<br />

„Siemens und Salesforce bieten<br />

Herstellern durch diese innovative<br />

Integration von Service-Lifecycle-<br />

und Customer-<br />

Relationship-Plattformen neue<br />

Möglichkeiten, mit ihren Kunden<br />

in Kontakt zu treten“, sagt<br />

Feuer. „Die App ermöglicht die<br />

Optimierung des Kundenservice,<br />

denn sie revolutioniert<br />

Serviceabläufe, fördert die Zusammenarbeit<br />

zwischen Technik-<br />

und Serviceteams und<br />

steigert auf diese Weise die<br />

Kundenzufriedenheit.“ (eve)<br />

Bild: Endress+Hauser<br />

Dr. Peter Selders,<br />

Endress+Hauser<br />

Dr. Peter Selders übernimmt<br />

als CEO die Leitung des<br />

schweizerischen Spezialisten<br />

für Messtechnik und Automatisierungslösungen<br />

Endress+Hauser. Der promovierte<br />

Physiker arbeitet seit<br />

2004 im Unternehmen und<br />

ist in der 70-jährigen Firmengeschichte<br />

erst der vierte<br />

CEO der Gruppe.<br />

Bild: Sumitomo<br />

Florian Butzmann,<br />

Sumitomo<br />

Florian Butzmann, CEO der<br />

Sumitomo und der dazugehörigen<br />

SCG-Gruppe, hat zusätzlich<br />

als CEO die Verantwortung<br />

für die Power Transmission<br />

& Controls Division<br />

in EMEIA (Europe, Middle<br />

East, India, Africa) übernommen.<br />

Er tritt bei PTC<br />

EMEIA die Nachfolge von<br />

Shaun Dean an.<br />

ABM Greiffenberger ............................... 27<br />

Amazon Web Services .............................. 7<br />

Aurora Labs ................................................ 45<br />

Bihl+Wiedemann .................................... 28<br />

Cognizant Mobility ................................. 45<br />

ebm-papst .................................................. 24<br />

Endress+Hauser ......................................... 8<br />

Enercon ....................................................... 38<br />

Eplan ............................................................. 38<br />

Flowcate ........................................................ 7<br />

Franke .......................................................... 20<br />

Fraunhofer IOSB-INA ............................... 7<br />

Groschopp .................................................. 14<br />

Here Technologies ................................... 45<br />

Keysight Technologies ........................... 45<br />

maxon .......................................................... 10<br />

Mendix ........................................................... 6<br />

Mi (µ) Robotics ......................................... 14<br />

Mink ................................................................ 6<br />

NSK ............................................................... 22<br />

Pepperl+Fuchs ............................................ 7<br />

Phoenix Contact ...................................... 34<br />

Pöppelmann .............................................. 42<br />

Power Transmission & Controls ........... 8<br />

Profibus Nutzerorganisation ................. 7<br />

Red Hat ....................................................... 45<br />

Rittal ............................................................. 38<br />

Rosenberger<br />

Hochfrequenztechnik ............................ 42<br />

Ruderer Klebetechnik ............................ 40<br />

Salesforce ...................................................... 8<br />

SCG .................................................................. 8<br />

Schaeffler ...................................................... 6<br />

Schaeffler Elmotec Statomat ............. 20<br />

Sick .................................................................. 7<br />

Sieb & Meyer ............................................. 18<br />

Siemens ..................................................... 6, 7<br />

Siemens Digital Industries<br />

Software ........................................................ 8<br />

Sumitomo ..................................................... 8<br />

SynchronicIT ................................................ 7<br />

TE Connectivity ........................................ 42<br />

technicoll .................................................... 40<br />

Technischen Universität Novi Sad .... 14<br />

Trumpf ............................................................ 7<br />

T-Systems ...................................................... 7<br />

Turck ............................................................. 36<br />

Valeo ..................................................... 45, 52<br />

Weidmüller ................................................ 32<br />

WirelessCar ................................................ 54<br />

Woywod Kunststoffmaschinen ......... 15<br />

8 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Franke Drahtwälzlager:<br />

Gewinner des German Design Award 2024<br />

Die Flexibilität des Franke-Prinzip erlaubt<br />

es, freier und einfacher zu konstruieren,<br />

um bessere Produkte zu entwickeln.<br />

herkömmliches<br />

Kugellager<br />

Franke<br />

Drahtwälzlager<br />

Der entscheidende Unterschied zwischen<br />

einem gewöhnlichen Kugellager und einem<br />

Franke Drahtwälzlager liegt in den Laufringen.<br />

Beim Drahtwälzlager rollen die Wälzkörper<br />

nicht auf massiven Gehäuseringen, sondern<br />

auf gehärteten Laufdrähten.<br />

Mehr zum Prinzip<br />

Drahtwälzlager<br />

www.franke-gmbh.de<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 9


TRENDS » Werkstoffe » Porträt<br />

Im Gespräch: Stefan Zilm, Head of Business Development Competence Center CIM/MIM<br />

„Keramik ermöglicht eine bessere<br />

Performance der Kundensysteme“<br />

Keramik kommt zum Einsatz, wenn andere Materialien versagen. Je höher die Anforderungen in einem<br />

Projekt, desto interessanter ist technische Keramik als Werkstoff. Die Applikationen, die besonderen<br />

Eigenschaften der Keramik nutzen, sind vielfältig. maxon setzt den Werkstoff unter anderem in der<br />

Antriebstechnik, in der Industrieautomation oder in der Messtechnik ein.<br />

Interview Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />

Bild: maxon motor<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Können<br />

Sie erklären, was genau technische Keramik<br />

ist und welche Eigenschaften sie hat?<br />

Stefan Zilm: Technische Keramik sind verschiedene<br />

keramische Werkstoffe und Produkte,<br />

bei dem die Technik im Vordergrund<br />

steht. Das heißt, diese Keramik muss spezielle<br />

Anforderungen erfüllen, beziehungsweise spezielle<br />

Eigenschaften mitbringen und kommt in technischen<br />

Anwendungen zum Einsatz. Es gibt bei der<br />

technischen Keramik ein großes Spektrum verschiedener<br />

Werkstoffgruppen, beispielsweise Oxid-Keramik,<br />

Nichtoxid-Keramik. Bei maxon fokussieren wir<br />

uns auf Oxidkeramiken, etwa das häufig verwendete<br />

Material Zirkonoxid. Dabei handelt es sich um ein<br />

sehr hartes Material mit einer vergleichbaren Dichte<br />

wie Stahl, das extrem verschleißfest ist. Die<br />

zweite Variante, die wir standardmäßig im Portfolio<br />

haben, ist Aluminiumoxid und wird in der Industrie<br />

unter anderem für Isolationsaufgaben<br />

verwendet. Beim Aluminiumoxid<br />

gibt es verschiedene<br />

Reinheitsgrade. Welche<br />

Keramik wir einsetzen,<br />

hängt am Ende von<br />

der Anforderung ab,<br />

also geht es um<br />

Durchschlagfestigkeit,<br />

um Verschleiß, um<br />

Oberflächengüte oder um<br />

In der Antriebstechnik genügen herkömmliche Materialien je nach Anwendung den<br />

Anforderungen nicht. Hier kommt Keramik zum Einsatz. Beispielsweise sind keramische<br />

Planetenträger in einem Planetengetriebe im Vergleich zu Stahl verschleißfester.<br />

IM INTERVIEW<br />

Stefan Zilm,<br />

Head of Business<br />

Development Competence<br />

Center CIM/MIM,<br />

maxon motor, Sexau<br />

Reibung. Wir bei maxon<br />

bewegen uns im Bereich<br />

hochpräziser Verzahnungsbauteile,<br />

Achsen<br />

und Wellen, beispielsweise<br />

aus Zirkonoxid-Keramik,<br />

aber auch aus Aluminiumoxid<br />

als Isolationsbauteil.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche Vorteile<br />

bietet Keramik?<br />

Zilm: Wenn wir über technische Keramik sprechen,<br />

geht es meistens um die Themen wie Materialbeständigkeiten<br />

und Steigerung der Performance. Unsere<br />

Kunden bekommen durch den Einsatz von Keramik<br />

eine bessere Performance ihrer Systeme. Zu<br />

den Vorteilen von Technischer Keramik gehört die<br />

Verschleißfestigkeit selbst gegenüber Stählen. Auch<br />

beim Thema Magnetismus – ebenfalls eine häufige<br />

Anforderung in der Industrie – kann Keramik punkten.<br />

Zudem erreichen wir mit Keramik auch sehr<br />

hohe Oberflächengüten und können auch hohe<br />

Oberflächengüten realisieren. Und wir reden hier<br />

nicht über Keramikbeschichtung, sondern über Voll-<br />

Keramik. Zudem ist Keramik korrosions- und hochtemperaturbeständig<br />

sowie biokompatibel und hat<br />

hervorragende Gleiteigenschaften.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Hat Keramik<br />

auch Nachteile?<br />

Zilm: Ein Nachteil ist sicherlich, dass Keramik beim<br />

Preis nicht mit Stahl konkurrieren kann. Das resultiert<br />

daraus, dass das Grundmaterial etwas teurer<br />

ist als Stahl. Ein weiterer Nachteil ist, dass Keramik<br />

im Vergleich zu Stahl bei gewissen Anwendungen<br />

10 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


»Zu den Vorteilen von technischer<br />

Keramik gehört die Verschleißfestigkeit<br />

selbst gegenüber<br />

Stählen. Und auch<br />

beim Thema Magnetismus –<br />

ebenfalls eine häufige Anforderung<br />

in der Industrie –<br />

kann Keramik punkten.«<br />

Bild: maxon motor<br />

etwas schlechter abschneidet, etwa wenn es um<br />

Festigkeit bei speziellen Belastungen geht.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Gibt es einen<br />

Unterschied zwischen Oxid keramiken und Nicht-<br />

Oxidkeramiken?<br />

Zilm: Für technische Einsätze können sowohl Oxidals<br />

auch Nichtoxidkeramiken verwendet werden.<br />

Oxidkeramiken sind in der Regel einphasige Metalloxide.<br />

Nichtoxidkeramiken sind in der Carbide oder<br />

Nitride. Diese zeichnen sich durch höhere chemische<br />

und thermische Stabilität, Festigkeit und Härte<br />

aus. Außerdem besitzen sie eine geringere Dichte.<br />

Der Aufwand für das Sintern und die mechanische<br />

Bearbeitung ist allerdings höher als bei Oxidkeramiken.<br />

Bei den Herstellungsverfahren gibt es wenige<br />

Unterschiede, man kann nahezu alle technischen<br />

Keramiken pressen, extrudieren, spritzgießen und<br />

auch 3D-Druck ist möglich. Hier haben wir seitens<br />

maxon einige der formgebenden Verfahren im Haus.<br />

Im Zuge der Anwendung beraten wir den Kunden<br />

und unterstützen Ihm bei der Auswahl des richtigen<br />

Materials.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche Herausforderungen<br />

gibt es bei der <strong>Konstruktion</strong> von Keramikbauteilen?<br />

Zilm: Hier muss einmal das sogenannte Schwinden<br />

erwähnt werden. Der eigentliche keramische Werkstoff<br />

und die technische Eigenschaft liegt erst nach<br />

dem Brennprozess vor. Dieser Umstand, insbesondere<br />

die Schwindung beim Brennen, muss bei der<br />

<strong>Konstruktion</strong> keramischer Bauteile berücksichtigt<br />

werden. Der Grünling im Spritzgussverfahren wird<br />

gegenüber dem Fertigteil größer konstruiert und<br />

das Schwinden oder der Schrumpf ist nicht bei allen<br />

drei Ebenen (x/y/z) gleichmäßig. Den Schrumpf bei<br />

dem Kunststoffspritzguss liegt bei bis zu 5 % und<br />

bei unseren Keramiken bei bis zu 30%. Eine weitere<br />

Herausforderung ist die Elastizität. Duktile Werkstoffe<br />

verfügen über eine plastische Formgebungsreserve<br />

und sind in der Lage, punktuelle Überlastungen<br />

durch elastische Dehnung zu kompensieren.<br />

Harte und spröde Werkstoffe wie Keramik bieten<br />

hingegen nicht diese Fehlertoleranz. Die deutlichen<br />

Unterschiede in der Belastungsfähigkeit erfordern<br />

abweichende Gestaltungsregeln. Ebenfalls herausfordernd<br />

ist, dass keramische Komponenten häufig<br />

in metallische Baugruppen eingebunden sind, was<br />

zu konstruktionsbedingten Problemen führen kann.<br />

So werden keramische Komponenten in einer <strong>Konstruktion</strong><br />

oft für Komponenten eingesetzt, die hohem<br />

Verschleiß unterliegen. Diese müssen mit den<br />

benachbarten metallischen Bauteilen und Baugruppen<br />

verbunden werden.<br />

Stefan Zilm, Head of<br />

Business Development<br />

Competence Center<br />

CIM/MIM, maxon motor<br />

GmbH, Sexau<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 11


TRENDS » Werkstoffe » Porträt<br />

Der herkömmliche Weg<br />

eines keramischen<br />

Bauteils von der Idee<br />

zum realen Teil ist oft<br />

zeitintensiv. Es geht<br />

auch günstiger und<br />

schneller: Keramik aus<br />

dem 3D-Drucker.<br />

Darüber hinaus ist bei der <strong>Konstruktion</strong> von Keramik-Bauteilen<br />

das Thema Radius und Fase wichtig.<br />

Ein guter Rat ist manchmal hier, lieber einen Radius<br />

als eine Fase zu verwenden. Der Außen-Radius ist<br />

oft günstiger, aber wir haben gewisse Notwendigkeiten<br />

bei Radien, z.B. wie stark ausgeprägt oder<br />

wie klein diese Radien sein dürfen. Wenn wir von<br />

hochpräzisen Bauteilen sprechen, reden wir von einer<br />

Nacharbeit im harten Zustand (gesintert), bei<br />

der wir dann entsprechend Schleifradien benötigen.<br />

Zudem geht es manchmal um Einstiche oder Hinterschnitte,<br />

die in der Metallbearbeitung normal<br />

sind, bei der Keramik aber nur mit größerem Aufwand<br />

mit speziellen Tools zu erreichen sind.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie unterstützt<br />

maxon seine Kunden bei den konstruktionsbedingten<br />

Herausforderungen von Keramik?<br />

Zilm: Dahingehend steht maxon seinen Kunden<br />

auch von Anfang an zur Verfügung. Um zu bewerten,<br />

ob etwas machbar ist und ob das Bauteil vielleicht<br />

sogar umkonstruiert werden muss. Wir geben<br />

unser <strong>Konstruktion</strong>s-Know-how auch gern an den<br />

Kunden weiter und konstruieren mit ihm gemeinsam<br />

sein Produkt, damit es keramikgerecht hergestellt<br />

werden kann. Denn – und das muss man dazu<br />

sagen – eine Fase kostet mehr als eine normale<br />

Kanten-Verrundung oder ein kleiner Radius. Und da<br />

bieten wir dem Kunden Unterstützung an: Seine<br />

Bauteile konstruktiv so zu verändern, dass sie bestmöglich<br />

aus Keramik hergestellt und relativ kostenneutral<br />

produziert werden können. Unser Knowhow<br />

steckt vor allem in der komplexen Formgebung,<br />

also in den Spritzgussformen zur Herstellung<br />

dieser Bauteile. Außerdem erfordert das Rohmaterial<br />

viel Wissen. Wir spezifizieren das Granulat, es<br />

wird also exakt nach unseren Vorgaben hergestellt.<br />

Dabei spielen mehrere Faktoren, wie das Schwundmaß,<br />

die Fließeigenschaften – zusammengefasst im<br />

Mold Flow Index – und natürlich auch die chemische<br />

Zusammensetzung des Granulats eine Rolle.<br />

Zudem sichern wir bei uns in der Produktion die<br />

Qualität mit Prüfungen des Gefüges, der Dichte und<br />

der Festigkeit. In besonderen Bereichen gibt es<br />

100%-Prüfungen, bei denen die Festigkeit unserer<br />

Bauteile zu hundert Prozent überprüft wird, damit<br />

der Kunde auf der sicheren Seite ist.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Warum ist der<br />

Einsatz von technischer Keramik nachhaltig?<br />

Zilm: Keramik ist ein nahezu unzerstörbarer Werkstoff,<br />

durch dessen Einsatz Systeme länger laufen<br />

und so gut wie keine Ausfallerscheinungen auftreten.<br />

Sei es bei unseren Motoren und Getrieben, aber<br />

auch bei den Kunden, die damit hundertmal mehr<br />

Zyklen erreichen als mit anderen Werkstoffen. Man<br />

kann sagen, dass Keramik eine unerreichte Lebensdauer<br />

hat, und wenn das Bauteil nicht kaputt geht,<br />

muss es auch nicht ersetzt werden. Auch das Recycling<br />

zu Keramik-Recyclat ist möglich und relativ<br />

simpel. Ähnlich wie beim Kunststoff-Spritzguss<br />

kann das nicht fertig gesinterte Material recycelt<br />

werden. Wir achten darauf, dass die Bauteile und<br />

die Auslegung von Spritzgussbauteilen mit Anguss<br />

so ausgewählt werden,<br />

dass möglichst wenig Abfall<br />

anfällt und wir wenig<br />

zu recyclen haben. Und<br />

wenn mal ein Bauteil kaputt<br />

geht, muss es nicht<br />

gesondert entsorgt werden,<br />

sondern kann entsprechend<br />

recycelt werden.<br />

Mit heutigen Recyclingverfahren<br />

kann man<br />

bis zu 100% des Werkstoffs<br />

zurückgewinnen.<br />

Bild: maxon motor<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation:<br />

Wann ist der<br />

Einsatz von technischer<br />

Keramik sinnvoll?<br />

Zilm: Generell sollten keramische<br />

Werkstoffe im-<br />

12 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


mer dann zum Einsatz kommen,<br />

wenn ihre besonderen Eigenschaften<br />

ein Anforderungsprofil<br />

besser erfüllen als<br />

Metalle. Wenn es um<br />

High-Performance-Anwendungen<br />

geht und es<br />

spezielle Anforderungen<br />

an ein System gibt, dann<br />

greifen wir zu Keramik –<br />

auch bei unseren Motoren<br />

und Getrieben. Gerade in der<br />

Lagertechnik lassen sich mit Keramiklagern<br />

höhere Umdrehungen von Motoren<br />

erreichen, weil sich Keramik durch seine<br />

Hochtemperatur-Beständigkeit auszeichnet und eine<br />

bessere Wärmeabfuhr als andere Materialien<br />

hat. Zudem hat Keramik hervorragende Gleiteigenschaften,<br />

was durch die geringere Reibung zu einer<br />

besseren Laufruhe führt. Unsere Planetengetriebe<br />

arbeiten z. B. durch den Einsatz von Keramik geräuschärmer.<br />

Keramik kommt auch bei Spindelantrieben<br />

zum Einsatz. Wir setzen hier keramische<br />

Spindeln ein, die einen deutlich geringeren Verschleiß<br />

aufweisen als Spindeln aus anderen Werkstoffen.<br />

Dadurch ist die Lebensdauer des Komplettsystems<br />

deutlich höher, Anfahrmomente können<br />

dank spezieller, polierter Oberflächen reduziert<br />

werden. Das heißt, man hat ein sehr geringes Anfahrmoment.<br />

Es sind auch schnellere Bewegungen<br />

möglich, und man hat kein Verkleben, wenn man<br />

mit verschiedenen Stoffen arbeitet.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche Einsatzmöglichkeiten<br />

für technische Keramik gibt es beziehungsweise<br />

wo setzt maxon sie ein?<br />

Zilm: maxon ist mit seinen Lösungen aus technischer<br />

Keramik in sechs Bereichen beziehungsweise<br />

Branchen unterwegs: Industrieautomation, Antriebstechnik,<br />

Medizintechnik, Messtechnik, Audiotechnik<br />

und Uhrentechnik.<br />

• In der Industrieautomation kommen Keramikkomponenten<br />

für Spindeln, Achsen, Buchsen,<br />

Düsen, Schienen oder Zentrierstifte zum Einsatz.<br />

maxon fokussiert sich in diesem Bereich zunehmend<br />

auf die Robotik.<br />

• In der Antriebstechnik genügen herkömmliche<br />

Materialien je nach Anwendung den Anforderungen<br />

nicht. So kann beispielsweise für Unterwasserantriebe<br />

nur Material verwendet werden, das<br />

salzwasserresistent ist. Keramische Planetenträger<br />

in einem Planetengetriebe sind zudem verschleißfester<br />

im Vergleich zu Stahl.<br />

Auch bei Achsen bietet Keramik Vorteile gegenüber Stahl. Zu den be sonderen<br />

Eigenschaften gehören hohe Verschleißfestigkeit, hoher Härte grad, hervorragende<br />

Gleiteigenschaften, extreme Festigkeit sowie ein hoher Wirkungsgrad.<br />

• In der Medizintechnik ist Keramik vor allem wegen<br />

seiner Biokompatibilität, Härte und Verschleißfestigkeit<br />

gefragt. Die Materialien etwa<br />

für Isolierhülsen oder Kanülen müssen sterilisierbar<br />

und korrosionsbeständig sein.<br />

• In der Messtechnik wird Keramik für Sensorgehäuse<br />

und -köpfe eingesetzt. Als Sensorgehäuse<br />

widersteht Keramik widrigen Bedingungen wie<br />

hohen Temperaturen, abrasivem Staub im Gasstrom<br />

und chemisch aggressivem Kondensat. Zudem<br />

wird Technische Keramik in dieser Branche<br />

für Messaufsätze wie Pins, Kugeln oder Achsen<br />

verwendet.<br />

• In der Uhrentechnik kommt Keramik für Ritzel,<br />

Zahnradstufen, Achsen, Lager, Klinken oder Gehäuse<br />

zum Einsatz. In diesem Bereich punktet<br />

der Werkstoff durch Eigenschaften wie Präzision,<br />

Langlebigkeit, Verschleißfestigkeit und dadurch,<br />

dass er nicht magnetisch ist.<br />

• In der Audiotechnik wird Keramik vor allem im<br />

audiophilen High-End-Bereich verwendet, etwa<br />

in Achsen für Lagerungen, in Gehäusen für In-<br />

Ear-Kopfhörer oder Dekor-Bauteile.<br />

Das Schöne ist, dass maxon technische Keramik<br />

nicht nur in einer Industriesparte einsetzt, sondern<br />

wirklich in vielen Branchen zuhause ist. Und aus jeder<br />

Industrie nehmen wir ein gewisses<br />

Learning mit, dass wir<br />

dann auch an andere Industrien<br />

weitergeben können.<br />

INFO<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 13


ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe<br />

Bild: Aghavni/stock.adobe.com/Groschopp<br />

Die EGK-Servomotoren für den Niederspannungsbereich<br />

haben eine hohe<br />

Energieeffizienz, sind leistungsstark und<br />

dynamisch. Damit eignen sie sich besonders<br />

für Fahrerlose Transportroboter.<br />

Servomotoren in Fahrerlosen Transportfahrzeugen<br />

Kompakt, effizient<br />

und leistungsstark<br />

In der Intralogistik kommen vermehrt FTS zum Einsatz, um Prozesse zu digitalisieren,<br />

zu automatisieren und zu verschlanken. Für batteriebetriebene Fahrzeuge<br />

werden energieeffiziente Antriebe für kompakte Bauräume benötigt, die hohe Ansprüche<br />

an Leistungsdichte und Dynamik erfüllen. Groschopp geht bei der <strong>Konstruktion</strong><br />

von Niederspannungs-Servomotoren an die Grenzen des physikalisch<br />

Machbaren, um optimale Antriebslösungen für solche Anwendungen zu realisieren.<br />

14 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024<br />

Nabila Dewolfs, Vertrieb & Marketing, Groschopp AG Drives & More, Viersen


Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) oder auch<br />

Automated Guided Vehicles (AGV) kommen in<br />

Fahrerlosen Transportsystemen (FTS) zum Einsatz. Sie<br />

werden über intelligente Netzwerktechnologien gesteuert<br />

und sind in der Lage, Waren oder Materialien<br />

ohne menschliche Interaktion innerhalb von Produktions-,<br />

Lager- oder Logistikprozessen zu befördern.<br />

„In der Intralogistik steht die Steigerung der Effizienz<br />

beim Einsatz von batteriebetriebenen Transportfahrzeugen<br />

an erster Stelle“, berichtet Aleksandar Andric,<br />

Leiter elektrische Entwicklung bei Groschopp. Da der<br />

Bauraum der Fahrzeuge in der Regel begrenzt ist,<br />

aber eine hohe Dynamik und Leistungsdichte<br />

gefordert sind, ergeben sich daraus besondere<br />

Herausforderungen für die <strong>Konstruktion</strong> der Niederspannungs-Servomotoren.<br />

„Durch den Batteriebetrieb<br />

spielt zudem das Thema Energieeffizienz eine<br />

große Rolle, denn je weiter ein Transportroboter zum<br />

Beispiel in einem Lager ohne Ladeunterbrechungen<br />

fahren kann, desto besser“, so Andric weiter. Zudem<br />

müssen Sicherheitsbremsen vorhanden sein, damit<br />

die Fahrerlosen Transportfahrzeuge zuverlässig anhalten,<br />

sollten sich Hindernissen oder Personen auf<br />

der Strecke befinden.<br />

Jahrzehntelange Erfahrung im<br />

Kleinspannungsbereich<br />

Groschopp entwickelt und produziert bereits seit<br />

mehr als 30 Jahren kompakte und robuste Servo -<br />

motoren für den Kleinspannungsbereich von 24 V bis<br />

maximal 60 V und gehört damit zu den Vorreitern<br />

auf diesem Gebiet. „Wir haben schon bei unseren<br />

Servomotoren für die Pharma- und Lebensmittel -<br />

industrie mit Schutzkleinspannung gearbeitet“,<br />

berichtet Andric. „Das heißt, wir haben inzwischen<br />

einen großen Erfahrungsschatz, was energieeffiziente<br />

Servomotoren im Niederspannungsbereich angeht.“<br />

Dieses Know-how nutzt das Unternehmen, um<br />

Lösungen für verschiedenste Branchen zu entwickeln<br />

und so unter anderem auch den hohen Anforderungen<br />

an die Antriebe in Fahrerlosen Transportfahrzeugen<br />

gerecht zu werden.<br />

Die EGK-Servomotoren für den Niederspannungs -<br />

bereich des Herstellers sind trotz ihrer kompakten<br />

Baugröße und hohen Energieeffizienz besonders leistungsstark<br />

und dynamisch. „Im Grunde genommen<br />

handelt es sich dabei um sich widersprechende <strong>Konstruktion</strong>sziele“,<br />

erklärt Andric. „Um diese zu erfüllen,<br />

verfolgen wir einen sehr hohen Anspruch und gehen<br />

bei der Entwicklung unserer Antriebslösungen immer<br />

an die Grenze des physikalisch Möglichen.“ Die EGK-<br />

Baureihe der Black Panther-Serie steht für elektrisch<br />

kommutierte Servomotoren der dritten Generation.<br />

Durch die konsequente Optimierung der<br />

aktiven Kernelemente Stator, Rotor und<br />

Magnete sowie den Einsatz einer modernen<br />

Einzelzahnwicklung konnte<br />

die Leistungsdichte und der Wirkungsgrad<br />

der Servomotoren erheblich<br />

gesteigert werden. Die optional<br />

realisierbare Sinuskommutierung bewirkt,<br />

verglichen mit der bisherigen<br />

Blockkommutierung, eine höhere Effizienz,<br />

sehr gute Gleichlaufeigenschaften vor allem<br />

bei niedrigen Drehzahlen sowie eine geringere<br />

Geräusch- und Wärmeentwicklung.<br />

Neben der Energieeffizienz spielt auch das Thema<br />

Sicherheit bei den Fahrerlosen Transportfahrzeugen<br />

eine besonders wichtige Rolle, um Unfälle oder Schäden<br />

zu vermeiden. Das Unternehmen bietet daher<br />

elektrisch kommutierte Niederspannungs-Servo -<br />

motoren mit entsprechenden Sicherheitsbremsen an.<br />

„Da gibt es zum Beispiel redundante Encoder-Systeme<br />

mit zwei separaten Gebern, die sich gegenseitig<br />

überwachen und die hohe Performance-Level erfüllen“,<br />

erläutert Andric. „Wir sind kompatibel mit verschiedenen<br />

Herstellern und bieten hier auch eigene<br />

Lösungen an.“ Für den Datentransfer sind die smarten<br />

Servomotoren des Unternehmens standardmäßig<br />

mit CAN-Schnittstelle ausgestattet, optional sind sie<br />

auch mit Profinet oder Ethercat erhältlich.<br />

IM FOKUS<br />

Energieeffiziente<br />

Servomotoren für<br />

Transportroboter in der<br />

Intralogistik.<br />

Niederspannungs-<br />

Servomotor von<br />

Groschopp in einer<br />

Mischanlage in der<br />

Kunststoffindustrie.<br />

Bild: Woywod Kunststoffmaschinen<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 15


ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe<br />

Bild: Groschopp<br />

Die elektronisch kommutierten<br />

Niederspannungs-Servomotoren<br />

der Baureihe EGK 48-60<br />

von Groschopp.<br />

»Wir haben einen großen Erfahrungsschatz,<br />

was energieeffiziente Servomotoren im<br />

Niederspannungsbereich angeht.«<br />

Aleksandar Andric<br />

Modularer Produktbaukasten<br />

Mit der EGK-Baureihe bietet der Antriebsspezialist<br />

einen umfangreichen, modularen Produktbaukasten<br />

mit Servomotoren in verschiedenen Baugrößen mit<br />

und ohne Regler sowie mit unterschiedlichen Getriebearten<br />

an, die sich exakt auf die Anforderungen der<br />

jeweiligen Anwendung zuschneiden lassen. „Unsere<br />

Niederspannungs-Servomotoren eignen sich ideal für<br />

den Einsatz in batteriebetriebenen Transportrobotern“,<br />

weiß Andric. „Wir investieren laufend in die<br />

Weiterentwicklung unserer Produkte, um technisch<br />

immer auf dem neuesten Stand zu sein.“ Basis für<br />

den Erfolg der Antriebslösungen des Unternehmens<br />

ist die firmeneigene Entwicklungsabteilung. Sie verfügt<br />

über modernste Tools, einen speziell eingerichteten<br />

Musterbau sowie ein eigenes Labor. Damit<br />

neue Produkte oder kundenspezifische Konzepte entstehen,<br />

arbeitet ein Team aus hochqualifizierten Mitarbeitern<br />

fachübergreifend zusammen: von der Entwicklung<br />

und <strong>Konstruktion</strong> über die Fertigung bis hin<br />

zum Produktmanagement und Vertrieb. Darüber<br />

hinaus beteiligt sich Groschopp an Gemeinschaftsprojekten<br />

mit Universitäten und Partnerunternehmen,<br />

um die Entwicklung innovativer und sparsamer<br />

Antriebe im Bereich der Elektromobilität beziehungsweise<br />

FTS weiter voranzutreiben und in der Forschung<br />

auf dem neuesten Stand zu sein.<br />

Ein Beispiel dafür ist ein Forschungsprojekt von Studierenden<br />

der Technischen Universität Novi Sad in<br />

Serbien, die einen autonomen Roboter entwickelt<br />

haben, der Abfall erkennen und automatisch beseiti-<br />

Ideal für Kleinspannungen: Der Niederspannungs-Servomotor<br />

EGK_65-30NA von Groschopp.<br />

Bild: Groschopp<br />

Hygienisch und korrosionsbeständig: EGK-Servomotor im Edelstahlgehäuse.<br />

Bild: Groschopp<br />

16 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


gen kann. Der intelligente Müllsammelroboter wird<br />

von den elektronisch kommutierten Niederspannungs-Servomotoren<br />

EGK 48-60 von Groschopp zusammen<br />

mit einem Schneckengetriebe und integriertem<br />

Servoregler angetrieben. Damit sind eine ruckfreie<br />

Bewegung und präzise Positionierung möglich.<br />

Zudem lässt sich die Antriebslösung dank der frei<br />

programmierbaren Software und den zahlreichen<br />

elektronischen und konstruktiven Optionen an jede<br />

Anwendung anpassen. Mit dieser kompakten, flexibel<br />

konfigurierbaren und leistungsstarken Lösung<br />

gewann der studentische Verband Mi (µ) Robotics<br />

sogar den Eurobot-Wettbewerb 2022.<br />

Antriebstechnik nach Kundenwunsch<br />

Groschopp fertigt Motoren in kleinen und mittleren<br />

Stückzahlen, aber auch in Großserien. Im Rahmen individueller<br />

Anpassungen nach Kundenspezifikation<br />

realisieren die Viersener Spezialisten auch ausgefallene<br />

Bauformen oder verwenden besondere Materialien.<br />

Die Komponenten der Antriebe des Herstellers<br />

werden auf hochmodernen Maschinen und automatisierten<br />

Produktionsstraßen hergestellt. Für die elektronisch<br />

kommutierten Motoren stehen eine voll -<br />

automatische Wickelstraße und für alle anderen<br />

Motoren vollautomatische Fertigungsstraßen für<br />

Polspulen und Ankerwicklung zur Verfügung. Das garantiert<br />

eine effiziente und schnelle Fertigung sowie<br />

eine hohe Flexibilität bei speziellen Anforderungen.<br />

„Wir bieten maßgeschneiderte Lösungen, die – je<br />

nach Einsatzbereich – das maximale technisch und<br />

wirtschaftlich realisierbare aus der Anwendung umsetzen“,<br />

so Andric abschließend. „Zudem werden die<br />

Motoren hinsichtlich Drehzahl und Effizienz exakt<br />

auf die jeweilige Applikation zugeschnitten.“<br />

Auch das Thema Nachhaltigkeit<br />

spielt bei Groschopp eine<br />

wichtige Rolle: Die Antriebe des Unternehmens<br />

zeichnen sich durch ihre<br />

hohe Qualität aus und sind selbst bei<br />

starken Belastungen besonders verschleißarm,<br />

langlebig und damit äußerst<br />

nachhaltig.<br />

(jg)<br />

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INFO<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 17


ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe<br />

Frequenzumrichter von Sieb & Meyer für energieeffiziente Applikationen<br />

Gesteigerte Energieeffizienz und<br />

reduzierte CO 2 -Emissionen<br />

Mit verbesserter Prozessorleistung und erweiterten Regelfunktionen trägt die neue SD4x-Frequenzumrichter-<br />

Familie von Sieb & Meyer dazu bei, Energieverbrauch und CO 2 -Emissionen zu reduzieren. Dies gilt zum einen für<br />

die Anwendung selbst, deren Wirkungsgrad durch den Einsatz der innovativen Gerätetechnologie steigt. Zum<br />

anderen schaffen die Lösungen der Lüneburger zum Teil erst die Voraussetzung für bestimmte klimafreundliche<br />

Applikationen.<br />

Markus Finselberger, Vertriebsleiter Antriebselektronik, Sieb & Meyer AG, Lüneburg<br />

Torsten Blankenburg, CTO der Sieb & Meyer<br />

AG: „Im internationalen Vergleich nimmt<br />

Deutschland heute bei den Energiepreisen eine<br />

Spitzenstellung ein. Das ist eine starke Motivation,<br />

die Effizienz von Industrieprozessen zu<br />

verbessern und dabei gleichzeitig Kosten und<br />

CO 2 einzusparen. Hinzu kommt der CO 2 -Preis,<br />

der in Zukunft immer weiter steigen wird. Das<br />

heißt, letztendlich sind die beiden Treiber für<br />

eine CO 2 -Reduzierung wirtschaftliche und natürlich<br />

umwelttechnische Betrachtungen.“<br />

Alleinstellungsmerkmal:<br />

Hohe PWM-Frequenzen<br />

Mit der SD4x-Frequenzumrichter-Familie für Hochgeschwindigkeitsanwendungen<br />

leistet das Unternehmen<br />

einen direkten Beitrag, den Wirkungsgrad verschiedener<br />

Applikationen deutlich zu verbessern und dadurch<br />

am Ende bares Geld zu sparen. „Unsere Frequenzumrichter<br />

reduzieren die Motorerwärmung und erhöhen<br />

gleichzeitig den System-Wirkungsgrad um mehrere<br />

Prozentpunkte“, bilanziert Blankenburg. „Zum Beispiel<br />

Bild: Sieb & Meyer<br />

Die erste Variante des Frequenz -<br />

umrichters SD4S stellte Sieb &<br />

Meyer Anfang 2021 bereit.<br />

im Fall einer 200-kW-Applikation konnte eine<br />

Wirkungsgradsteigerung von ca. 2% erreicht<br />

werden. Dies bedeutet im 24/7-Betrieb 39<br />

MWh pro Jahr und entsprechend 10.000 € bei<br />

einem Strompreis von 0,26 € pro kWh. Gleichzeitig<br />

emittiere ich 15 t weniger CO 2 . Das bedeutet<br />

bei einer CO 2 -Abgabe von aktuell 30<br />

€/t eine weitere Ersparnis von 450 €.“ Die<br />

zweiprozentige Steigerung des Wirkungsgrads,<br />

so Blankenburg, haben Messreihen unterschiedlicher<br />

Kunden bestätigt.<br />

Aber was genau zeichnet die Frequenzumrichter-Technologie<br />

der Lüneburger gegenüber dem Wettbewerb<br />

aus? „Unser Alleinstellungsmerkmal sind zum einem<br />

die hohen PWM-Frequenzen, die wir mit unserer<br />

SD4x-Generation bereitstellen“, erläutert Blankenburg.<br />

„Unser Standard bei der Nennfrequenz ist das Maximum<br />

vieler Marktbegleiter. Das heißt, unsere Geräte<br />

Die Vorteile der SD4x-Produktfamilie sind die optimierte Performance,<br />

höhere Drehzahlen sowie die geringe Motorerwärmung ohne Sinusfilter.<br />

Bild: Sieb & Meyer<br />

Die PWM-Modulation mit einer Multilevel-Endstufe reduziert die<br />

Wirbelstromverluste im Rotor und dadurch die Motorerwärmung.<br />

Bild: Sieb & Meyer<br />

18 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


sind auf hohe PWM-Frequenzen ausgelegt und dadurch<br />

für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen geeignet.<br />

Der Anwender muss also keine Abstriche bei der<br />

Leistungsfähigkeit der Geräte machen. Darüber hinaus<br />

sind unsere maximalen Frequenzen beispielsweise bei<br />

der SD4S-Serie noch einmal doppelt so hoch, wie bei<br />

vergleichbaren Wettbewerbsgeräten.“ Durch die hohe<br />

Schaltfrequenz der Frequenzumrichter des Herstellers<br />

lässt sich gerade bei niederinduktiven Motoren der für<br />

die Motorerwärmung relevante Rippelstrom signifikant<br />

senken. Denn während beispielsweise bei einer Frequenz<br />

von 8 kHz das Ausgangssignal stark von der gewünschten<br />

Sinusform abweicht, erzeugen 32 kHz eine<br />

fast perfekte Sinuskurve. Und je perfekter die Sinuswelle,<br />

desto geringer ist wiederum die Erwärmung, die im<br />

Rotor stattfindet.<br />

Hohe Ausgangsfrequenzen ermöglichen<br />

kompaktes Motor-Design<br />

Neben den hohen PWM-Frequenzen stellt die<br />

SD4x-Familie auch entsprechend hohe Ausgangsfrequenzen<br />

zur Verfügung. Diese erlauben nicht nur hohe<br />

Motor-Drehzahlen, sondern darüber hinaus auch den<br />

Einsatz 4-poliger statt 2-poliger Motor-Designs. „Für<br />

ein 4-poliges Design benötigt der Motorenhersteller für<br />

die gleiche Drehzahl die doppelte Ausgangsfrequenz, er<br />

kann den Motor aber insgesamt viel kürzer und kompakter<br />

bauen und auf diese Weise mechanische<br />

Schwingungen im Hochgeschwindigkeitsantrieb minimieren“,<br />

beschreibt Blankenburg den Zusammenhang.<br />

Ein weiterer technologischer Kniff zur Steigerung des<br />

Wirkungsgrads einer Anwendung ist der Einsatz der<br />

PWM-Modulation mit einer Multilevel-Endstufe. Diese<br />

reduziert die Wirbelstromverluste im Rotor und dadurch<br />

die Motorerwärmung. Zudem wird nur mit der<br />

halben Spannung geschaltet und so die Beanspruchung<br />

der Isolation verringert. Sieb & Meyer stellt die Multilevel-Technologie<br />

in seiner SD4M-Serie zur Verfügung.<br />

Optimierte Regelung von IPM-Motoren<br />

Zu den Talenten der SD4x-Familie gehört auch die optimierte<br />

Regelung von IPM-Motoren. IPM-Motoren<br />

stellen deutlich höhere Anforderungen an den<br />

Frequenz umrichter. So muss der Stromwinkel in Abhängigkeit<br />

des Betriebspunktes optimal in die Maschine<br />

eingeprägt werden, um in jedem Betriebspunkt das<br />

maximal mögliche Drehmoment herauszuholen. Für einen<br />

optimalen Wirkungsgrad ist darüber hinaus die<br />

Abhängigkeit der Motorinduktivität von Strom und<br />

Frequenz zu berücksichtigen. Die SD4x-Frequenzumrichter<br />

können die beschriebenen Abhängigkeiten<br />

durch spezielle Regelstrukturen genau erfassen und im<br />

jeweiligen Arbeitspunkt optimal regeln, sodass sich immer<br />

das optimale Moment bei gleichzeitig geringstem<br />

Bild: Boge Kompressoren<br />

Motorstrom ergibt. Das minimiert die Verluste im Motor<br />

und Umrichter, verbessert die Energiebilanz und reduziert<br />

die CO 2 -Emissionen.<br />

Turboverdichter und -kompressoren<br />

Wie sich der Einsatz der Frequenzumrichter in der Praxis<br />

auf Effizienz, Wirkungsgrad, CO 2 -Emissionen und<br />

Kosten auswirkt, zeigt unter anderem das Beispiel einer<br />

Abwasseraufbereitungsanlage, die mit Turboverdichtern<br />

oder Turbokompressoren belüftet wird. Die Hauptcharakteristik<br />

dieser Anwendung ist der Rund-um-die-<br />

Uhr-Betrieb der Verdichter beziehungsweise Kompressoren<br />

an 365 Tagen im Jahr. Entsprechend ist die Anlageneffizienz<br />

ein wichtiges Thema, eine möglichst geringe<br />

Motorerwärmung die große Herausforderung.<br />

Das Unternehmen löst diese Anforderungen mit seinem<br />

SD4M mit Multilevel-Endstufe. Auf diese Weise kann<br />

der Wirkungsgrad der Turboverdichter bzw. -kompressoren<br />

um mehrere Prozentpunkte erhöht werden.<br />

SD4x-Familie mit vielen Varianten<br />

Aktuell umfasst die SD4x-Familie die SD4B- die SD4Sund<br />

die SD4M-Serie. Den SD4S gibt in den Baugrößen<br />

B, C und D, mit insgesamt 7 Geräte-Varianten für unterschiedliche<br />

Spannungs- und Leistungsklassen. Der<br />

SD4M steht in 4 Baugrößen mit 7 Leistungsklassen im<br />

Bereich 83 kVA bis 554 kVA zur Verfügung.<br />

Mit der SD4x-Familie bietet das Unternehmen dem Anwender<br />

einen Baukasten an unterschiedlichen<br />

Antriebsfunktionen, so<br />

dass für jedes Highspeed-Applikationsfeld<br />

jeweils die optimale Antriebsfunktion<br />

zur Verfügung steht.<br />

Softwareseitig und durch verschiedene<br />

Geberschnittstellen besteht die Möglichkeit,<br />

die unterschiedlichsten Applikationen<br />

zu unterstützen. (jg)<br />

www.sieb-meyer.de<br />

Die Multilevel-Technologie<br />

der SD4M-Serie von Sieb &<br />

Meyer ermöglicht eine<br />

niedrige Rotorerwärmung und<br />

einen hohen Wirkungsgrad in<br />

Turbo kompressoren für die<br />

Drucklufterzeugung.<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu<br />

den Frequenzumrichtern<br />

für Hochgeschwindigkeitsanwendungen<br />

von<br />

Sieb & Meyer:<br />

hier.pro/k54U5<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 19


ANTRIEBSTECHNIK » Wälz- & Gleitlager<br />

Drahtwälzlager<br />

Individuelle Wälzlager in<br />

präzisen Wickelmaschinen<br />

Mit Stator-Wickelmaschinen von Schaeffler Elmotec Statomat werden die E-Motoren für Autos der Luxusklasse<br />

gefertigt. Die innovative Technologie erlaubt es, die Kupferspulen des Stators extrem dicht zu<br />

wickeln – für maximale Leistung und Effizienz. Zum präzisen Wickeln der Kupferdrähte setzt der Spezialist<br />

für Produktionsmaschinen für Statoren auf individuelle Wälzlager-Drehverbindungen von Franke.<br />

Christoph Robisch, freier Fachjournalist<br />

In seinen Wickelmaschinen<br />

für E-Auto-Motoren<br />

nutzt Schaeffler<br />

Elmotec Statomat die<br />

Technik der Flachdraht-<br />

Wellenwicklung. In den<br />

Drehverbindungen kommen<br />

individuelle Drahtwälzlager<br />

von Franke<br />

zum Einsatz.<br />

Bild: Franke/Andreas Wegelin<br />

U<br />

m Statoren zu wickeln, müssen flache Kupferdrähte<br />

synchron zueinander in mehreren Achsen<br />

geführt werden. Es versteht sich von selbst, dass<br />

die Drähte dabei nicht beschädigt werden dürfen. Für<br />

diese Aufgabe nutzt Schaeffler Elmotec Statomat in<br />

einer Wickelmaschine zwölf Drehverbindungen von<br />

Franke – in neun verschiedenen Ausführungen. In<br />

den Drehverbindungen sitzen die von Franke bekannten<br />

Drahtwälzlager.<br />

»Wir Konstrukteure hatten so einen großen<br />

Spielraum, die Anlage genau nach unseren<br />

Entwicklungszielen auszulegen.«<br />

Kai-Uwe Pahl, Konstrukteur bei Schaeffler Elmotec Statomat<br />

Die zwölf Drehverbindungen liegen in einer Flucht<br />

und werden linear zueinander verfahren. „Weil wir die<br />

Drehverbindungen als komplette Komponenten von<br />

Franke erhalten, vermeiden wir Summenfehler bei den<br />

Toleranzen“, erläutert Dominik Knopp, Projektleiter<br />

bei Schaeffler Elmotec Statomat. Franke hilft so mit,<br />

die engen Toleranz-Vorgaben einzuhalten.<br />

Drahtwälzlager sorgen für<br />

Präzision und hohe Leistung<br />

Die Drahtwälzlager-Technologie von Franke erlaubt<br />

es, das Wälzlager und die umschließende <strong>Konstruktion</strong><br />

sehr frei zu gestalten und zum Beispiel die Lager-<br />

Durchmesser individuell zu bestimmen. „Wir Konstrukteure<br />

hatten so einen großen Spielraum, die<br />

Anlage genau nach unseren Entwicklungszielen aus-<br />

20 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


In den Wickelmaschinen werden neun verschiedene Typen von<br />

Franke-Drehverbindungen mit Lagerdurchmessern bis 900 mm<br />

genutzt. Die Drahtwälzlager liegen in einer umschließenden<br />

<strong>Konstruktion</strong> aus Aluminium.<br />

Bild: Franke/Andreas Wegelin<br />

Franke-Kundenberater Michael Bärstecher (l.) mit Dominik Knopp, Projektleiter<br />

bei Schaeffler Elmotec Statomat.<br />

Bild: Franke/Andreas Wegelin<br />

zulegen“, lobt Konstrukteur Kai-Uwe Pahl. Ein weiterer<br />

Vorteil der Franke-Drahtwälzlager sei deren Kompaktheit<br />

und deren große Mittenfreiheit.<br />

„Mit den Franke-Drehverbindungen war es möglich,<br />

genügend Raum zum Wickeln zu gewährleisten, ohne<br />

dadurch die Dimensionen der gesamten Maschine zu<br />

sprengen. Wichtig ist hier auch der Gewichtsaspekt:<br />

Durch den Werkstoff Aluminium bei den Lagergehäusen<br />

reduzieren wir die bewegte Masse, was wiederum<br />

der Präzision zugutekommt“, führt Kai-Uwe Pahl aus.<br />

Flachdraht-Wellenwicklung<br />

In seinen Wickelmaschinen für E-Auto-Motoren<br />

nutzt Schaeffler Elmotec Statomat die Technik<br />

der Flachdraht-Wellenwicklung. Der Maschinenbauer<br />

ist ein Pionier und Innovationstreiber<br />

bei dieser Technologie. Verglichen mit dem<br />

herkömmlichen Hairpin-Verfahren ist die<br />

Anzahl der Schweißpunkte bei der Flachdraht-<br />

Wellenwicklung enorm reduziert, denn der<br />

Draht wird hier zu einer kontinuierlich gewickelten<br />

Matte verarbeitet. Daraus resultieren<br />

mehr Motor-Leistung wegen der kompakten<br />

Wicklungen sowie geringere elektrische Verluste<br />

wegen der reduzierten Schweißpunkte.<br />

Zudem sind so gefertigte E-Motoren zuverlässiger,<br />

denn die Schweißpunkte gehören zu den<br />

häufigsten Ausfallquellen.<br />

Individuell angepasste<br />

Wälzlager-Drehverbindungen<br />

Um die Drehverbindungen optimal an die Anforderungen<br />

anzupassen und neuen Erkenntnissen im Entwicklungsprozess<br />

Rechnung zu tragen, war eine enge<br />

Abstimmung zwischen Schaeffler Elmotec Statomat<br />

und Franke notwendig. „Wir haben uns regelmäßig<br />

zum Stand der Dinge besprochen und alle relevanten<br />

Akteure waren dabei“, sagt die kaufmännische Franke-Beraterin<br />

Heike Faustmann. Dabei sei sehr offen<br />

und transparent über alle Aufgaben und Herausforderungen<br />

gesprochen worden. Die offene Kommunikation<br />

habe geholfen, gegenseitiges Vertrauen und<br />

Verständnis aufzubauen.<br />

Franke-Kundenbetreuer und erster Kundenkontakt<br />

Michael Bärstecher weist darauf hin, dass bei diesem<br />

anspruchsvollen Projekt das volle Leistungsvermögen<br />

von Franke gefordert war. Umso zufriedener sind die<br />

am Projekt beteiligten Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen,<br />

die Aufgabe erfolgreich zur Zufriedenheit des<br />

Kunden gemeistert zu haben. Aus dem Munde von<br />

Dominik Knopp von Elmotec Statomat: „Wir haben<br />

für alle Themen direkte Ansprechpartner bei Franke.<br />

Auf unsere Wünsche und Fragen<br />

haben wir immer schnell fundierte<br />

Antworten bekommen.<br />

Auch bei kurzfristigen Änderungen<br />

im Projektverlauf war Franke<br />

ein verständnisvoller Partner und<br />

hat schnell und flexibel darauf<br />

reagiert.“<br />

(sc)<br />

www.franke-gmbh.de<br />

www.elmotec-statomat.eu<br />

INFO<br />

Details zur Anwendung im<br />

Youtube-Video, online unter:<br />

hier.pro/lpinX<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 21


ANTRIEBSTECHNIK » Wälz- & Gleitlager<br />

Ultraschallprüfung zur Vorhersage der Lebensdauer von Wälzlagern<br />

Deutlich genauere Berechnung<br />

der Lebensdauer von Wälzlagern<br />

Nach jahrelanger Forschung und Entwicklung korrigiert NSK die dynamische Tragzahl vieler<br />

Wälzlagerbaureihen jetzt deutlich nach oben. Der äquivalente Wert der Ermüdungslebensdauer<br />

ist nun teilweise doppelt so hoch – ohne konstruktive Veränderungen an den Lagern. Der<br />

Grund dafür: Nach rund sechzig Jahren hat NSK als erstes Unternehmen einen Durchbruch bei<br />

der exakteren Berechnung der Lagerlebensdauer erzielt. Aus Sicht der Endanwender leistet das<br />

einen Beitrag zu höherer Produktivität und verbesserter Nutzung von Ressourcen.<br />

Schaubild des Micro-UT Messverfahrens:<br />

Ultraschallprüfung zum Nachweis nichtmetallischer<br />

Einschlüsse im Wälzlagerstahl<br />

INFO<br />

Details zu NSK-Wälzlagern<br />

für die Antriebstechnik<br />

hier.pro/GXZnp<br />

Selbst Experten mögen überrascht sein, zu erfahren,<br />

dass sich die grundlegenden Formeln zur<br />

Berechnung der Lagerlebensdauer kaum verändert<br />

haben, seit sie 1962 in einem Bericht der “International<br />

Federation of the National Standardizing Associations”<br />

(ISA) – dem Vorgänger der Normungsorganisation<br />

ISO – veröffentlicht wurden.<br />

Jetzt, mehr als sechs Jahrzehnte später, hat NSK neue<br />

Erkenntnisse über die Berechnung und Vorhersage der<br />

Lagerlebensdauer gewonnen – und es ist an der Zeit,<br />

die Bewertungsmethoden für diesen kritischen und<br />

für die Auslegung von Wälzlagern entscheidenden<br />

Parameter zu überdenken.<br />

Berechnete vs. tatsächliche<br />

Lebensdauer bei Wälzlagern<br />

Bild: NSK<br />

Das Projekt begann vor etwa zwanzig<br />

Jahren. Damals stellten NSK-Ingenieure<br />

eine stetig wachsende Diskrepanz<br />

zwischen der laut ISO-Norm berechneten<br />

Lagerlebensdauer und der<br />

tatsächlichen Lagerlebensdauer, die in<br />

Dauertests ermittelt wurde, fest. Deshalb initiierte<br />

NSK eine detailliertere Studie und konnte nachweisen,<br />

dass die Lebensdauer der geprüften Wälzlager<br />

etwa zwanzigmal länger war als die Lebensdauer<br />

gemäß der ISO-Normen.<br />

Heute, im Jahr 2024, kann die tatsächliche Lebensdauer<br />

der NSK-Lager mehr als fünfzigmal länger sein<br />

als nach Norm ermittelt. Eine gewisse Vorsicht ist<br />

sicherlich gut, aber eine längere Lebensdauer der<br />

Wälzlager trägt zur Verbesserung der Produktionseffizienz<br />

bei und schont Ressourcen, weil die Lager seltener<br />

ausgetauscht werden und die Abfallmenge<br />

reduziert wird.<br />

Die NSK-Forschung hat gezeigt, dass bei guter<br />

Schmierung die Zusammensetzung und Qualität, das<br />

heißt die Menge an Verunreinigungen, des Lagerstahls<br />

ein sehr guter Indikator für die Vorhersage der<br />

Lebensdauer eines Lagers ist. Als das Unternehmen<br />

seine Forschung fortsetzte, erkannten die Ingenieure,<br />

dass eine auf der Mechanik von Brüchen und Rissen<br />

im Lager basierende Bewertungsmethode noch aussagekräftigere<br />

Erkenntnisse liefern könnte.<br />

Die Technologieentwicklung begann im Rahmen<br />

eines gemeinsamen Projektes von NSK und der<br />

Universität Kyushu. Das Ergebnis war die Entwicklung<br />

einer quantitativen Bewertungsmethode, mit<br />

der festgestellt wurde, welche Faktoren den Prozess<br />

der Rissausbreitung in einem Wälzlagerstahl<br />

beeinflussen und in welchem Ausmaß. Insbesondere<br />

durch die Kombination der neuen Methode<br />

22 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Nichtmetallische Einschlüsse im Material der Lagerringe sind eine<br />

zentrale Ursache für Abblätterungen.<br />

Bild: NSK<br />

Aus der Größe und Menge nichtmetallischer Einschlüsse lassen sich<br />

Rückschlüsse auf die Lebensdauer von Wälzlagern ziehen.<br />

Bild: NSK<br />

mit einem Ultraschallprüfverfahren, das nichtmetallische<br />

Einschlüsse im Stahlvolumen detektiert,<br />

konnte NSK nachweislich die Lebensdauer der<br />

Wälzlager mit sehr viel höherer Genauigkeit<br />

bestimmen.<br />

Lebensdauer von Wälzlagern<br />

jetzt deutlich exakter bestimmen<br />

Mit dem Ultraschallprüfverfahren Micro-UT, das im<br />

Rahmen des Projektes entwickelt wurde, ist es heute<br />

möglich, im Vergleich zu herkömmlichen mikroskopischen<br />

Prüfmethoden mehr als das 3.000-fache Volumen<br />

des Stahl in einem Lager zu prüfen – in nur<br />

20 % der Zeit. NSK setzt diese innovativen Prüfsysteme<br />

inzwischen in seinen Technologiezentren auf<br />

der ganzen Welt ein.<br />

Das aktuelle Wälzlagerprogramm von NSK ist außerordentlich<br />

umfangreich und die kundenspezifischen<br />

Anwendungen und Einsatzbedingungen ebenfalls.<br />

Um sicherzustellen, dass die Kunden NSK-Wälzlager<br />

mit hoher Zuverlässigkeit und zugleich nachhaltig<br />

einsetzen können, überarbeitet das Unternehmen<br />

aktuell die dynamischen Tragzahlen unter Berücksichtigung<br />

eines angemessenen Sicherheitszuschlags.<br />

Die Kunden können sich darauf verlassen,<br />

dass die Ermittlung der neuen Werte für die Lagerlebensdauer<br />

auf der Grundlage einer gut recherchierten<br />

Methodik erfolgt, die durch eine umfangreiche<br />

empirische Datenbasis gestützt wird. Alle neuen und<br />

höheren Werte werden grundsätzlich innerhalb des<br />

sicheren Bereichs liegen.<br />

(sc)<br />

www.nskeurope.de<br />

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oder hochdynamischer Servoverstärker<br />

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<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 23


ANTRIEBSTECHNIK » Getriebe<br />

Kronenradgetriebe mit optimierter Auslegung<br />

Antriebsleistung, die effizient<br />

bis „um die Ecke“ reicht<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Kronenradgetriebe von<br />

ebm-papst bieten sich als<br />

Winkelgetriebe für viele<br />

Anwendungen an.<br />

Angestoßen durch die steigende Nachfrage aus der Industrie wurde die Auslegung<br />

der Verzahnungsteile der Kronenradgetriebe und deren Fertigungstechnik stetig<br />

verbessert. Kombiniert mit modernen EC-Motoren entstehen so kompakte und robuste<br />

Antriebssysteme, die Leistung auch bei beengten Einbauverhältnissen wirkungsvoll „um<br />

die Ecke“ bringen. Typische Anwendungen finden sich bei Umreifungsmaschinen ebenso wie bei fahrerlosen<br />

Transport- und Shuttlesystemen, bei Tor- und Schranken-Antrieben oder in OP-Tischen als Schiebehilfe.<br />

Friedrich Obermeyer, Technologie & Methoden im Bereich Industrielle Antriebstechnik, und Patrick Schumacher, Leiter Produktmanagement<br />

Industrielle Antriebstechnik, bei ebm-papst St. Georgen<br />

Schneckenradgetriebe haben prinzipbedingt<br />

einen Achsversatz zwischen eintreibender<br />

und abtreibender Welle und arbeiten<br />

mit vergleichsweise schlechten Wirkungsgraden,<br />

sodass die Motoreinheit der<br />

Antriebseinheit oft größer dimensioniert<br />

werden muss. Kegelradgetriebe sind in<br />

der Untersetzung üblicherweise auf maximal<br />

5:1 beschränkt und daher meist auch<br />

nicht die ideale Wahl. Ihre Wirkungsgrade<br />

sind zwar recht hoch, allerdings ist<br />

sowohl die Herstellung der Verzahnungsteile<br />

als auch die Montage – speziell<br />

das Ausrichten der Verzahnungsteile<br />

zueinander – vergleichsweise aufwendig,<br />

was sich natürlich im Preis niederschlägt.<br />

Wer ein besonders wirtschaftliches<br />

und effizientes Winkelgetriebe<br />

sucht, sollte sich deshalb mit der Kronenradtechnologie<br />

beschäftigen.<br />

Die Kronenradgetriebe EtaCrown und EtaCrownPlus sind Teil des modularen Antriebssystems von<br />

ebm-papst und können mit allen DC- und EC-Motoren sowie Bremsen und Gebern kombiniert werden.<br />

Wer ein besonders effizientes und<br />

wirtschaftliches Winkelgetriebe<br />

sucht, ist mit Kronenradgetrieben oft gut<br />

beraten. Durch ihre hohen Wirkungsgrade<br />

erleben sie heute ein Comeback und setzen<br />

sich immer häufiger gegen Schnecken-<br />

oder Kegelradgetriebe durch.<br />

Immer noch denken viele im Zusammenhang<br />

mit Winkelgetrieben als erstes an<br />

Kegelrad- oder Schneckengetriebe. Allerdings<br />

nimmt man bei deren Einsatz immer<br />

auch Nachteile in Kauf.<br />

Bild: ebm-papst<br />

Kronenradgetriebe als besonders<br />

geeignetes Winkelgetriebe<br />

Wenn man sich den Aufbau der verschiedenen<br />

Winkelgetriebe näher<br />

anschaut, versteht man schnell, warum<br />

Kronenradgetriebe für viele Anwendungen<br />

eine gute Lösung sind. Die Zahnräder<br />

von Kegelradgetrieben haben eine<br />

Kegelform. Die Getriebefunktion ist nur<br />

dann einwandfrei, wenn sich die Mittellinien<br />

der Kegelräder genau in einem<br />

Punkt schneiden. Schon alleine die Wärmeausdehnung<br />

im Betrieb kann die Funktion<br />

daher beeinträchtigen. Schneckenradgetriebe<br />

sind da weniger empfindlich,<br />

aber bei ihnen ist die Richtung des Kraftflusses<br />

sehr ungünstig. Das Drehmoment<br />

bewirkt in erster Linie eine Zug- beziehungsweise<br />

Druckbelastung des Schneckenritzels.<br />

Da das Ritzel auf dem Schneckenrad<br />

gleitet, werden so je nach Untersetzung<br />

bis zu 2/3 der eingebrachten<br />

Antriebsenergie in Wärme umgewandelt.<br />

Der Motor und das Getriebe müssen daher<br />

größer dimensioniert werden als eigent-<br />

24 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Bild: ebm-papst<br />

Bild: ebm-papst<br />

Die Hüllschnittkurve gibt die Geometrie der Kronenradflanke wieder.<br />

Die Linienlast zeigt die auf Millimeter normierte Kraft an der Flankenlinie<br />

des Kronenradzahns.<br />

lich notwendig, um die gewünschte Leistung<br />

zu erreichen. Zusätzlich ist axiale Belastung<br />

der Schnecke durch entsprechend<br />

dimensionierte Axiallager aufzufangen.<br />

Bei den Kronenradgetrieben EtaCrown und<br />

EtaCrownPlus aus dem modularen Antriebssystem<br />

von ebm-papst ist das anders:<br />

Das evolventische Antriebsritzel baut zylinderförmig<br />

und der Kontakt zwischen Ritzel<br />

und Abtriebsrad ist ein Wälzkontakt. Es treten<br />

kaum Reibungsverluste auf. Der Wirkungsgrad<br />

liegt daher auch bei hohen Untersetzungen<br />

im Bereich von 90 %. Die<br />

Motorleistung steht so fast vollständig der<br />

Antriebsaufgabe zur Verfügung. 10 % Verlustleistung<br />

gegenüber bis zu 75 % bei herkömmlichen<br />

Schneckenradausführungen –<br />

Kaum Reibungsverluste: Das evolventische Antriebsritzel<br />

beim Kronenradgetriebe baut zylinderförmig. Der Kontakt<br />

zwischen Ritzel und Abtriebsrad ist ein Wälzkontakt.<br />

Bild: ebm-papst<br />

abhängig von der gewählten Untersetzung<br />

– sind auch bei kleinen Antrieben ein enormes<br />

Sparpotential. Oft kann man den<br />

Antriebsmotor zudem kleiner dimensionieren<br />

und Bauraum sowie Kosten sparen.<br />

Verzahnungstechnik und<br />

patentierte Schmierung<br />

Die Kronenradgetriebe decken in unterschiedlichen<br />

Baugrößen die Untersetzungen<br />

im einstufigen Bereich bis 10:1, zweistufig<br />

bis 113:1 und dreistufig bis 289:1<br />

ab. Dabei erfüllen die Getriebe höchste<br />

Anforderungen. So hat ebm-papst gemeinsam<br />

mit dem Lehrstuhl für Maschinenelemente<br />

(FZG) der TU München im<br />

Rahmen eines Förderprojekts (Bayerische<br />

Forschungsstiftung: AZ-1379–19, Sachbearbeiter:<br />

J.-F. Hochrein) umfangreiche<br />

Forschungen rund um die Verzahnungstechnik<br />

betrieben.<br />

In diesem Zusammenhang wurde eine<br />

Software entwickelt, mit deren Hilfe sich<br />

erstmals für die Auslegung wichtige Parameter<br />

realistisch berechnen lassen, wie<br />

Geometriebestimmungen oder Zahnkontaktanalysen<br />

unter Last. Hüllschnittkurven<br />

beispielsweise geben die Geometrie<br />

der Kronenradflanke und deren Grenzbereiche<br />

wieder oder die Linienlast zeigt die<br />

auf Millimeter normierte Kraft an der<br />

Flankenlinie des Kronenradzahns. Die<br />

Gleitgeschwindigkeiten zeigen an, wie<br />

groß die Abwälzgeschwindigkeiten an der<br />

Kronenradflanke sind. Die Werte<br />

werden auf leistungsfähigen<br />

Prüfständen validiert und<br />

dienen schlussendlich<br />

auch der Fertigungsoptimierung.<br />

Auch die Schmierung<br />

wurde verbessert. Normalerweise<br />

gibt es bei Getrieben<br />

immer das Problem,<br />

dass das Schmiermittel aus<br />

den Verzahnungsbereichen der<br />

Getriebezahnräder nach und nach verdrängt<br />

wird und sich in benachbarten Bereichen<br />

ansammelt. Die Verzahnungen<br />

werden dadurch über die Lebensdauer<br />

nicht optimal geschmiert, was zu einem<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 25


ANTRIEBSTECHNIK » Getriebe<br />

Praxis-Workshop<br />

Fehlersuche in PROFINET-<br />

Netzwerken mit einfacher<br />

Freeware und Bordmittel<br />

Donnerstag, 18. April 2024<br />

10:00 bis 17:30 Uhr<br />

Bild: ebm-papst<br />

Die Gleitgeschwindigkeiten<br />

zeigen an,<br />

wie groß die Abwälzgeschwindigkeiten<br />

an der Kronenradflanke<br />

sind.<br />

Themenüberblick<br />

• Kritische Fehler finden<br />

• Kontaktprobleme im<br />

Steckverbinder erkennen<br />

• Fehlmessungen durch<br />

längenabhängige Dämpfung<br />

• Betrachtung der Schirmleitungsschleife<br />

• Mit Wireshark Fehler finden<br />

• Mit einfachen Bordmitteln Fehler finden<br />

• Sind Kabelwechsel zulässig?<br />

Interessant für<br />

Verantwortliche für Lastenhefte, Projektingenieure,<br />

Elektrokonstrukteure und<br />

Instandhalter in den Bereichen Prozessund<br />

Fertigungsautomation.<br />

Details zur Teilnahme<br />

Die Teilnehmerzahl ist begrenzt.<br />

Die Teilnahmegebühr beträgt 490,00<br />

Euro zzgl. MwSt. pro Person. Tagungsunterlagen<br />

und Verpflegung sind in der<br />

Gebühr enthalten.<br />

Mehr Informationen, eine ausführliche<br />

Agenda sowie das Anmeldeformular unter:<br />

leadec-profinet.automatisierungstreff.com<br />

Melden Sie sich gleich jetzt zum<br />

Anwender-Workshop in Heilbronn<br />

direkt per E-Mail an:<br />

VIKI_Feldbustechnik@leadec-services.com<br />

übermäßigen oder vorzeitigen Verschleiß<br />

führen kann. Bei der Weiterentwicklung<br />

der Kronenradgetriebe ließ sich das jetzt<br />

verhindern: Ein patentierter Trenneinsatz<br />

im Gehäuse hält das Schmiermittel dort,<br />

wo es hingehört, nämlich: an der Verzahnung<br />

der Zahnräder.<br />

Vorteile von Kronenradgetrieben<br />

in diversen Applikationen<br />

Typische Anwendungsbereiche für die<br />

vielseitigen Winkel-Getriebe finden sich<br />

in Verpackungstechnik und Intralogistik,<br />

zum Beispiel bei fahrerlosen Transportsystemen<br />

(AGV, Automated Guided Vehicles),<br />

mobilen Robotern oder Shuttles.<br />

Hohe übertragbare Drehmomente, Langlebigkeit<br />

sowie die kompakten Abmessungen<br />

sprechen für den Einsatz eines<br />

Kronenradgetriebes. Da beim EtaCrown<br />

der Motor mit Antriebsritzel und die Abtriebsachse<br />

in einer Ebene liegen, lässt<br />

sich das Getriebe problemlos auch spiegelverkehrt<br />

einbauen, das reduziert die<br />

Lagerhaltung und vereinfacht die Logistik.<br />

Weitere Anwendungen, für die sich die<br />

Kronenradgetriebe eignen, gibt es viele.<br />

Typische Gründe für ihren Einsatz sind<br />

außer den hohen Wirkungsgraden das<br />

hohe übertragbare Drehmoment und die<br />

fehlende Selbsthemmung.<br />

Bei Schranken und Zugangskontrollsystemen<br />

beispielsweise lassen sich die Getriebe<br />

im Notfall auch bei hoher Untersetzung<br />

problemlos manuell zurückdrehen,<br />

ohne dass Komponenten zur Entkopplung<br />

notwendig sind, um den Antrieb vor<br />

Beschädigung zu schützen. Durch die ver-<br />

satzlose Bauweise ist die Motor-Getriebe-<br />

Kombination zudem gut in den Türprofilen<br />

integrierbar. Es gibt keine Motorüberstände.<br />

Das vermeidet Aussparungen oder<br />

zusätzliche Abstandsflansche zur Überbrückung<br />

von Abständen. Die Symmetrie<br />

in der Getriebekonstruktion macht Versionen<br />

für linken oder rechten Anschlag<br />

überflüssig. Die Bremse kann direkt an der<br />

Antriebswelle oder aber wie gewohnt an<br />

der B-Seite des Motors montiert werden,<br />

was den Aufbau vereinfacht und das<br />

Antriebssystem kompakter macht.<br />

In der Medizintechnik überzeugen Kronenradgetriebe<br />

durch ihre hohe Zuverlässigkeit,<br />

Laufruhe und eine geringe Erwärmung.<br />

Eingesetzt als Schiebehilfe im OP-<br />

Tisch lässt sich dieser auch ohne motorische<br />

Unterstützung verschieben.<br />

EtaCrown und EtaCrownPlus sind Teil des<br />

Modularen Antriebssystems von ebmpapst<br />

und können mit allen DC- und EC-<br />

Motoren sowie Bremsen und Gebern<br />

kombiniert werden. Die Antriebskomplettlösungen<br />

mit abgestimmten Komponenten<br />

lassen sich im Online-Portal<br />

zusammenstellen.<br />

(sc)<br />

www.ebmpapst.com<br />

INFO<br />

Mehr Details zur Kronenradgetriebe-Technologie,<br />

online unter:<br />

hier.pro/Utz66<br />

26 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation Anmeldung unter: » <strong>01</strong>-02 | 2024<br />

leadec-profinet.automatisierungstreff.com


Bild: ABM Greiffenberger<br />

Optional kann zwischen manueller oder elektrischer Lenkung gewählt werden.<br />

Voll integriert ist dieser Fahrantrieb mit Lenkantrieb und redundanter Lenküberwachung<br />

direkt am Antriebsrad lieferbar.<br />

Als Systemlieferant bietet ABM Greiffenberger für Gabelstapler<br />

alle Antriebssysteme sowohl für das Fahren, Heben als auch<br />

Lenken aus einer Hand.<br />

Bild: ABM Greiffenberger<br />

Kegelradgetriebe von ABM Greiffenberger für ein breites Einsatzfeld<br />

Kompakte integrierte Plattform<br />

Elektrische Antriebe in Förderanlagen, Hebezeugen und Staplern sind der Motor einer modernen Intralogistik.<br />

ABM Greiffenberger entwickelt und fertigt diese Systeme plattformbasiert für stationäre und mobile<br />

Anwendungen. Die auf die Applikation angepassten Antriebslösungen bestehen aus Motor, Getriebe, Bremse<br />

und Frequenzumrichter.<br />

Mayk Krüger, Senior Manager Material<br />

Handling, ABM Greiffenberger: „Zum<br />

Fahren, Heben und Lenken, beispielsweise<br />

von Gabelstaplern, braucht es Know-how<br />

und die richtigen Antriebskomponenten.<br />

Unsere Lösungen erfüllen stets die hohen<br />

Umweltauflagen, sind besonders sicher und<br />

erlauben feinfühlige Bewegungen auch bei<br />

kleinen Drehzahlen.“ ABM Greiffenberger<br />

liefert alle Antriebskomponenten wie Motoren,<br />

Getriebe, Sensoren oder auch Umrichter<br />

aus einer Hand. Dazu kommt: Der<br />

Antriebsspezialist entwickelt und fertigt<br />

komplette Antriebseinheiten bestehend aus<br />

Getriebe und Motoren inhouse.<br />

„Der Anwender kann das Flurförderzeug mit<br />

unseren Antrieben dynamisch bewegen und<br />

exakt manövrieren, selbst an Stellen, an denen<br />

es eng wird“, beschreibt Krüger. „Zudem<br />

besitzt ein Stapler mit unserer Lösung<br />

eine hohe Steigfähigkeit.“ Die Baureihe TDB<br />

lässt sich durch Plug-&-play einfach in die<br />

Applikation integrieren. Das zweistufige<br />

Kegel-Stirnradgetriebe ist leistungsstark<br />

und verbraucht wenig Energie. Es eignet<br />

sich sowohl für manuell als auch elektrisch<br />

gelenkte Flurförderzeuge. Dabei zeichnet es<br />

sich durch eine hohe Leistungsdichte mit<br />

einem sehr guten Wirkungsgrad aus. In<br />

Kombination mit dem Lenkantrieb und ausgerüstet<br />

mit einer voll integrierten und sicheren<br />

Sensorüberwachung erhält der Anwender<br />

eine voll integrierte Fahr- und<br />

Lenkantriebslösung. „Durch die vertikale<br />

Bauform, dem geringen Hüllkreis und den<br />

zahlreichen Baureihenoptionen, eignet sich<br />

dieses Getriebe für viele Applikationen –<br />

z.B. in Schubmaststaplern, Schleppern und<br />

Fahrerlosen Transportsystemen“, beschreibt<br />

Krüger die umfangreichen Einsatzgebiete<br />

für die Antriebe.<br />

Je nach Leistung, Geschwindigkeit und Ladevermögen<br />

bietet das Unternehmen die<br />

Kegelradgetriebe für die Radgrößen 230<br />

und 254 mm an: Getriebeübersetzung und<br />

Motorleistung können exakt auf die Anwendung<br />

abgestimmt werden. Die kompakte<br />

TDB-Reihe verfügt über ein Antriebsdrehmoment<br />

von bis zu 750 Nm. „Ausstatten<br />

lässt es sich mit verschiedenen Lenkmöglichkeiten“,<br />

sagt Krüger. Die manuelle<br />

Lenkung etwa eignet sich für den direkten<br />

Deichselanbau. Der Anwender erhält eine<br />

platzsparende, robuste und damit langlebige<br />

Lösung. Mit einer externen Lenkung über<br />

eine Stirnradverzahnung lässt sich eine<br />

elektrische Servolenkung umsetzen. Bei Bedarf<br />

liefert der Hersteller einen Nullstellungssensor<br />

für die Lenkposition und einen<br />

Absolutwertgeber für die Lenkung direkt<br />

am Fahrgetriebe. Eine dritte Möglichkeit ist<br />

der integrierte elektrische Lenkantrieb.<br />

Für den Bereich „Fahren“ bietet ABM eine<br />

Temperaturüberwachung mittels Thermofühler<br />

an. Die Drehzahlerfassung erfolgt<br />

über einen Inkrementalgeber mit bis zu 64<br />

Impulsen pro Umdrehung. Alle Fahrmotoren<br />

in AC-Technik sind rückspeisefähig und<br />

sparen damit Energie. Krüger: „Mit dieser<br />

Vielfalt an Funktionalität und Kombinationsmöglichkeiten<br />

unterstützen wir sowohl<br />

Entwickler von individuellen Einzelanwendungen<br />

als auch OEM-Projektleiter von<br />

flottenübergreifenden Plattformen mit den<br />

passenden Antrieben.“<br />

www.abm-antriebe.de<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

TDB-Kegelradgetrieben von<br />

ABM Greiffenberger:<br />

hier.pro/cahjV<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 27


AUTOMATISIERUNG » Steuerungstechnik » Titelstory<br />

Bild: Bihl+Wiedemann/Konradin Mediengruppe<br />

Ein ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateway unterstützt<br />

als Schnittstelle und Netzwerkknoten<br />

bei der Umsetzung von<br />

IIoT, Smart Factory und Industrie 4.0 –<br />

und überträgt Daten sowohl in OTals<br />

auch in IT-Umgebungen. Viele Varianten<br />

bieten zudem einen integrierten<br />

ASi-5/ASi-3 Sicherheitsmonitor.<br />

ASi-5/ASi-3 Gateways als smarte Datenweichen<br />

Mit ASi-5 schnell<br />

und sicher ins IIoT<br />

Waren IIoT-Lösungen für viele Unternehmen lange eine ferne Vision, so gibt es mittlerweile<br />

immer mehr konkrete Anwendungsfälle im Sinne von Industrie 4.0. Für eine erfolgreiche<br />

Umsetzung bietet Bihl+Wiedemann mit ASi-5 nicht nur ein leistungsstarkes Datenshuttle<br />

aus der Feldebene in OT und IT, sondern mit seinen ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateways<br />

mit OPC-UA-Schnittstelle auch eine zukunftssichere Konnektivität in IT-Systeme.<br />

Thomas Rönitzsch ist bei der Bihl+Wiedemann GmbH verantwortlich für die Unternehmenskommunikation<br />

28 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Bereits auf der Messe SPS im Jahr 2<strong>01</strong>7 hat<br />

Bihl+Wiedemann erste ASi Gateways mit integrierter<br />

OPC-UA-Schnittstelle vorgestellt – und die<br />

heutige Bedeutung des direkten Kommunikations -<br />

kanals zur vertikalen Übertragung von Maschinen-,<br />

Prozess- und Diagnosedaten schon damals vorausgeahnt.<br />

Denn OPC UA ermöglicht es, die Daten zu sammeln,<br />

zu aggregieren und bereitzustellen, die IT-Spezialisten<br />

in Unternehmen für beliebige Datenanalysen<br />

nutzen können.<br />

Konsequenterweise sind heute alle ASi-5/ASi-3 Gateways<br />

von Bihl+Wiedemann mit einem OPC-UA-Server<br />

ausgestattet, der feldbusunabhängig über AS-Interface<br />

(ASi) den direkten Datentransfer zwischen Feldgeräten<br />

und IT-Systemen ermöglicht. Dadurch können die<br />

Daten an unterschiedlichsten Stellen – in einem<br />

Visualisierungstool, einem lokalen Server oder in einer<br />

Cloud – verwendet werden. Abhängig davon, wie sich<br />

die Anforderungen für die Umsetzung von IIoT-Lösungen<br />

weiterentwickeln, können die Gateways darüber<br />

hinaus auch zeitnah um weitere Schnittstellen wie<br />

REST-API und MQTT ergänzt werden.<br />

Unterschiedliche Bedeutung<br />

von Daten für OT und IT<br />

Insbesondere Maschinen und Anlagen, in denen<br />

Smart Devices mit IO-Link oder ASi-5 Schnittstellen<br />

und hohen Datenraten eingesetzt werden, erzeugen<br />

heute riesige Mengen an Maschinen-, Prozess- und<br />

Diagnosedaten. Sie lassen sich zwar schnell und bequem<br />

mit dem Datenshuttle ASi-5 übertragen, doch<br />

die wenigsten davon sind unmittelbar für die OT –<br />

die Steuerung von Prozessen durch eine SPS − und<br />

damit für die Übertragung über einen Feldbus interessant.<br />

Ein Großteil der erfassten Maschinendaten<br />

wird eher an anderer Stelle benötigt: nämlich in Datenbanksystemen<br />

der IT, in denen diese Daten gespeichert<br />

und analysiert werden – und auf die dann<br />

ihrerseits Applikationen, beispielsweise für eine vorbeugende<br />

Wartung und Instandhaltung oder für ein<br />

zentrales ERP-Inventarmanagement, zugreifen.<br />

Es macht daher – auch aus Gründen der Datenlast<br />

und Datengeschwindigkeit im Feldbusnetzwerk –<br />

durchaus Sinn, OT- und IT-Daten in IIoT-Anwendungen<br />

in parallelen Netzwerkstrukturen zu übertragen.<br />

Die ASi-5/ASi-3 Gateways sind genau hierfür standardmäßig<br />

vorbereitet: sie besitzen seit jeher zwei<br />

physikalisch unabhängige Netzwerkschnittstellen –<br />

Feldbus und OPC UA – zur getrennten Übertragung<br />

von Daten in die OT und die IT. Was die IT-Daten betrifft,<br />

bietet das Gateway bei der Übertragung über<br />

OPC UA zwei Optionen:<br />

• entweder bereitet ein Edge-Server die Daten auf<br />

und versendet sie z. B. an eine Cloud wie Microsoft<br />

Azure, Amazon Web Services (AWS) oder<br />

Cumulocity IoT, oder aber<br />

• die Cloudlösung holt sich die Daten direkt vom<br />

OPC-UA-Server, der sich im Gateway befindet.<br />

In beiden Fällen stehen die Daten so als wertvolle IT-<br />

Daten in der Cloud zur Verfügung.<br />

Die ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateways von Bihl+Wiedemann<br />

sind aber nicht nur clevere Datenweichen, die<br />

die Daten trennen und auf zwei Netzwerke verteilen<br />

– sie sind als smarte Komponenten in der Feldebene<br />

darüber hinaus auch in der Lage, eigene Diagnose -<br />

informationen über ein ASi Netzwerk selbst zu generieren<br />

und damit die Gerätedaten aus dem Feld sinnvoll<br />

zu ergänzen. Wie viele und welche Teilnehmer<br />

sind angeschlossen, welcher Strom und welche<br />

Spannung liegen im ASi Kreis an, ist das Netzteil in<br />

Ordnung, welche Fehler werden gemeldet – alles Fragen,<br />

die sowohl die OT wie die IT interessieren.<br />

Anwendungsbeispiel Antriebstechnik:<br />

OT- und IT-Daten auf getrennten Wegen<br />

Ein anschauliches Beispiel, wie ASi-5/ASi-3 Gateways<br />

als smarte Datenweichen fungieren können, liefern<br />

Antriebssysteme in der Fördertechnik. Hier sind<br />

Smart Factory Devices wie dezentrale Umrichter oder<br />

intelligente Sensoren mit IO-Link sowohl für Datenbanksysteme<br />

der IT als auch für die Prozesssteuerung<br />

(OT) interessant. Letztere ist für die Bewegung von<br />

Antrieben zuständig. Sie benötigt dafür Prozessdaten<br />

des Devices wie zum Beispiel die variable Geschwindigkeit,<br />

die Rampenzeit und die Drehrichtung.<br />

IIoT und Industrie 4.0: Lassen sich Maschinen-, Prozess- und Diagnosedaten vertikal<br />

in die IT übertragen und damit sammeln, aggregieren und bereitstellen, können sie<br />

von IT-Spezialisten für beliebige Datenanalysen genutzt werden.<br />

Bild: Bihl+Wiedemann<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 29


AUTOMATISIERUNG » Steuerungstechnik » Titelstory<br />

Bild: Bihl+Wiedemann<br />

Beispiel für den<br />

Nutzen des IIoT:<br />

Das Monitoring<br />

von Temperaturwerten<br />

kann im<br />

Rahmen von<br />

Predictive Mainte -<br />

nance Hinweise<br />

auf zunehmenden<br />

Verschleiss von<br />

Komponenten<br />

geben.<br />

Gleichzeitig können die IT-Systeme Diagnosedaten<br />

wie Kühlkörpertemperatur, Leistungsaufnahme oder<br />

die betriebsbedingte Belastung des Antriebs sammeln<br />

und auswerten – und dann etwa durch Big-Data-<br />

Analysen, Machine Learning oder KI-Algorithmen<br />

echte Mehrwerte generieren. Durch das Monitoring<br />

von Last und Stromaufnahme lässt sich so beispielsweise<br />

ein notwendig werdender Lagertausch bei<br />

einem Antrieb schon frühzeitig prognostizieren.<br />

Wie das Beispiel vermuten lässt, liefert der smarte<br />

Frequenzumrichter weitaus mehr Diagnosedaten für<br />

IT-Systeme als tatsächliche OT-Prozessdaten für die<br />

Maschinensteuerung. Um die OT mit einem Feldbus<br />

wie z. B. Profinet und den echtzeitkritischen Daten<br />

zu entlasten, verwenden die Gateways für die Übertragung<br />

der IT-Daten deshalb mit dem integrierten<br />

OPC-UA-Server für den Datentransport eine separate<br />

sichere und etablierte IT-Schnittstelle.<br />

Maximale Datensicherheit sicherstellen<br />

Umgekehrt zeigt dieses Beispiel aber auch, dass sich<br />

die IT-Daten nicht mehr in geschlossenen, sondern in<br />

offenen und über das Internet von außen grundsätzlich<br />

zugänglichen Netzwerkstrukturen bewegen. Damit<br />

setzen sich Industrie-4.0-Geräte der Gefahr eines<br />

unbefugten Datenzugriffs und der Nutzung als Angriffsplattform<br />

aus – ein Risiko, das mit dem Grad<br />

der Vernetzung smarter Geräte untereinander steigt.<br />

Bihl+Wiedemann nutzt deshalb für seine Geräte verschlüsselte<br />

Kommunikation und Authentifizierung.<br />

Sie sind auf höchste Datensicherheit ausgelegt und<br />

leicht in bestehende IT-Security-Konzepte integrierbar.<br />

Im Einzelnen bedeutet das:<br />

• ASi-5/ASi-3 Gateways von Bihl+Wiedemann sind<br />

updatefähig und können damit immer wieder an<br />

zukünftige Sicherheitsanforderungen angepasst<br />

werden.<br />

• Die Update-Server arbeiten ausschließlich mit<br />

signierter Firmware. Die Signatur muss zusätzlich<br />

von den Geräten verifiziert werden.<br />

• Jedes TCP/IP-fähige Gerät erhält in der Produktion<br />

ein individuelles Zertifikat zur SSL-Kommunika -<br />

tion.<br />

• Kundenspezifische Zertifikate für TLS (Transport<br />

Layer Security/Transportschichtsicherheit) werden<br />

unterstützt.<br />

• ASi als Feldbus der ersten Automatisierungsebene<br />

bietet keinen direkten kommunikativen Übergang<br />

AS-Interface (ASi) als Sammler und Konzentrator von IT-Daten<br />

Bild: Bihl+Wiedemann<br />

ASi-5/ASi-3 Gateways öffnen die Tür zur<br />

OT/IT-Integration.<br />

ASi als standardisierter Feldbus für die<br />

erste Automatisierungsebene punktet<br />

durch sein cleveres Verdrahtungskonzept.<br />

Die Teilnehmer im Netzwerk, Sensoren<br />

und Aktuatoren, können per<br />

Durchdringungstechnik an beliebiger<br />

Stelle des gelben Profilkabels angeschlossen<br />

werden. Von diesem minimierten<br />

Verdrahtungsaufwand profitieren<br />

auch Applikationen, in denen es nicht<br />

um OT-Daten geht, sondern rein auf das<br />

Sammeln und Aggregieren von IT-Daten<br />

ankommt. Beispiele hierfür sind etwa<br />

die Überwachung und Dokumentation<br />

von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und<br />

anderen Messgrößen in großen Produktions-,<br />

Lager- und Gebäudekomplexen.<br />

Mit AS-Interface bietet Bihl+Wiedemann<br />

hierfür industrieerprobte Komponenten<br />

sowie ein offenes Systemkonzept. So ermöglichen<br />

die ASi Feldbus Gateways mit<br />

ihren Schnittstellen die Anbindung an<br />

unterschiedlichste übergeordnete IT-<br />

Systeme, in denen die Daten gesammelt,<br />

ausgewertet und dokumentiert<br />

werden können. Gleichzeitig bietet ASi<br />

auch Offenheit zur Feldebene hin, da<br />

Feldgeräte verschiedener Hersteller problemlos<br />

angeschlossen und miteinander<br />

verwendet werden können. Anwender<br />

müssen daher weder eigene „Speziallösungen“<br />

entwickeln, noch brauchen sie<br />

auf proprietäre, häufig deutlich teuerere<br />

Komplettlösungen entsprechender Hersteller<br />

zurückzugreifen und sich technologisch<br />

entsprechend zu binden.<br />

Mehr zur Umsetzung von IIoT und<br />

Industrie 4.0:<br />

hier.pro/RkwKb<br />

30 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Bild: Bihl+Wiedemann<br />

zwischen TCP/IP und den Feldgeräten. Diese Trennung<br />

erhöht die Sicherheit zusätzlich.<br />

• OPC UA nutzt etablierte Verschlüsselungsverfahren<br />

wie AES-256 mit SHA bis 512 oder RSA.<br />

• Software-Updates und OPC UA lassen sich auch<br />

lokal am Gerät sperren – ein zuverlässiger und<br />

absoluter Schutz.<br />

REST-API und MQTT: weitere Optionen<br />

für den Sensor-Cloud-Datenaustausch<br />

OPC UA legt den Fokus auf die industrielle Kommunikation<br />

und schafft bereits mit seinen technologie -<br />

immanenten, hohen Security-Standards großes Vertrauen<br />

bei den Anlagenbauern. Gleichwohl wird OPC<br />

UA – jetzt schon erkennbar – nicht das einzige<br />

Schnittstellenformat für den Datenaustausch von<br />

Edge-Devices wie den ASi-5/ASi-3 Gateways mit<br />

höheren Ebenen bleiben. Um Fernwartungsservern,<br />

Visualisierungssystemen oder cloudbasierten Applikationen<br />

auch in Zukunft verlässliche Daten aus der<br />

untersten Feldebene zu liefern, stehen perspektivisch<br />

mindestens zwei weitere Kommunikationsschnittstellen<br />

im Fokus:<br />

• REST-API (Representational State Transfer –<br />

Application Programming Interface): Die Schnittstelle<br />

ist wohl jedem Internet-Programmierer bekannt<br />

und wird häufig für die Kommunikation<br />

zwischen Servern untereinander oder mit Programmen<br />

und Apps verwendet. Aufgrund ihrer<br />

http-basierten Client-Server-Architektur ist sie<br />

aber auch für IT-Anwendungen interessant, in denen<br />

Maschinendaten für Web-Applikationen genutzt<br />

werden sollen. Die Daten können sowohl<br />

live verwendet werden, etwa als Anzeige auf einer<br />

Website, als auch in eine Datenbank einfließen.<br />

• MQTT (Message Queuing Telemetry Transport): Bei<br />

MQTT sind die Geräte im Gegensatz zu OPC UA<br />

nicht hierarchisch als Sender und Empfänger organisiert,<br />

sondern können alle im Publish/Subscribe-<br />

Messaging, auch bekannt als Pub/Sub, asynchron<br />

miteinander kommunizieren. Nachrichten werden<br />

dabei von einem Publisher über einen Nachrichtenbroker<br />

versendet und können von einem oder<br />

mehreren Abonnenten empfangen werden. Eine<br />

solche bidirektionale Kommunikation gibt es bei<br />

OPC-UA-Servern untereinander nicht. Da dies aber<br />

oftmals wünschenswert ist, wird MQTT in OPC UA<br />

integriert – als OPC UA Pub/Sub bzw. OPC UA FX.<br />

Gleichzeitig schlägt MQTT die kommunikative<br />

Brücke zwischen REST-API und OPC UA.<br />

Wie auch immer die genaue Ausgestaltung der<br />

Schnittstellen aussehen wird: die aktuellen Versionen<br />

der ASi-5/ASi-3 Gateways von Bihl+Wiedemann sind<br />

bereits darauf vorbereitet, denn sowohl REST-API als<br />

auch MQTT können dann, wenn die Nachfrage es erfordert,<br />

kurzfristig als zusätzliche Schnittstelle und<br />

Ergänzung zu OPC UA in die Geräte implementiert<br />

werden.<br />

Fazit: IIoT und Industrie 4.0<br />

Industrie 4.0, die Smart Factory und das IIoT nehmen<br />

in der Industrie zunehmend Gestalt an. Daten sind<br />

dabei der wichtigste Rohstoff, den es auf intelligente<br />

und effiziente Weise zu sammeln, auszuwerten und<br />

in OT- und IT-Umgebungen zu übertragen gilt. Die<br />

ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateways von Bihl+Wiedemann<br />

spielen hierbei eine wichtige Rolle, denn in ihrer<br />

Doppelfunktion als Schnittstelle und Netzwerkknoten<br />

auf der untersten Feldebene greifen sie als erste<br />

direkt auf die Daten von Sensoren und Aktuatoren zu<br />

und bieten heute und in Zukunft direkte und zukunftssichere<br />

Kommunikationskanäle für Daten vom<br />

Sensor bis in die Cloud.<br />

(co)<br />

www.bihl-wiedemann.de<br />

Über das ASi-5/ASi-3<br />

Gateway als Edge-Device<br />

werden Daten von Smart<br />

Factory Devices wie dezentralen<br />

Umrichtern bedarfsgerecht<br />

für die weitere<br />

Verwendung durch<br />

die OT und IT zur Verfügung<br />

gestellt.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 31


Das Betriebssystem u-OS versteht sich als Plattform, die es ermöglicht, verschiedene Software einzubinden. Anwender besitzen so eine große Flexibilität<br />

bei der Realisierung ihres Systems.<br />

Bild: Weidmüller<br />

Industrial IoT (IIoT) und Automatisierung auf einer offenen Plattform<br />

u-OS will Ökosysteme verbinden<br />

Das Industrial IoT (IIoT) wird in Zukunft integraler Bestandteil der Maschinensteuerung sein. Steuerungstechnik<br />

und Automatisierung (OT) überwinden auf diese Weise mit Hilfe des IIoT die Grenze zur IT – und ebnen damit<br />

den Weg zum Einsatz von IT-Technologien wie der Künstlichen Intelligenz (KI). Voraussetzung dafür sind<br />

flexible offene Plattformen wie das Betriebssystem u-OS von Weidmüller, über die der Anwender die Wahl hat,<br />

ob er seine Anlagen automatisieren möchte oder sie fit für das IIoT machen will – oder beides gleichzeitig.<br />

Bild: Weidmüller<br />

Die offene Plattform<br />

u-OS verbindet<br />

kundenspezifische<br />

Software mit dem IIoT<br />

und der Automatisierungstechnik.<br />

Automatisierungstechnik (Operational Technology<br />

– OT) und Information Technology (IT) wachsen<br />

mehr und mehr zusammen. Erst dadurch wird Künstliche<br />

Intelligenz (KI) auch in industriellen Anwendungen<br />

nutzbar – sei es in Form von Automated Machine<br />

Learning für Ressourcenmanagement, Predictive<br />

Maintenance oder als Analysesystem für große Datenmengen.<br />

Gleichzeitig wird so die Basis geschaffen,<br />

um aktuellen Anforderungen wie dem Fachkräftemangel<br />

oder dem Klimawandel zu begegnen.<br />

Grundlage dieser Anwendungen ist das Industrial IoT<br />

(IIoT) – doch noch sind viele Maschinen und Anlagen<br />

technisch nicht für dessen Einsatz vorbereitet. Im Gegenteil:<br />

Proprietäre Systeme, Schnittstellen und Protokolle<br />

schotten die Automatisierungssysteme ab.<br />

Offene Plattformen<br />

weisen den Weg in die Zukunft<br />

In Zukunft stehen die Zeichen jedoch auf Offenheit.<br />

Nur durch transparente und miteinander agierende<br />

Systeme kann das IIoT – und damit eine zukunftsfähige<br />

Produktion – verwirklicht werden. Weidmüller hat<br />

dazu auf der Messe SPS 2022 das Betriebssystem<br />

u-OS als offene Plattform vorgestellt – gemäß dem<br />

Motto: any Hardware – any Software – any Cloud.<br />

Ziel ist, Anwender zu befähigen, auf einfachem Weg<br />

ins IIoT und die Automatisierung zu gehen.<br />

Die Detmolder setzen dafür auf die Smart Industrial<br />

Connectivity. Darunter versteht das Unternehmen<br />

nicht nur Verbindungselemente wie Reihenklemmen<br />

und Steckverbinder. Auch die Verbindung von IT und<br />

OT zählt zur cleveren Verbindungstechnik – etwa mit<br />

Switches sowie I/O- und Steuerungssystemen.<br />

32 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Steuerungstechnik « AUTOMATISIERUNG<br />

»u-OS versteht sich als Plattform,<br />

nicht als ein weiteres Ökosystem.<br />

Es ist eine Plattform,<br />

die Ökosysteme verbindet.«<br />

Der Weg ins IIoT und die Automatisierung besteht aus<br />

vier Ebenen. Er beginnt bei der Datenerfassung, läuft<br />

über die Vorverarbeitung und die Steuerung direkt zur<br />

Kommunikation der Daten und endet bei deren Visualisierung<br />

und Analyse. Für all diese Schritte bietet<br />

Weidmüller die entsprechenden Produkte, wie etwa:<br />

• Smarte Sensoren u-sense<br />

• Das Remote I/O-System u-remote<br />

• Steuerungs- und Edgesysteme wie<br />

u-control M3000 und M4000<br />

• Lösungen zu Single Pair Ethernet (SPE) und<br />

Security Router<br />

• Die HMI-Lösung Procon-Web und das<br />

Industrial AutoML Tool<br />

Noch wird das IIoT nur nachgerüstet und als Add-on<br />

verstanden. Aber in Zukunft wird es integraler Bestandteil<br />

der Maschinensteuerung sein. Schon jetzt<br />

gehen Steuerungstechnik, Automatisierung und das<br />

IIoT miteinander einher. Voraussetzung dafür sind flexible<br />

Plattformen, über die der Anwender die Wahl<br />

hat, ob er seine Anlagen automatisieren möchte, sie<br />

fähig macht für das IIoT – oder beides gleichzeitig.<br />

Brücke zu IIoT und Automatisierung<br />

Das Betriebssystem u-OS ist vor diesem Hintergrund<br />

entwickelt worden. Es ist der Kernbaustein des IIoT-<br />

Verständnisses von Weidmüller, denn es verbindet alle<br />

Ebenen auf dem einfachen Weg ins IIoT und die<br />

Automatisierung in sich.<br />

Gleichzeitig kann der Anwender seine Maschinensteuerung<br />

einfach und präzise realisieren. Das gelingt<br />

durch die bekannte Entwicklungsumgebung Codesys.<br />

Auch das Zusammenspiel mit dem I/O-System u-remote,<br />

das mit elf verschiedenen Feldbusprotokollen<br />

kompatibel ist, erhöht die Flexibilität des Maschinenbauers.<br />

Das Betriebssystem läuft zudem auf Steuerungs-<br />

und Edgesystemen. Außerdem können Software<br />

und Cloudanbindungen über den u-OS App-Hub<br />

installiert werden. Das gilt nicht nur für Weidmüller-<br />

Software, sondern auch für anwendereigene Lösungen<br />

und die von Drittanbietern. Gleichermaßen kann<br />

der Anwender Geräte der Feldebene und der Steuerungsebene<br />

über Standardtreiber oder anwenderspezifische<br />

Treiber anbinden.<br />

Durch Standards wie ARM SystemReady oder Intel<br />

x86 kann u-OS auf verschiedenen Geräteklassen installiert<br />

werden. Damit verwischen die Grenzen zwi-<br />

schen Steuerungen, IoT-Gateways und Edge-PCs immer<br />

mehr. Für Nutzer rückt auf diese Weise die Multisupplierstrategie<br />

ins Blickfeld.<br />

Die neuen Editionen von u-OS, die auf der SPS 2023<br />

vorgestellt wurden, schaffen zusätzliche Freiheit.<br />

• Die „Community Version“ von u-OS wird in Zukunft<br />

auf Weidmüllers Webseite kostenlos zur Verfügung<br />

stehen. Diese kann zum Beispiel für den<br />

Raspberry Pi genutzt werden.<br />

• Die sogenannte „Developer Edition“ richtet sich<br />

dagegen speziell an die Maschinenbauer, die das<br />

Betriebssystem eigenhändig an das von ihnen genutzte<br />

System anpassen wollen. Sie können dabei<br />

auf die Unterstützung des Entwicklerteams von<br />

Weidmüller bauen – von den Planungsgesprächen<br />

bis hin zur Einrichtung und der Wartung des<br />

Linux-Systems.<br />

Bei der Integration von Technologien vermeidet<br />

Weidmüller im Sinne der offenen Plattform proprietäre<br />

Systeme. Vielmehr werden Standards wie Codesys,<br />

Node-Red oder Docker genutzt – denn u-OS versteht<br />

sich nicht als eigenes Ökosystem. Es ist eine<br />

Plattform, die Ökosysteme verbindet. (co)<br />

www.weidmueller.com<br />

Hintergrund u-OS<br />

Zur SPS 2022 vorgestellt, ermöglichte das Betriebssystem von<br />

Weidmüller schon zu Beginn die effiziente Datenvorverarbeitung<br />

und präzise Steuerung direkt an der Maschine. 2023 wurden die<br />

Funktionen des Betriebssystems weiter ausgebaut.<br />

• Weidmüller erweitert schrittweise die Verfügbarkeit von u-OS auf<br />

den verschiedenen Geräteklassen. Angefangen bei der Steuerung<br />

u-control 2000, auf der u-OS zum Launch lief, folgten die modularen<br />

Steuerungs- und Edge-Systeme u-control M3000 und M4000.<br />

• Durch die offene Gestaltung des Betriebssystems ist es zukünftig<br />

möglich, u-OS auf generische Hardware auf Basis von ARM SystemReady<br />

und Intel x86 zu installieren.<br />

• Für den Maschinenbau bedeutet u-OS Unabhängigkeit. Durch die<br />

Kompatibilität mit generischer Hardware wird es Maschinenbauern<br />

in Zukunft möglich sein, die Multi-Supplier-Strategie zu verwirklichen.<br />

Das sichert die Lieferfähigkeit und spart Kosten.<br />

u-OS bietet gleichzeitig Spielraum für Entwickler. Wer selbstentwickelte<br />

Software nutzen möchte, kann die über Container-Technologie<br />

in u-OS einbinden. Dazu zählen auch On-Premises-Systeme. So<br />

können sich Anwender ihr System ganz nach dem eigenen Bedarf<br />

zusammenstellen.<br />

Mehr zum Betriebssystem u-OS:<br />

hier.pro/820qR<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 33


AUTOMATISIERUNG » Steuerungstechnik<br />

Edge Computing mit kleinen IoT-fähigen Industrie-PCs der Serie VL3 UPC<br />

Kostengünstig Rechenleistung<br />

an der Edge bereitstellen<br />

Das Edge Computing mit IIoT-Edge-PCs stellt Rechenleistung „vor Ort“ bereit, vereinfacht<br />

den Systemaufbau und macht ihn günstiger. Es legt die Basis für die Nutzung des<br />

IIoT (Industrial Internet of Things), das mehr als ein Schlagwort der industriellen<br />

Automatisierung ist – vielmehr eine zukunftsweisende Technologie.<br />

Ein wesentlicher Aspekt leistungsfähiger IIoT-Anwendungen<br />

liegt in der generierten Datenmenge und deren weiteren<br />

Verwendung. Per Edge Computing werden<br />

wahlweise Daten lokal verarbeitet oder<br />

an andere Netzwerkteilnehmer übertragen<br />

– etwa ein Bediengerät oder<br />

die Leitwarte.<br />

Bernd Mathias, Operational Marketing Manager,<br />

Phoenix Contact Inc., Harrisburg, USA<br />

Bild: Phoenix Contact<br />

Die Box-PC-Serie VL3 UPC bietet<br />

passende Rechenleistung mit<br />

konfigurierbarer Konnektivität.<br />

Industrie-PCs für das<br />

Edge Computing geben<br />

die Wahl, ob Daten lokal<br />

verarbeitet oder an andere<br />

Netzwerkteilnehmer wie<br />

etwa ein Bediengerät oder<br />

die Leitwarte übertragen<br />

werden.<br />

Die Architektur traditioneller Automatisierungssysteme<br />

wurde so entwickelt, dass sich die erfassten<br />

Daten an einem zentralen Verarbeitungsort<br />

konzentrieren – beispielsweise einem zentralen Server<br />

oder einem größeren Industrie-PC (IPC). Zur Ankopplung<br />

der im Feld installierten Sensoren und Aktoren<br />

kommt eine Vielzahl drahtgebundener oder<br />

drahtloser Kommunikationsprotokolle inklusive Feldbussystemen<br />

zum Einsatz.<br />

Bild: Phoenix Contact<br />

Die zahlreichen Topologien und proprietären Übertragungslösungen,<br />

die auf unabhängigen Medien -<br />

kanälen laufen, stellen in größeren Anwendungen<br />

durchaus eine Herausforderung sowie einen erheblichen<br />

Kostenfaktor dar. Das Fehlen eines gemeinsamen<br />

Netzwerks in größeren dezentralen Applikationen<br />

erhöht die Herausforderung zusätzlich. Und<br />

Wartungspersonal muss oftmals in regelmäßigen<br />

Zeitabständen zu teilweise entfernt gelegenen Stationen<br />

fahren, um dort Daten zu sammeln oder zu<br />

aktualisieren. Sofern ein Netzwerk verfügbar ist, gibt<br />

es häufig lediglich eine begrenzte Bandbreite, die bei<br />

der Weiterleitung großer Datenmengen zu Datenverzögerungen/Latenzzeiten<br />

führt.<br />

Heute erfordern Applikationen dagegen eine leistungsstarke<br />

Engine, die Daten erfassen, lokal speichern,<br />

analysieren und vorverarbeiten kann. Zudem<br />

muss sie die richtige Konnektivität bieten, damit die<br />

Informationen dorthin übertragen werden, wo sie<br />

gebraucht werden. Eine solche Lösung spielt eine<br />

Schlüsselrolle in einer Welt, in der Abermillionen von<br />

Geräten zur Anwendung kommen und interagieren.<br />

Kleine IIoT-fähige Industrie-PCs ermöglichen es, die<br />

Rechenleistung „an den Rand“ des Internets – die<br />

Edge (deswegen Edge Computing) – zu verlagern.<br />

Und was noch wichtiger ist: Die Auswertung der Daten<br />

erfolgt nicht mehr exklusiv in einer Cloud-Anwendung,<br />

sondern zumindest teilweise in einem Gerät,<br />

das physisch in der Applikation verbaut ist.<br />

34 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Bild: Phoenix Contact<br />

Die Basissysteme bieten eine Display-<br />

Port-Schnittstelle für hochauflösende<br />

Bildschirme und Multi-Stream-Transportfähigkeit<br />

(MST), um unabhängige<br />

Bildschirminhalte auf mehreren Displays<br />

in Serie zu unterstützen.<br />

Der Vorteil eines solchen IIoT-fähigen IPCs liegt auf<br />

der Hand: Der Entwickler des Anlagendesigns entscheidet,<br />

welche Informationen zeitkritisch sind und<br />

sofort kommuniziert werden müssen, welche Daten<br />

sich in vordefinierten Zeitintervallen weiterleiten<br />

lassen und welche Daten lokal als Backup-Informationen<br />

verbleiben können. Die Evaluierung und Vorverarbeitung<br />

der Daten im vor Ort installieren IPC<br />

verringert den Netzwerkverkehr im WAN deutlich.<br />

Der lokale Speicher lässt sich auf das erforderliche<br />

Minimum reduzieren und spart somit Kosten. Die<br />

Leistung des lokalen IPCs kann ebenso gesenkt werden,<br />

so dass sich die Kosten für das Gerät und den<br />

Schaltschrankplatz für seine Montage vermindern.<br />

Die Hardware eines solchen Geräts, das eine Schlüsselfunktion<br />

einnimmt, muss so ausgelegt sein, dass<br />

es das ganze Jahr rund um die Uhr selbst unter rauen<br />

Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeitet:<br />

• Das Embedded-Computer-Design, bei dem alle<br />

Komponenten mit der Leiterplatte verlötet sind,<br />

sorgt für eine hohe Systemverfügbarkeit.<br />

• Durch die passive Kühlung ist der IPC nicht auf<br />

einen Lüfter angewiesen, um das System kühl zu<br />

halten. Das vereinfacht zudem die Wartung.<br />

• Die Wahl des richtigen Intel-Prozessors liefert die<br />

passende Leistung für die Anwendung und verbraucht<br />

gleichzeitig so wenig Strom wie möglich,<br />

was weniger Wärme erzeugt.<br />

• Durch die Nutzung moderner Komponenten – wie<br />

DDR4-RAM und Gigabit-Ethernet-Ports – erhöht<br />

sich die Performance des PC-Systems.<br />

• Installationsoptionen erleichtern die Montage des<br />

Edge-Computers in jedem Schaltschrank.<br />

Als gutes Beispiel für ein solches Systemdesign erweist<br />

sich der VL3 UPC von Phoenix Contact. Der<br />

kompakte Box-PC ist mit einem Dual-Core- oder<br />

Quad-Core-Atom-Prozessor der x6000-Serie (Elkhart<br />

Lake) von Intel sowie schnellen DDR4-RAM- und<br />

Non-Volatile Memory Express (NVMe) Solid-State-<br />

Speicherbausteinen ausgestattet. Das Gerät wird<br />

passiv gekühlt und erlaubt ein hohes Maß an Konnektivität.<br />

Die Basissysteme bieten eine DisplayPort-<br />

Schnittstelle für hochauflösende Bildschirme mit<br />

Multi-Stream-Transportfähigkeit, die unabhängige<br />

Bildschirminhalte unterstützt, wenn mehrere Displays<br />

in Serie geschaltet sind.<br />

Der mit zwei Gigabit-Ethernet-Schnittstellen und<br />

zwei Hochgeschwindigkeits-USB-3.1-Schnittstellen<br />

versehene Box-PC lässt sich um zwei serielle Schnittstellen<br />

erweitern, die als RS-232/-422/-485-Ports<br />

betrieben werden können. Außerdem kann der Anwender<br />

WLAN in das 100x100x50 mm große Gehäuse<br />

des PCs konfigurieren. Zur Installation stehen die<br />

Hutschiene oder Montagewinkel für die Wandmontage<br />

zur Verfügung. Zum Systemausbau sind zwei Erweiterungsmodule<br />

erhältlich, die die Höhe des Systems<br />

um 30 mm steigern.<br />

• Eine der Erweiterungsmöglichkeiten umfasst<br />

zwei zusätzliche Gigabit-Ethernet-Ports und eine<br />

M.2-Schnittstelle, die zur Erweiterung des<br />

Massenspeichers verwendet werden kann.<br />

• Bei der zweiten Erweiterungsoption handelt es<br />

sich um ein 4G/LTE-Modem, das ebenfalls eine<br />

M.2-Schnittstelle zur Speichererweiterung beinhaltet.<br />

Dieses Erweiterungsmodul ist bereits für<br />

künftige 5G-Modems vorbereitet und somit<br />

zukunftsfähig ausgelegt.<br />

Die flexible WAN/WLAN-Konnektivität erweist sich<br />

sowohl bei heutigen als auch bei zukünftigen Installationen<br />

von entscheidender Bedeutung, da Cloud-<br />

Computing die Art, wie Menschen ihre Daten speichern<br />

und nutzen, revolutioniert hat. Probleme wie<br />

Latenz, Datenintegrität und Sicherheit stellen dabei<br />

nicht verhandelbare Attribute dar.<br />

Natürlich erweist sich ein Netzwerk als vorteilhaft,<br />

um entfernte Edge-Geräte mit der Cloud zu verbinden.<br />

Aufgrund der lokalen Vorverarbeitung und Speicherung<br />

von Daten ist es jedoch nicht<br />

mehr zwingend erforderlich, dass es<br />

sich dabei um eine hochgeschwindigkeits-<br />

oder echtzeitfähige Verbindung<br />

handelt. Wesentliche Aufgaben<br />

lassen sich einfach lokal ausführen.<br />

www.phoenixcontact.de<br />

INFO<br />

Mehr Infos zu den IPCs<br />

der Serie VL3 UPC:<br />

hier.pro/UlXVs<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 35


AUTOMATISIERUNG » Elektrotechnische Bauelemente » Interview<br />

Strom- und Spannungswerte von Sensor-Aktor-Leitungen leicht erfassen<br />

„Kabelbruch frühzeitig erkennen<br />

und Stillstand verhindern“<br />

IM INTERVIEW<br />

Andreas Ix,<br />

Leiter Produktmanagement<br />

Anschlusstechnik,<br />

Hans Turck GmbH & Co. KG,<br />

Mülheim an der Ruhr<br />

Um ein Condition Monitoring von Sensor-Aktor-Kabeln zu ermöglichen,<br />

stattet Turck die neuen M12Plus-Steckverbinder mit Spannungs- und Stromüberwachungselektronik<br />

sowie einem Bluetooth-Chip aus, der die Werte an eine<br />

Steuerung überträgt. Das ermöglicht es, den Zustand der Kabel permanent zu<br />

monitoren und bei Bedarf einzugreifen.<br />

Interview: Michael Corban, Chefredakteur <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Sie packen<br />

einen Bluetooth-Sender in den<br />

Steckverbinder – welche Idee steckt hinter<br />

diesem Ansatz?<br />

Andreas Ix (Turck): Es handelt sich bei<br />

unseren neuen M12Plus-Steckverbindern<br />

um eine reine, Technologie-getriebene Entwicklung.<br />

Die zugrundeliegende Idee ist, die<br />

Zustandsüberwachung hochbeanspruchter<br />

Leitungen direkt in die Anschlusstechnik zu<br />

verlegen. Dazu haben wir in den Steck -<br />

verbinder die erforderliche Spannungs- und<br />

Stromüberwachungselektronik integriert<br />

sowie einen Bluetooth-Chip. Auf diese<br />

Weise lassen sich permanent – im Moment<br />

einmal pro Sekunde – die gemessenen<br />

Spannungs- und Stromwerte drahtlos an<br />

eine Steuerung senden oder je nach Anwendung<br />

ein Alarm auslösen.<br />

Die gewonnenen Informationen liegen beispielsweise<br />

über die Bluetooth-Verbindung<br />

zu unserer IP67-SPS TBEN-PLC direkt und<br />

einfach in der Automatisierungsebene vor.<br />

Dort können sie nicht nur individuell vorverarbeitet,<br />

ausgewertet und visualisiert<br />

werden, sondern via Multiprotokoll auch<br />

mit allen anderen Teilnehmern ausgetauscht<br />

werden. Und mehr noch, die TBEN-<br />

PLC ermöglicht auf Wunsch auch den Datentransport<br />

der Zustandswerte der Leitung<br />

direkt in die Cloud, was IIoT-Anwendungen<br />

unterstützt. Parallel lässt sich auch die App<br />

Cable Monitor in der Turck Automation<br />

Suite (TAS) nutzen. Durch den Abgleich von<br />

Eingangs- und Ausgangswerten werden<br />

Andreas Ix, Leiter Produktmanagement Anschlusstechnik,<br />

Hans Turck GmbH & Co. KG,<br />

Mülheim an der Ruhr<br />

»Die zugrundeliegende<br />

Idee hinter den neuen<br />

M12Plus-Steckverbindern<br />

ist, die Zustandsüberwachung<br />

hochbeanspruchter<br />

Leitungen direkt in die<br />

Anschlusstechnik zu<br />

verlegen.«<br />

Probleme wie Kabelknick, Kabelbruch oder<br />

fehlende Spannungsversorgung frühzeitig<br />

erkannt, die Realisierung von Condition<br />

Monitoring und Predictive Maintenance der<br />

Bild: Turck<br />

Leitungen wird sehr vereinfacht. Das ist vor<br />

allem bei Anwendungen mit Schleppkette<br />

oder in der Robotik ein großer Vorteil.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Lassen<br />

sich denn über die Steckverbinder auch<br />

einzelne Kabel eindeutig identifizieren?<br />

Ix: Ja – denn in den meisten Fällen werden<br />

mehrere Kabel zum Einsatz kommen. Dazu<br />

können wir die Steckverbinder parametrieren<br />

und so jedem Kabel eine eindeutige ID<br />

zuweisen. Das bietet eine Reihe von Vorteilen:<br />

Dank der individuellen MAC-Adresse<br />

jedes Steckverbinders kann der Anwender<br />

ein vom Ausfall bedrohtes Kabel direkt und<br />

vorausschauend identifizieren und unverzüglich<br />

ersetzen. Ein QR-Code auf dem<br />

Stecker wird die Instandhaltung weiter erleichtern.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Der Zustand<br />

der Kabel lässt sich also überwachen<br />

– ist auch an ein Monitoring der angeschlossenen<br />

Aktoren gedacht? Beispielsweise<br />

über die Strom- und Spannungswerte<br />

eines angeschlossenen Motors?<br />

Ix: Unser Hauptfokus liegt derzeit auf dem<br />

Monitoring der Kabel – prinzipiell ist es<br />

aber möglich, das auf die angeschlossenen<br />

Geräte auszudehnen. Realisiert wurde bereits<br />

eine Anwendung, in der das ungewollte<br />

Abschalten der Fördertechnik verhindert<br />

wird. Die M12Plus-Leitungen mit integriertem<br />

Condition Monitoring erkennen hier<br />

36 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


ansteigende Stromverbräuche von Stoppermotoren<br />

und melden dies per Bluetooth an<br />

die SPS. Die Stopper sollen einen Material -<br />

stau verhindern. Allerdings verschmutzen<br />

die Antriebe schnell und arbeiten dann<br />

nicht mehr korrekt, der Motor zieht also<br />

mehr Strom. Wird ein Schwellwert überschritten,<br />

wird das sichere Abschalten der<br />

Förderanlage ausgelöst und die Instandhaltung<br />

kann das Problem beheben.<br />

Das zeigt exemplarisch den Vorteil unseres<br />

Technologie-getriebenen Ansatzes: Obwohl<br />

zunächst das Kabel und sein Zustand im<br />

Vordergrund stehen, lässt sich eine Vielzahl<br />

weiterer Anwendungen realisieren. Wir sind<br />

hier stets offen für spannende Ideen.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Verglichen<br />

mit einem Standard-Sensor-Aktor-<br />

Kabel: Wie viel teurer ist denn die Variante<br />

mit den M12Plus-Steckverbindern gegenüber<br />

dem Standardkabel?<br />

Ix: Natürlich müssen die smarten Steckverbinder<br />

teurer sein, trotzdem profitiert der<br />

Anwender, da sich durch deren Einsatz etwa<br />

ein Maschinenstillstand vermeiden lässt.<br />

Die bei einem ungeplanten Stillstand der<br />

Produktion anfallenden Kosten wären hier<br />

viel relevanter.<br />

Zu berücksichtigen ist dabei auch folgendes:<br />

Kontakte sind das Ende der Elektrotechnik,<br />

so lautet ein alter und weiser<br />

Spruch. Tatsächlich sind die häufigsten<br />

Fehlerursachen schlechte Steckverbindungen<br />

oder eine defekte Leitung. Beides<br />

– auch die Güte der Steckverbindung<br />

– kann nun überwacht werden, da sich<br />

Produkte wie M12Plus und das TBEN-<br />

Portfolio perfekt ergänzen. Das ist insbesondere<br />

auch im Hinblick auf die<br />

IP67-Technologie ein Plus. Sie bietet immense<br />

Vorteile, aber ein wesentlicher<br />

Nachteil ist die aufwendige Fehlersuche.<br />

Während im Schaltschrank die Spannung<br />

leicht an einer Klemme gemessen<br />

werden kann, ist das im Steckverbinder<br />

mit erheblichem Aufwand verbunden.<br />

Das wird mit unserer Lösung nun deutlich<br />

einfacher.<br />

www.turck.de<br />

Fachmessen für<br />

Industrieautomation<br />

Die nächsten Termine:<br />

Friedrichshafen<br />

5. + 6. März 2024<br />

Wo sind Sie<br />

mit dabei?<br />

Aktuelle Konfiguration<br />

Heilbronn<br />

15. + 16. Mai 2024<br />

Bild: Turck<br />

In der aktuellen Ausführung ist der<br />

M12Plus-Steckverbinder zusammen mit<br />

einer vieradrigen Leitung (4 x 0,34 mm²)<br />

der Serie TXL mit robustem Außenmantel<br />

aus Polyurethan erhältlich, speziell<br />

konzipiert für den Einsatz in Schleppketten.<br />

An beiden Enden der Leitung<br />

sind M12Plus-Steckerverbinder mit<br />

A-Kodierung angebracht.<br />

Die Messwertübertragung an die Datenschnittstelle<br />

erfolgt über BLE (Bluetooth<br />

Low Energy) mit einer Frequenz von 2,4 GHz.<br />

Dabei beträgt die maximale Reichweite<br />

40 m im Innen- und bis zu 100 m im<br />

Außenbereich. Der M12Plus hat im verschraubten<br />

Zustand die Schutzart IP69K<br />

und zeichnet sich durch seine Resistenz<br />

gegenüber Chemikalien und Öl aus. Er ist<br />

flammwidrig, schweißfunkenbeständig<br />

und besonders abriebfest.<br />

Mehr Details zu den<br />

Bluetooth-Steckverbindern:<br />

hier.pro/f0YLr<br />

Straubing NEU!<br />

26. + 27. Juni 2024<br />

Zürich<br />

28. + 29. August 2024<br />

Chemnitz<br />

18. + 19. September 2024<br />

Düsseldorf<br />

1. + 2. Oktober 2024<br />

www.allaboutautomation.de<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 37


Windkraftanlagen weisen<br />

auch dem Engineering<br />

den Weg: Anlagenanbieter<br />

Enercon setzt<br />

für die Elektrotechnik-<br />

<strong>Konstruktion</strong> jetzt auf<br />

die cloudbasierte Infrastruktur<br />

der Eplan<br />

Plattform.<br />

Bild: Eplan/Rittal<br />

Enercon setzt auf cloudbasiertes Elektrotechnik-Engineering<br />

Mehr Schwung über die Cloud<br />

Enercon setzt auf eine cloudbasierte Infrastruktur für die Elektrotechnik-<strong>Konstruktion</strong> mit der Eplan Plattform.<br />

Das ermöglicht nicht nur standortübergreifendes Multi-User-Engineering, sondern unterstützt über den digitalen<br />

Zwilling auch die Prozessautomation bis hinein in die Fertigung der Schaltschränke mit Lösungen von Rittal.<br />

Zudem ist die moderne Engineering-Umgebung ein Plus bei der Gewinnung neuer Fachkräfte.<br />

Gerald Scheffels, freier Fachjournalist, Wuppertal<br />

Bei der Planung der Windkraftanlage<br />

E-175 EP5 – mit 6 MW Nennleistung,<br />

einer Nabenhöhe bis 163 m und einem<br />

Rotordurchmesser von 175 m eine der<br />

größten im europäischen Markt – nutzten<br />

Konstrukteure des Windkraftanlagen-<br />

Spezialisten Enercon erstmals die cloudbasierte<br />

Eplan Plattform auf Basis von<br />

Microsoft Azure. „Wir haben damit eine<br />

Lösung für das Multi-User-Engineering<br />

etabliert, die Kollegen an den Entwicklungsstandorten<br />

in Deutschland, den Niederlanden,<br />

Polen und Indien das ‚Simultaneous<br />

Engineering‘ erlaubt“, berichtet<br />

Andree Rülander, Leiter Electrical Design<br />

bei Enercon. „Damit können mehrere Kollegen<br />

– an unterschiedlichen Standorten<br />

– immer an ein und demselben, stets aktuellen<br />

Datenmodell arbeiten.“<br />

Enercons IT-Strategie gehe in Richtung<br />

Cloud – und dieses Projekt sei ein Pilot dafür<br />

gewesen, fährt Rülander fort. „Für die<br />

Verlagerung der Engineering-Plattform in<br />

die Cloud sprach auch die deutlich einfachere<br />

Handhabung: Man muss sich nicht<br />

um Treiber, Updates und die Administration<br />

kümmern – das erledigt der Cloud-Anbieter.“<br />

Und ein neuer Rechner sei innerhalb<br />

Andree Rülander,<br />

Leiter Electrical Design bei Enercon<br />

Bild: Eplan/Rittal<br />

»Mit der neuen cloud -<br />

basierten Infrastruktur für<br />

das Elektro-Engineering<br />

haben wir einen großen<br />

Schritt nach vorn gemacht<br />

und unsere Entwickler<br />

sind sehr zufrieden mit<br />

Bedienung und Reaktions -<br />

geschwindigkeit.«<br />

von 20 min eingerichtet statt nach Tagen.<br />

Enercon hat sich – in Abstimmung mit dem<br />

Eplan Consulting – dafür entschieden, keine<br />

typische Cloud-Lösung zu nutzen.<br />

Stattdessen werden die On-Premise-Prozesse<br />

und -Produkte so in die Cloud übertragen,<br />

dass sie exakt wie eine Domänen -<br />

lösung funktionieren. Der Einstieg erfolgt<br />

dabei über den Microsoft Azure Market -<br />

place und kann über vier unterschiedliche<br />

Eplan Solutions-Apps je nach Anforderung<br />

abgerufen werden.<br />

Die Konfiguration und Installation dieser<br />

grundsätzlich neuen Lösung erwies sich<br />

zunächst als Herausforderung. „Das war eine<br />

Premiere, bei der wir durchaus auch unsere<br />

‚Learnings‘ hatten“, erinnert sich Detlef<br />

Harms, Projektleiter bei Eplan. „Gestartet<br />

wurde deshalb zunächst mit einem<br />

Proof of Concept; erst dann ging das<br />

cloudbasierte Elektro-Engineering im Oktober<br />

2022 produktiv – und funktioniert<br />

jetzt perfekt.“<br />

Alle Beteiligten beschritten mit dieser Aufgabenstellung<br />

Neuland – Eplan, Enercon<br />

und auch Microsoft. „Unser Ziel war eine<br />

skalierbare Lösung, die jetzt auch im<br />

Microsoft Azure Store weltweit für Nutzer<br />

38 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Produktentwicklung/Schaltschrankbau « AUTOMATISIERUNG<br />

von Eplan abrufbar ist – in diesem Fall haben<br />

wir alle im Schulterschluss echte Pionierarbeit<br />

geleistet“, so Harms weiter.<br />

Digitaler Zwilling<br />

für die Prozessautomation<br />

Bei allen Projekten und Investitionen, die<br />

mit der <strong>Konstruktion</strong> und der Fertigung zu<br />

tun haben, strebt Enercon eine weitgehend<br />

automatisierte und durchgängige<br />

Wertschöpfungskette an. Das gilt auch<br />

für die Überführung des „digitalen Zwillings“,<br />

der in der Elektrokonstruktion entsteht.<br />

Er soll auch in der realen Welt die<br />

Datenbasis sein, sprich in der Produktion.<br />

„Hier sind wir gleich mehrere Schritte vorangekommen,<br />

weil wir die Fertigung in<br />

Prozessschritte aufgeteilt haben, die einzelnen<br />

Eplan Modulen entsprechen“, betont<br />

Rülander. „Der digitale Zwilling dient<br />

uns hier als Datenbasis zur Ableitung von<br />

Fertigungsschritten wie Verdrahtung, Kabelkonfektionierung<br />

und Schaltschrankmontage.“<br />

Die Schaltschränke befinden<br />

sich bei den Enercon-Anlagen übrigens<br />

nicht am Boden, sondern in der Gondel.<br />

Wie gut das in der Praxis funktioniert,<br />

lässt sich im Schaltschrankbau sehen: Bei<br />

den Schaltschränken für die neuen Baureihen<br />

E-175 EP5 und E-160 EP5 werden<br />

die Bohrungen in Eplan Pro Panel festgelegt<br />

und die Daten an Rittal übermittelt.<br />

Rittal liefert dann bereits vorgebohrte<br />

und vorgefräste Schrankelemente an Enercon.<br />

„Die Rittal Klein- und Großgehäuse<br />

bleiben unser Standard“, erläutert Rülander.<br />

„Ein Grund dafür ist die sehr gute Abbildung<br />

der Rittal Lösungen in<br />

Eplan. Das wird für uns, mit zunehmender<br />

Automatisierung der<br />

Schaltschrank-Konfektionierung,<br />

künftig noch wichtiger werden.“<br />

Ähnlich sind die Prozesse in der<br />

Kabelkonfektionierung. Hier arbeitet<br />

Enercon mit dem Spezialisten<br />

CadCabel zusammen, der<br />

ebenfalls ein Partner von Eplan<br />

ist. Von Vorteil ist hier unter anderem<br />

auch das Rittal Wire Terminal,<br />

um die Drähte bzw. Leitungen<br />

zu konfektionieren. Der<br />

Drahtkonfektionier-Vollautomat<br />

von Rittal Automation Systems ist<br />

zu einem wichtigen Baustein im<br />

Produktionsablauf und dort zu einem<br />

echten Effizienztreiber geworden – denn<br />

beim Schaltschrankausbau lassen sich bei<br />

der Verdrahtung die meisten Effizienzgewinne<br />

und Ersparnisse realisieren. Er erlaubt<br />

zudem eine schnelle Anpassung<br />

und Optimierung der eigenen Prozesse<br />

und trägt so wesentlich dazu bei, die<br />

Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten.<br />

Fazit<br />

Nach dem „Going cloud“ und den Praxiserfahrungen<br />

der ersten Monate ziehen<br />

die Entscheider ein rundum positives Fazit.<br />

„Unsere rund 40 Entwickler an mehreren<br />

Standorten arbeiten und engineeren<br />

nun cloudbasiert mit Eplan – und sie<br />

sind sehr zufrieden mit der Infrastruktur,<br />

Der digitale Zwilling dient Enercon auch als Datenbasis<br />

zur Ableitung von Fertigungsschritten wie Verdrahtung,<br />

Kabelkonfektionierung und Schaltschrankmontage.<br />

Zum Anwender<br />

Die Enercon GmbH ist einer der führenden Hersteller von Windkraftanlagen<br />

(WKA). Das Unternehmen konzentriert sich auf Onshore-Anlagen und ist<br />

mit dem DirectDrive-Antriebskonzept, das ohne Getriebe auskommt, konkurrenzlos.<br />

Mit dieser Strategie ist das Unternehmen weltweit erfolgreich.<br />

Neues Topmodell im WKA-Programm von Enercon ist die E-175 EP5 mit<br />

6 MW Nennleistung, einer Nabenhöhe bis 163 m und einem Rotordurchmesser<br />

von 175 m – eine der größten Anlagen im europäischen Markt.<br />

Entwickelt wurde sie für den (Onshore-)Einsatz in Regionen mit mittlerem<br />

bis schwachem Wind. Sie zeichnet sich an diesen Standorten durch<br />

niedrige Stromgestehungskosten aus.<br />

www.enercon.de<br />

Bild: Eplan/Rittal<br />

der Bedienung und auch der Reaktionsgeschwindigkeit“,<br />

fasst Andree Rülander die<br />

Erfahrungen zusammen. „Mit der cloudbasierten<br />

Infrastruktur haben wir einen<br />

großen Schritt nach vorn gemacht und<br />

sind hier jetzt branchenweit führend.“<br />

Ein in allen Unternehmen drängender<br />

Engpass wird ebenfalls adressiert: „Die<br />

neue Infrastruktur ist auch ein Pluspunkt<br />

bei der Gewinnung von Fachkräften: Wir<br />

bieten Mitarbeitern eine äußerst moderne<br />

<strong>Konstruktion</strong>sumgebung und damit ein<br />

‚schickes‘ Umfeld“, so Rülander abschließend.<br />

Enercon selbst ist zudem auch mit<br />

dem Consulting und dem Training durch<br />

Eplan zufrieden: „Die Zusammenarbeit<br />

war und ist einfach gut – wie mit externen<br />

Kollegen.“<br />

Die Migration der E-CAD-Infrastruktur in<br />

die Cloud war auch deshalb keine kleine<br />

Aufgabe, weil Enercon die Eplan Plattform<br />

sehr umfassend nutzt. Neben Eplan<br />

Pro Panel (Schaltschrankbau) und Elec -<br />

tric P8 (Elektrokonstruktion) sind auch<br />

Zusatztools wie Pro Panel Copper (für<br />

Stromverteilungen) im Einsatz. Intensiv<br />

genutzt wird das Modul Harness ProD für<br />

die Verkabelung – seit Kurzem werden<br />

zudem die Drähte bzw. Leitungen mit<br />

dem Rittal Wire Terminal konfektioniert.<br />

Als PDM-System kommt Siemens Teamcenter<br />

zum Einsatz, das kürzlich ebenfalls<br />

in die Cloud migriert wurde. (co)<br />

www.eplan.de<br />

www.rittal.de<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 39


Bild: Ruderer Klebetechnik<br />

So unterschiedlich die Anwendungsgebiete und<br />

zu verklebenden Metalle, so unterschiedlich die<br />

verschiedenen Klebstoff-Technologien – etwa<br />

Blech oder Stahl, Sandwich-Klebung oder<br />

Hybridfügen; Indoor oder Outdoor.<br />

Leichtbaukonzepte verlangen angepasste Verbindungstechniken<br />

Metall anwendungsgerecht kleben<br />

Da leichte und damit ressourcensparende Bauteile mehr und mehr an Bedeutung gewinnen, rückt auch das<br />

Kleben von Metallen als Fügetechnologie vermehrt in den Fokus. Neue Materialien unter Beteiligung von Metallen<br />

stellen dabei immer höhere Ansprüche an geeignete Verbindungstechniken. Konstrukteure und Techniker<br />

können hier die Beständigkeit von geschweißten, gestanzten oder genieteten Bauteilen durch zusätzliches<br />

Kleben erhöhen sowie Werkstoffe über das Kleben allein dauerhaft miteinander verbinden.<br />

Jens Ruderer, Geschäftsführer der Ruderer Klebetechnik GmbH<br />

Stetige Entwicklungen neuer Materialien führen<br />

auch im Bereich der Metallverarbeitung zu immer<br />

neuen und höheren Ansprüchen an die Verbindungstechniken.<br />

Das gilt nicht nur für die Automobil- oder<br />

Luftfahrtindustrie, sondern immer häufiger auch den<br />

Maschinen-, Apparate- und Gerätebau sowie Elektround<br />

Medizintechnik. So erhöht etwa zusätzliches Kleben<br />

die Haltbarkeit der Verbindungen bei geschweißten,<br />

gestanzten oder genieteten Bauteilen. Neben diesen<br />

Kombinationen der Verbindungstechniken, die<br />

auch als Hybridfügen bekannt sind, etabliert sich in<br />

letzter Zeit aber auch das dauerhafte Verbinden von<br />

blanken und beschichteten Metallen per Kleben. Die<br />

Kraftübertragung bei verklebten Werkstoffen erfolgt<br />

nicht punktuell, sondern über die gesamte Fläche der<br />

Klebung, so dass die entsprechenden Belastungen<br />

gleichmäßig auf die Bauteile wirken. Außerdem werden<br />

beim Verarbeiten des Klebstoffes die Oberflächen<br />

thermisch nicht beansprucht.<br />

Aufgrund der Vielzahl von unterschiedlichsten Materialien<br />

finden dementsprechend auch diverse Klebstoffsysteme<br />

(unter anderem von technicoll) Verwendung.<br />

Ausschlaggebend für die Qualität und Langlebigkeit<br />

einer Klebung sind vor allem die Art der Werkstoffe,<br />

die Geometrie der zu verbindenden Oberflächen<br />

und nicht zuletzt der Klebstoff selbst. Um eine möglichst<br />

ideale Benetzung der Oberflächen mit Klebstoff<br />

zu garantieren, müssen die Eigenschaften des Klebstoffes,<br />

wie Zusammensetzung und Viskosität, auf die<br />

zu klebende Oberfläche hin abgestimmt werden.<br />

Passgenaue Fügeteile, bei denen kleine Flächen miteinander<br />

verbunden werden, stellen beispielsweise andere<br />

Ansprüche an den Klebstoff als Flächenkaschierungen.<br />

Kriterien wie die Beständigkeit im Vergleich<br />

mit mechanischen Belastungen bei verschiedenen<br />

Temperaturen, sich ändernden Witterungseinflüssen<br />

oder auch beim Kontakt mit Lösemitteln und anderen<br />

Chemikalien, sind für die Klebstoffauswahl ausschlaggebend.<br />

Aufgrund der ständigen Verbesserung bestehender<br />

Werkstoffe ergibt sich eine wachsende Zahl<br />

von Anwendungsgebieten, die immer wieder neue Anforderungen<br />

an potentiell geeignete Klebstoffe stellen.<br />

2K-Epoxidharzklebstoffe<br />

Für strukturelle Klebungen von Metallen hat sich über<br />

Jahrzehnte der Einsatz von Epoxidharzklebstoffen bewährt.<br />

Je nach Anwendungsfall sind diese reaktiven<br />

Klebstoffsysteme in dünnflüssigen bis hin zu standfes-<br />

40 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Verbindungstechnik « WERKSTOFFE & VERFAHREN<br />

ten Varianten verfügbar. Um Fehlklebungen auszuschließen<br />

und sicherzustellen, dass die reaktiven Komponenten<br />

im richtigen Verhältnis homogen vermischt<br />

sind, werden diese Klebstoffe unter anderem aus Doppelkammerkartuschen<br />

mit Statikmischer und Auspresspistole<br />

verarbeitet, können aber auch bei Industrieanwendungen<br />

mithilfe automatisierter Auftragssysteme<br />

appliziert werden. Die in den Produktinformationen<br />

ausgewiesene Topfzeit gibt Auskunft über die<br />

maximale Verarbeitungszeit der miteinander vermengten<br />

Komponenten. Nach dem Klebstoffauftrag werden<br />

die Bau- beziehungsweise Fügeteile fixiert und der<br />

Klebstoff härtet nahezu ohne Volumenabnahme<br />

fugenfüllend aus.<br />

Generell zeichnen sich Epoxidharzklebstoffe durch eine<br />

hohe Alterungsbeständigkeit bei sich ändernden<br />

Witterungsbedingungen, starken Temperaturschwankungen<br />

und unter dem Einfluss von Lösemitteln beziehungsweise<br />

anderen Chemikalien aus. Diese Eigenschaften<br />

kommen vor allem bei Anwendungen im<br />

Fahrzeugbau und bei metallverarbeitenden Betrieben<br />

positiv zum Tragen.<br />

Zweikomponentige Klebstoffe<br />

für beschichtete Oberflächen<br />

Für strukturelle Klebungen von Metallen mit beschichteten,<br />

lackierten Oberflächen und Kunststoffen bieten<br />

sich auch reaktive, zweikomponentige Klebstoffe auf<br />

Acrylatbasis an, beispielsweise MMA-Klebstoffe von<br />

technicoll. Die vergleichsweise geringe Topfzeit von<br />

wenigen Minuten ermöglicht eine relativ schnelle<br />

Weiterbearbeitung der über kleine Flächen verbundenen<br />

Werkstoffe. Klebungen von Verbundplatten, bei<br />

denen größere Flächen unterschiedlichster Materialien<br />

zur Verfügung stehen, lassen sich dagegen nur mit<br />

speziell dafür entwickelten Klebstoffen bewerkstelligen.<br />

Dafür ist beispielsweise ein vielseitiger, lösemittelfreier,<br />

reaktiver Zweikomponentenklebstoff von<br />

technicoll auf Polyurethanbasis (PUR) mit langer Verarbeitungszeit<br />

geeignet.<br />

Kontaktklebstoffe<br />

für die schnelle Weiterverarbeitung<br />

Sollten eine Anfangshaftung oder eine schnelle Weiterverarbeitung<br />

der geklebten Bauteile notwendig<br />

sein, so bietet sich die Verwendung von Kontaktklebstoffen<br />

an. Diese Klebstoffe werden, je nach Viskosität,<br />

manuell oder automatisiert mithilfe von Sprühpistole,<br />

Pinsel, Spachtel, Rakel oder Walze beidseitig aufgetragen.<br />

Nach dem Verdunsten des Lösemittels werden die<br />

mit Klebstoff benetzten Oberflächen zusammengelegt<br />

und unter möglichst hohem Druck kurz gegeneinandergepresst.<br />

Voraussetzung dabei bleibt jedoch immer,<br />

dass die zu klebenden Substrate passgenau sind, da die<br />

Kontaktklebstoffe nicht fugenfüllend aushärten und<br />

somit keine größeren Spalten überbrücken können.<br />

Kontaktklebstoffe auf wässriger Basis besitzen eine<br />

deutlich längere Ablüftzeit als lösemittelhaltige Kontaktklebstoffe.<br />

Daher muss bei Verwendung der wässrigen<br />

Systeme auch mit Einbußen hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit<br />

gerechnet werden.<br />

Die Entwicklung universell<br />

einsetzbarer Klebstoffe als Ziel<br />

Um Metalle kleben zu können, bedarf es besonders zuverlässiger<br />

Klebstoffe. Für die richtige Auswahl eines<br />

für Metall geeigneten Klebstoffs ist es neben dem Einsatzbereich<br />

vor allem wichtig, um welche Art von Metall<br />

es sich handelt. Bei der Auswahl des individuell<br />

passenden Klebstoffs unterstützt Ruderer Klebetechnik<br />

sowohl mit seinem umfangreichen Sortiment an Spezial-Klebstoffen,<br />

als auch mit dem Know-how im Rahmen<br />

einer individuellen Anwendungsberatung durch<br />

die Klebe-Experten.<br />

Gegenwärtige Entwicklungen neuer Klebstoffrezepturen<br />

zielen darauf ab, möglichst universell einsetzbare<br />

Klebstoffe mit einem breiten Anwendungsspektrum zu<br />

realisieren. Allerdings lassen sich diese Ansprüche nur<br />

bedingt umsetzen, da die Anforderungen, die an die<br />

Klebstoffe und Klebungen gestellt werden, äußerst unterschiedlich<br />

geartet sind. Bis ein idealer „Alleskleber“<br />

gefunden ist, bleiben die Klebstoffauswahl und die<br />

fachgerechte Verarbeitung leider nicht selbsterklärend.<br />

Interessenten, die eingehende Informationen über<br />

Klebstoffe und die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten<br />

benötigen, kommen um eine spezifische Anwendungsberatung<br />

nicht herum, zum Beispiel über:<br />

beratung@technicoll.de<br />

(co)<br />

www.ruderer.de<br />

Reaktive 2K-Klebstoffe wie technicoll 9461 in Doppelkammerkartuschen eignen sich<br />

besonders für die Klebung von Verbundwerkstoffen im Leichtbau, etwa für Struktur -<br />

elemente in Sandwich-Bauweise aus Aluminium und Carbon oder Kunststoff.<br />

Bild: Ruderer Klebetechnik<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 41


TRENDS » Fahrzeugbau<br />

Pöppelmann Kapsto bietet ressourcenschonende<br />

Kappen und Stopfen aus PCR für HV-, Niedervoltund<br />

VDA-Steckverbindungen an.<br />

Bild: ag visuell/stock.adobe.com/<br />

Kalyakan/stock.adobe.com/Pöppelmann<br />

Schutzkappen und Schutzstopfen für das E-Mobility-Segment<br />

Zuverlässig<br />

und nachhaltig<br />

Anspruchsvolle Branche, immer individuellere Wünsche: Der Kunststoffspezialist<br />

Pöppelmann Kapsto entwickelt kontinuierlich neue Schutzkappen und Schutzstopfen<br />

für das E-Mobility-Segment. Diese nehmen die besonderen Wünsche von Konstrukteuren<br />

und Anwendern auf – und machen in der Materialwahl mehr Nachhaltigkeit<br />

zum Standard.<br />

Lars Ovelgönne, Marketingbeauftragter Kapsto, Pöppelmann GmbH & Co. KG, Lohne<br />

42 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


IM FOKUS<br />

Elektromobilität als alternative Antriebsart hat einen<br />

großen Wandel in der Automobilindustrie angestoßen.<br />

Nicht nur die Arbeit von Konstrukteuren hat<br />

sich verändert, auch ihre Zulieferer stehen mit veränderten<br />

Bauteilen, Komponenten und Fertigungsprozessen<br />

vor neuen Herausforderungen. So beispielsweise<br />

Pöppelmann Kapsto, eine Division der Pöppelmann<br />

Gruppe aus Lohne. Der Geschäftsbereich produziert<br />

Schutzlösungen für verschiedene industrielle Anwendungen<br />

und ist ganz besonders bei Kunden aus der Automobilindustrie<br />

ein gefragter Entwicklungspartner<br />

und Zulieferer. Die unterschiedlichen Kappen und Stopfen<br />

schützen vor Beschädigung und verhindern einen<br />

Schmutzeintrag bei Lagerung und Transport sowie zwischen<br />

den verschiedenen Produktionsschritten. Thomas<br />

Rolfes, Key Account Manager bei Pöppelmann Kapsto,<br />

erklärt: „Im E-Mobility-Bereich erreichen uns vor allem<br />

Anfragen, welche die verschiedenen Komponenten von<br />

Antriebssträngen sowie des Thermomanagements betreffen.<br />

Hier werden zuverlässige Schutzlösungen gesucht,<br />

um eine fehlerfreie Funktion der Fahrzeuge sicherzustellen.<br />

In diesem hochsensiblen Bereich genießen<br />

wir das Vertrauen unserer Kunden, denn wir kennen<br />

die Bedürfnisse der Automobilbranche aus jahrzehntelanger<br />

Zusammenarbeit.“<br />

Während die Industrie früher vor allem Schutzartikel<br />

für einfache Bohrungen oder Öffnungen benötigte, sind<br />

gerade für das E-Mobility-Segment immer häufiger individuelle<br />

Schutzelemente mit speziellen Geometrien<br />

gefragt, z. B. zum Schutz von Steckern und Kontakten.<br />

Die Kappen oder Stopfen müssen zahlreiche Anforderungen<br />

erfüllen, auf die die Produktion des Herstellers<br />

eingestellt ist. Dazu zählt zum Beispiel der zuverlässige<br />

Schutz vor Medieneintritt, erläutert Rouven Südkamp,<br />

Programm Manager Normteile bei Pöppelmann Kapsto:<br />

„Fast alle unserer Artikel sind darauf ausgelegt, den<br />

Standard IPX4 zu erfüllen, der Schutz vor Spritzwasser<br />

aus allen Richtungen gewährleistet. Damit erfüllen unsere<br />

Schutzelemente sogar höhere Anforderungen, als<br />

in vielen Fällen von unseren Kunden gefordert. Im<br />

hauseigenen Pöppelmann-Labor wird dies umfassend<br />

getestet.“<br />

Einen immer höheren Stellenwert in den Kundenanforderungen<br />

nimmt der Aspekt Nachhaltigkeit ein. „Hier<br />

hat sich Kapsto in den vergangenen Jahren sehr gut<br />

aufgestellt, um Kunden bei der Erreichung eigener<br />

Nachhaltigkeitsziele umfassend zu unterstützen“, so<br />

Rolfes. Im Rahmen der unternehmensweiten Initiative<br />

Pöppelmann blue, welche auf das Schließen von Materialkreisläufen<br />

abzielt, entwickelt der Kunststoffspezialist<br />

nachhaltige Schutzkappen und Schutzstopfen aus<br />

bis zu 100% Post-Consumer-Rezyklat (PCR) im eingesetzten<br />

Kunststoff, die zum Standard erhoben wurden.<br />

Das Material stammt aus gebrauchten Kunststoffprodukten,<br />

die bereits einen kompletten Lebenszyklus<br />

durchlaufen haben. Die daraus gefertigten<br />

Artikel aus dem Recyclingmaterial zuverlässig, nachhaltig: Wie<br />

Schnell verfügbar, absolut<br />

PCR-Polyethylen (PCR-PE) und PCR-Polypropylen<br />

(PCR-PP) tragen das Umweltzei-<br />

seinen Schutzlösungen auf<br />

sich Pöppelmann Kapsto mit<br />

chen Blauer Engel, sind wiederum selbst zu E-Mobility-Anforderungen<br />

100% recyclingfähig und schließen damit den<br />

einstellt.<br />

Materialkreislauf. Das Kapsto-Normprogramm<br />

wurde gerade erst um weitere 1.900 Artikel aus 100%<br />

PCR im eingesetzten Kunststoff beziehungsweise aus<br />

einer neuen Recycling-Mischung, die überwiegend aus<br />

PCR besteht und Schutzelemente in verschiedenen Farben<br />

ermöglicht, erweitert.<br />

Der Weg zum optimalen E-Mobility-<br />

Schutzelement<br />

Zahlreiche Anwender aus der Automobilbranche vertrauen<br />

auf die umfassende Expertise des Kunststoffspezialisten<br />

und wenden sich mit ersten Ideen für<br />

Schutzlösungen an den Kunststoffspezialisten. „Unsere<br />

Entwickler überprüfen und bewerten den Kundenwunsch<br />

und geben Empfehlungen ab. So prüfen wir<br />

zum Beispiel, ob das gewünschte Design spritzgussgerecht<br />

ist. In enger Zusammenarbeit mit unseren Auftraggebern<br />

erarbeiten wir dann ein Konzept und setzen<br />

es bis zur Serienfertigung um“, erzählt Südkamp. In den<br />

verschiedenen Entwicklungsschritten greifen die Kunden<br />

dann auf die Dienstleistung Rapid Prototyping zurück:<br />

Pöppelmann Kapsto fertigt dabei Muster oder<br />

Kleinserien im 3D-Druck, mit denen sich die Funktionalität<br />

der Artikel vorab testen lässt.<br />

Das Unternehmen bietet in bestimmten Fällen für die<br />

gemeinsame Entwicklung individueller Schutzelemente<br />

für das wachsende E-Mobility-Segment eine Förderprämie<br />

an. Zudem treibt der Kunststoffspezialist durch einen<br />

engen Austausch mit Steckerherstellern einen<br />

schnellen Ausbau seines Angebotes voran und reagiert<br />

auf Neuheiten mit der Entwicklung passender Schutzelemente.<br />

So wird sichergestellt, dass Konstrukteure für<br />

Marktneuheiten der Branche bei den Spezialisten aus<br />

Lohne frühzeitig die entsprechenden Schutzlösungen<br />

erhalten.<br />

Ressourcenschonende<br />

Steckerkappe GPN 380<br />

für Hochvolt-Steckverbindersysteme.<br />

Das Kapsto-Normprogramm macht Nachhaltigkeit zum neuen Standard: Kappen und Stopfen<br />

aus bis zu 100 Prozent Post-Consumer-Rezyklat (PCR).<br />

Bild: Pöppelmann<br />

Bild: Pöppelmann<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 43


TRENDS » Fahrzeugbau<br />

Bild: Pöppelmann<br />

Die Dichtstopfen GPN<br />

248 mit Grifflasche für<br />

Schnellverschlusskupplungen<br />

nach VDA-<br />

Norm sorgen für eine<br />

sichere Abdichtung auf<br />

den innenliegenden<br />

Dichtungsringen.<br />

30 neue Artikel für e-Mobility-<br />

Anwendungen<br />

Aktuell hat Pöppelmann Kapsto 30 neue Produkte für<br />

das E-Mobility-Segment in der Entwicklung, darunter<br />

sowohl Schutzelemente für kleinere Stecker von Convertern,<br />

Heatern oder Kompressoren, als auch für große<br />

Stecker von E-Motoren und HV-Batterien. „Das Design<br />

steht und die Werkzeuge werden gerade umgesetzt, sodass<br />

die neuen Artikel in Kürze verfügbar sind. Im ersten<br />

Schritt wird es sich dabei um Schutzelemente für<br />

Male-Anschlüsse handeln, für die uns schon viele Anfragen<br />

vorliegen. Wir ergänzen unsere Website kontinuierlich<br />

um diese neuen Produkte“, so Südkamp. Diese<br />

werden zahlreiche Features bieten, die Kunden die Anwendung<br />

vereinfacht, etwa die Möglichkeit der beidseitigen<br />

Montage. Dazu verfügen die neuen Artikel<br />

über große, ergonomische Griffbereiche und erfüllen<br />

unterschiedlichste Normen, unter anderem die strengen<br />

US-Anforderungen (Shipping Caps, Torque Caps,<br />

and Body Plugs Ergonomic Design Criteria, USCAR 43).<br />

Alle Neuentwicklungen sind standardmäßig als nachhaltige<br />

Lösungen aus PCR verfügbar.<br />

Für viele Anwendungsfälle im E-Mobility-Segment bietet<br />

der Hersteller schon heute gefragte Lösungen, die<br />

im Rahmen des Normprogramms schnell verfügbar<br />

sind. Darunter sind Neuheiten wie Kappen und Stopfen<br />

für den Hochvolt-Bereich sowie Schutzelemente für<br />

den Niedervolt-Bereich: So schützen die Steckerkappen<br />

für Hochvolt-Steckverbindersysteme GPN 380 und GPN<br />

384 aus PCR-PE unterschiedliche Hochvolt-Stecker. Die<br />

GPN 380 ist in zwei unterschiedlichen Formen verfügbar<br />

und eignet sich für HV-Powertrain-Steckverbindersysteme<br />

der Hersteller Rosenberger Hochfrequenztechnik<br />

GmbH & Co. KG (HVR 200) oder TE Connectivity<br />

(HVP 800). Die GPN 384 wird für Hochvolt-Kontaktanschlüsse<br />

von Rosenberger (HVS 420) eingesetzt. Die<br />

Steckerabdeckung GPN 385 für Hochvolt-Kontaktanschlüsse<br />

aus PCR-PE lässt sich für Hochvolt-Kontaktanschlüsse<br />

der Serie TE HV 280 verwenden. Je nach<br />

konkreter Steckerausführung und Qualität sorgt sie für<br />

eine zuverlässige Abdichtung bei Hochdruck-/Dampf-<br />

strahlreinigung nach IPX9K (spezifisch für Straßenfahrzeuge).<br />

Zu den diversen Schutzlösungen für Kompaktstecker-Anschlüsse<br />

im Niedervolt-Bereich zählen unter<br />

anderem die Artikel GPN 360 bis 364, die sich für verschiedene<br />

Öffnungen eignen, darunter z. B. MLK-, SLKund<br />

MAK-Anschlüsse sowie FEP- und MQS-Flachsteckergehäuse.<br />

Ihr auf den jeweiligen Anwendungsfall<br />

abgestimmtes Design sorgt für einen optimalen<br />

Klemmsitz. Die Produkte sind in zwei nachhaltigen Varianten<br />

aus Post-Consumer-Rezyklat verfügbar: In der<br />

Farbe Blau werden sie aus 100% PCR im eingesetzten<br />

Kunststoff gefertigt, für die Signalfarbe Gelb wird eine<br />

Recycling-Mischung eingesetzt. In enger Partnerschaft<br />

mit einem weltweit führenden Anbieter von Wärmeund<br />

Energiemanagementlösungen für das E-Mobility-<br />

Segment hat Pöppelmann Kapsto außerdem Schutzelemente<br />

aus Rezyklat entwickelt, die optimal auf VDA-<br />

Quick-Connector-Systeme abgestimmt sind. Die VDA-<br />

Dichtkappen GPN 242 eignen sich für Schnellverschlussstutzen<br />

VDA QC aus Kunststoff oder Metall, z. B.<br />

zum Verbinden von medienführenden Leitungen im Bereich<br />

Kühlwasser- und Heizungsleitungen, oder zum<br />

Einsatz für Ladeluftsysteme. Sie schützen den Anschlussbereich<br />

der Stutzen bis zur Fase und eignen sich<br />

für Varianten mit und ohne Verdrehsicherung. Dank ihrer<br />

radialsymmetrischen Ausführung sind sie auch für<br />

die automatisierte Montage geeignet.<br />

Perfekt sitzende Dichtstopfen der Normreihen GPN 247<br />

und 248 schützen Schnellverschlusskupplungen nach<br />

VDA-Norm, die für die dichte Verbindung von Kühlwasser-<br />

oder Heizungsschläuchen in Personenkraftwagen<br />

und Nutzfahrzeugen sorgen. Sie eignen sich für den Innenschutz<br />

des Anschlussbereiches von Schnellverschlusskupplungen,<br />

erreichen durch ihre Klemmung am<br />

oberen Rand eine besondere Zuverlässigkeit und sorgen<br />

für eine schonende und sichere Abdichtung auf den innenliegenden<br />

Dichtungsringen des Connectors. Als Variante<br />

GPN 248 verfügen sie zudem über eine innovative<br />

Grifflasche, die eine schnelle Montage und Demontage<br />

ermöglicht.<br />

www.poeppelmann.com<br />

100% PCR im eingesetzten<br />

Kunststoff –<br />

Schutzlösung GPN 360<br />

für Kompaktstecker-Anschlüsse<br />

im Niedervolt-<br />

Bereich.<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu<br />

den Schutzlösungen von<br />

Pöppelmann Kapsto:<br />

hier.pro/En3UZ<br />

Bild: Pöppelmann<br />

44 <strong>KEM</strong> » <strong>01</strong>-02 | 2024


Bild: Aris Suwanmalee/stock.adobe.com<br />

Software Defined Vehicles verbessern die<br />

Kommunikationsmöglichkeiten für FahrerInnen<br />

durch die Bereitstellung einer umfassenden<br />

Palette an Konnektivitätslösungen.<br />

Softwaredefinierte Fahrzeuge sind Voraussetzung für autonomes Fahren<br />

Rechenzentren auf Rädern<br />

Der Trend zum softwaredefinierten Fahrzeug ist nicht mehr aufzuhalten. Das bedeutet, das Auto der<br />

Zukunft ist softwaregesteuert, autonom und vernetzt. Im Trendinterview der <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />

erklären Branchenexperten, welche Chancen und Herausforderungen mit dieser Transformation<br />

verbunden sind. Zudem erläutern sie, welchen Nutzen Anwender, als FahrerInnen davon haben.<br />

Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Sogenannte<br />

Software-defined Vehicles (SDV)<br />

gelten als wegweisend für die Zukunft<br />

der Mobilität. Was genau muss man sich<br />

unter einem softwaredefinierten Fahrzeug<br />

vorstellen und welche Funktionen<br />

eines Fahrzeugs sind softwaredefiniert?<br />

Kann das ‚nur‘ Fahrerassistenz, Infotainment<br />

sowie Connectivity-Lösungen oder<br />

auch Antrieb und Fahrwerk?<br />

Alexander Bodensohn (Aurora Labs):<br />

SDVs gehen über Fahrerassistenz-, Infotainment-<br />

und Connectivity-Lösungen hinaus<br />

und definieren die gesamte Automotive<br />

Industrie neu. Sie umfassen das<br />

gesamte Fahrzeug-Ökosystem und lösen<br />

die Herausforderungen im Zusammenhang<br />

mit der Softwareentwicklung, -integration<br />

und -aktualisierung<br />

während des<br />

gesamten Lebenszyklus<br />

des Fahrzeugs.<br />

Dieser umfassende<br />

Ansatz ermöglicht<br />

Flexibilität, Anpassungsfähigkeit<br />

und Vernetzung,<br />

insbesondere für<br />

anspruchsvolle Anwendungsfälle<br />

wie autonomes Parken.<br />

IM ÜBERBLICK<br />

Software Defined Vehicles<br />

sind Rechenzentren auf<br />

Rädern. Neben technischen<br />

Funktionen erhöhen sie<br />

auch den Komfort der<br />

FahrerInnen.<br />

Derek de Bono (Valeo): Das Wichtigste<br />

bei einem SDV ist die Entkopplung von<br />

SW und HW in einem Fahrzeug. Dies ermöglicht,<br />

die SW eines Fahrzeugs kontinuierlich<br />

zu aktualisieren und neue Merkmale<br />

& Funktionen hinzuzufügen, die auf<br />

der vorhandenen HW des Fahrzeugs ba-<br />

sieren. Dies erlaubt uns,<br />

das Fahrzeug immer<br />

frisch zu halten, die Benutzererfahrung<br />

des<br />

Fahrzeugbesitzers zu<br />

aktualisieren oder das<br />

Fahrzeug auf die Bedürfnisse<br />

des Besitzers zuzuschneiden.<br />

Etwa eine höhere<br />

Leistung des E-Motors, neue Beleuchtungsfunktionen<br />

oder Fahrhilfen<br />

und Infotainment.<br />

Sven Kopacz (Keysight Technologies):<br />

In der Vergangenheit waren Fahrzeuge<br />

Hardware-zentriert. Bei einem softwaredefinierten<br />

Fahrzeug werden der Funktionsumfang<br />

und das Verhalten stärker<br />

durch die Software als durch die Mecha-<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 45


TRENDS » Fahrzeugbau » Perspektiven<br />

nik bzw. verbaute Hardware definiert und<br />

das Gesamtfahrerlebnis entsprechend geprägt.<br />

Die Software verteilt sich dabei auf<br />

Fahrzeug und Cloud und wird über die Lebensdauer<br />

des Fahrzeugs aktuell gehalten.<br />

Nicolas Legros (Here Technologies):<br />

Zunächst ist das Software Defined Vehicle<br />

(SDV) eine softwarebasierte Fahrzeugarchitektur,<br />

in der die Software die Hauptrolle<br />

spielt, nicht die Hardware. Diese Architektur<br />

umfasst nicht nur das Fahrzeug,<br />

sondern ein ganzes Ökosystem mit Assistenzsystemen,<br />

Infotainment, Vernetzung<br />

und Fahrfunktionen. Dazu zählen auch<br />

Funktionalitäten außerhalb des eigentlichen<br />

Fahrzeugs, wie Cloud-Speicher, Datenbereinigung,<br />

Simulationen oder Feedback-Schleifen.<br />

Die einzelnen Komponenten<br />

eines Software Defined Vehicles lassen<br />

sich über den Lebenszyklus des Fahrzeugs<br />

fortlaufend aktualisieren. Dies eröffnet<br />

dem Fahrzeughersteller neue Umsatzmöglichkeiten<br />

und erhöht gleichzeitig<br />

die Kundenzufriedenheit. Fahrer:innen<br />

profitieren von immer besseren Diensten<br />

Bild: Aurora Labs<br />

»Software Definded Vehicles<br />

gehen über Fahrerassistenz-,<br />

Infotainment- und<br />

Connectivity-Lösungen hinaus<br />

und definieren die gesamte<br />

Automotive- Industrie neu.«<br />

Alexander Bodensohn, Director Business Development bei Aurora Labs<br />

Harald Ruckriegel (Red Hat): Softwaredefiniertes<br />

Fahrzeug bedeutet, dass Funktionen,<br />

die herkömmlicherweise etwa in<br />

Firmware oder ROM fest kodiert sind, in<br />

einen Software-Layer überführt werden,<br />

der auf standardisierter Hardware läuft.<br />

Die Entkopplung der Software von der<br />

Hardware ermöglicht neben der Hardware-Unabhängigkeit<br />

eine Standardisierung<br />

und bietet Vorteile wie eine höhere<br />

Skalierbarkeit und Flexibilität, ein vereinrund<br />

um Navigation, Tempo- oder Spurhalteassistenten,<br />

um nur ein paar Beispiele<br />

zu nennen. Das Fahrwerk oder der<br />

Antrieb stehen in diesem Ökosystem eher<br />

nicht im Vordergrund. Zu den bestehenden<br />

Investitionen in Hardware kommen<br />

weitere Investitionen zu Software hinzu.<br />

Dabei ersetzt das eine nicht das andere.<br />

Die Industrie baut ihre Investitionen in<br />

Software immer weiter aus.<br />

Michael Pollner (Cognizant Mobility):<br />

Aus unserer Sicht steht im Kern eines jeden<br />

SDV die Infrastruktur, um schnell und<br />

effizient SW für Fahrzeuge zu entwickeln<br />

und ebenso schnell auf das Fahrzeug zu<br />

deployen. Die Kernidee dabei ist, neue<br />

Features und Funktionen schnell und ohne<br />

komplexe Architekturabstimmungen<br />

auf das Fahrzeug zu bekommen. Das setzt<br />

natürlich eine starke Abstraktion voraus.<br />

Und zur letzten Frage: Ja, keine Funktion<br />

ist prinzipiell ausgeschlossen. Bei Antrieb<br />

und Fahrwerk sind natürlich die Punkte<br />

‚Functional safety‘ und Security besonders<br />

wichtig, aber sie sind dennoch Bestandteil<br />

des SDV. Ein Beispiel wäre ein<br />

neues Feature in einer Assistenzfunktion.<br />

fachtes Management und letztlich auch<br />

geringere Kosten. Die Abstrahierung der<br />

Software von der Hardware unterstützt<br />

darüber hinaus die Bereitstellung schnell<br />

integrierbarer Softwarekomponenten oder<br />

neuer Funktionen. Prinzipiell ist das Software-defined-Konzept<br />

für alle Arten von<br />

ECUs nutzbar, für QM, Advanced Driver<br />

Assistance Systems (ADAS) und Autonomous<br />

Driving (AD) sowie für Infotainment<br />

und Digital Cockpit. Im Kontext der ECU-<br />

Konsolidierung wird es vor allem stärkere<br />

Änderungen bei den HPC-ECUs geben.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Welche<br />

technischen Anforderungen (SW-<br />

Updates Over-the-Air, zonale Domänenarchitektur,<br />

etc.) müssen Hersteller<br />

für ein Software-defined Vehicle umsetzen?<br />

Bodensohn (Aurora Labs): Die Hersteller<br />

müssen eine fahrzeugübergreifende<br />

Architektur einführen und von einem<br />

funktional begrenzten zu einem ganzheitlichen<br />

Design übergehen. Zonale Domänenarchitekturen<br />

organisieren die<br />

Funktionen mit dem Ziel einer höheren<br />

Effizienz, und das Lebenszyklusmanagement<br />

sichert kontinuierliche Aktualisierungen,<br />

während Over-the-Air-Updates<br />

(OTA-Updates) Werkstattbesuche ersetzen.<br />

Die Unabhängigkeit von Softwareund<br />

Hardware-Lebenszyklen ermöglicht<br />

eine höhere Flexibilität.<br />

de Bono (Valeo): Um das SDV zu realisieren,<br />

muss das Auto bereits mit der entsprechenden<br />

Hardware ausgestattet sein.<br />

Das können zum Beispiel Kameras, Radarsensoren<br />

oder Lidarsensoren sein. In zwei<br />

oder drei Jahren wird es vielleicht Anwendungen<br />

geben, die mit einem Software-Update<br />

aktiviert werden können.<br />

Das bedeutet auch, dass das Fahrzeug<br />

über die Rechenleistung und den Speicher<br />

verfügen muss, um die neue SW ausführen<br />

zu können.<br />

Kopacz (Keysight Technologies): SDV<br />

bietet ein enormes Potenzial für Innovation<br />

und Anpassung, bringt jedoch auch<br />

neue Anforderungen im Hinblick auf Sicherheit,<br />

Cybersecurity und Datenschutz<br />

mit sich, da Fahrzeuge zunehmend vernetzt<br />

sind. SDVs basieren auf einem kontinuierlichen<br />

Datenaustausch zwischen<br />

dem Fahrzeug und dem Hersteller, was<br />

die Notwendigkeit sicherer Datenübertragungsprotokolle<br />

und einer besseren<br />

Transparenz der Datenerfassung mit<br />

sich bringt. Die elektronische Fahrzeugarchitektur<br />

befindet sich in einem Änderungsprozess:<br />

Von einer verteilten<br />

ECU-Architektur zu einer Domain Controller-basierten<br />

Architektur, bis hin zu<br />

einer zentralen Zonenarchitektur. Die<br />

Software-Architekturen von neuen<br />

46 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


E/E-Plattformen ermöglichen eine Entkopplung<br />

von Hardware und Software.<br />

Diese Entwicklungsschritte erfordern<br />

entsprechend angepasste Cybersicherheitslösungen:<br />

Intrusion Detection Systems<br />

(IDS), Crypto Services und Key Management<br />

werden zu Standardlösungen<br />

im Fahrzeug.<br />

Legros (Here Technologies): Es gibt<br />

verschiedene Anforderungen an die Architektur.<br />

Dazu gehören System-on-Chip-<br />

Architekturen der Elektronik sowie hohe<br />

Rechenkapazitäten. Beim Software Defined<br />

Vehicle müssen wir über die Grenzen<br />

der Fahrzeugkarosserie hinausdenken und<br />

zum Beispiel das Cloud-Backend mit einbeziehen,<br />

über das Updates ausgeliefert<br />

werden, genauso wie neue Dienste und<br />

Funktionalitäten. Die Wolke fährt mit.<br />

Pollner (Cognizant Mobility): Beispielsweise<br />

muss das ‚Software Packaging‘<br />

umgesetzt werden. Installierbare<br />

Artefakte müssen im Entwicklungsprozess<br />

erzeugt werden, die wiederum nicht ein<br />

‚Flashen‘ der Steuergeräte erzwingen dürfen.<br />

Das bedeutet, dass die eigentliche<br />

Software-Funktion von der Steuergerät-<br />

Software getrennt betrachtet werden<br />

kann/muss. Darüber hinaus ist eine ‚servicebasierte<br />

Infrastruktur‘ eine entscheidende<br />

Anforderung. Dies bedeutet, dass<br />

die Hardware so weit abstrahiert wird,<br />

dass nur auf der Ebene von verfügbaren<br />

Services/Microservices gedacht werden<br />

kann.<br />

Ruckriegel (Red Hat): Wesentliche Bestandteile<br />

eines Software-defined Vehicle<br />

sind eine In-Vehicle Runtime, eine verteilte<br />

Entwicklungs- und Testing-Umgebung<br />

sowie eine Connected Vehicle Platform,<br />

die als Grundlage einer Hybrid-Cloud-<br />

Umgebung für softwaredefinierte Fahrzeuge<br />

fungieren kann. Eine konsistente<br />

Hybrid-Cloud-Umgebung schlägt dabei<br />

die Brücke von der Cloud-nativen Backend-Entwicklung<br />

bis zur Fahrzeug-<br />

Software. Damit können OEMs während<br />

des gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs<br />

Over-the-Air (OTA)-Updates bereitstellen,<br />

etwa kontinuierliche Funktionsaktualisierungen<br />

oder Sicherheitsupdates.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: In der<br />

Automobilindustrie haben sich elektronische<br />

Steuergeräte (ECUs) zu komplexen<br />

Systemen entwickelt, die stark von<br />

Software abhängig sind. Die Software-<br />

Integration in das Fahrzeugsystem, Zertifizierungs-Updates,<br />

mehrere Overthe-Air-Updates<br />

(OTA) und kontinuierliche<br />

Tests während der gesamten Lebensdauer<br />

eines Steuergeräts bringen<br />

erhebliche Herausforderungen und Kosten<br />

für Fahrzeug-OEMs mit sich. Wie<br />

unterstützen Sie Ihre Kunden hierbei?<br />

Bodensohn (Aurora Labs): Aurora Labs<br />

adressiert Herausforderungen und Kosten<br />

in der Automobilindustrie bei der Entwicklung<br />

von Steuergeräten durch das<br />

„Shift Left“-Paradigma. Der Fokus liegt<br />

auf der frühzeitigen Problemerkennung,<br />

wodurch die Kosten zur Behebung sinken.<br />

Mithilfe von KI-Tools verbessern wir die<br />

Effizienz und Genauigkeit von Entwicklungs-,<br />

Test-, Integrations- und Zertifizierungsprozessen<br />

für OEMs. Die nahtlose<br />

Integration unserer OTA-Updates in den<br />

Entwicklungsprozess minimieren die Bereitstellungskosten.<br />

de Bono (Valeo): Auf der IAA gaben wir<br />

den Startschuss für ‚Valeo anSWer‘ und<br />

die Transformation, um Valeo zu einem<br />

softwaredefinierten Unternehmen zu machen.<br />

Diese Strategie stützt sich auf drei<br />

Säulen: Anwendungen, Kern-SW-Plattformen<br />

und SW-Engineering-Services.<br />

Hier geht es um Integration, Validierung<br />

während der Fahrzeug-Entwicklung und<br />

nach dem SOP, wenn wir im Rahmen eines<br />

Wartungsdienstes für OEMs neue Updates<br />

vorbereiten. Dies ist wichtig, da der<br />

Lebenszyklus von SW nicht mit dem von<br />

HW vergleichbar ist, sondern noch viele<br />

Jahre andauert.<br />

Kopacz (Keysight Technologies): Keysight<br />

ermöglicht automatisiertes Testen<br />

im Labor als Teil des Entwicklungszyklus.<br />

Dies ermöglicht es der Forschung und<br />

Entwicklung, Kosten und Zeit auf der<br />

Teststrecke zu reduzieren. Viele der Keysight<br />

Sensor- und Konnektivitäts-Testlösungen<br />

können in eine HIL-Umgebung<br />

(Hardware in the Loop) integriert werden,<br />

Bild: Valeo<br />

»Um SDVs zu realisieren,<br />

muss das Auto bereits mit<br />

der entsprechenden<br />

Hardware ausgestattet<br />

sein. Das können zum<br />

Beispiel Radarsensoren<br />

oder Lidarsensoren sein.«<br />

Derek de Bono, VP Software Defined Vehicle, Valeo<br />

um Regressionstests mit definierten Setups<br />

zu ermöglichen. Darüber hinaus<br />

deckt Keysight das Thema Cybersecurity<br />

sowohl für die Fahrzeugsoftware als auch<br />

für das Testen des Backends, das Overthe-Air<br />

(OTA) Software-Updates bereitstellt,<br />

ab. Mit diesen Lösungen kann das<br />

Risiko von Schäden oder Datendiebstahl<br />

durch Cyberkriminelle verringert werden.<br />

Legros (Here Technologies): Das Praktische<br />

ist ja, dass SDV-Architekturen die<br />

Komplexität verringern. Es werden weniger<br />

ECUs benötigt, dafür mehr zentralisierte<br />

und Cloud-basierte Rechenpower.<br />

Here unterstützt seine Kunden mit Location<br />

Intelligence und ortsbezogenen<br />

Diensten. Damit kontextualisieren wir die<br />

Services, die OEMs ihren Kund:inneen anbieten.<br />

Mit unseren Kartenprodukten wie<br />

der HD LiveMap, der ADAS Map und unserer<br />

ISA-Karte ermöglichen wir ein sichereres<br />

Fahrerlebnis. Unsere Angebote<br />

für E-Fahrzeuge, mit denen sich zum Beispiel<br />

die Verfügbarkeit von freien Ladesäulen<br />

vorhersagen lassen, helfen, die<br />

Reichweitenangst in der E-Mobilität zu<br />

mindern. Mit unseren Service Development<br />

Kits können OEM-Kund:innen neu-<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 47


TRENDS » Fahrzeugbau » Perspektiven<br />

artige digitale Cockpits entwickeln und<br />

sich als Marke differenzieren. Der Beitrag<br />

von Here dreht sich immer um den Einsatz<br />

und das Kontextualisieren von ortsbezogenen<br />

Informationen. So rücken wir<br />

digitale Navigation ins Zentrum des Fahrerlebnisses.<br />

Wir sind unabhängig vom<br />

konkreten Anwendungsfall SDV-ready, da<br />

alle unsere Produkte, Dienste und der gesamte<br />

Content semantisch abgestimmt<br />

sind. So erreichen wir eine effizientere<br />

und nahtlose Integration für unsere<br />

Kund:innen.<br />

Pollner (Cognizant Mobility): Wir haben<br />

als Embedded-Experten einen durchgängigen<br />

Technologieüberblick und können<br />

daher immer auf die für den jeweiligen<br />

Kunden passendsten Ansätze setzen.<br />

Wir unterstützen unsere Kunden in Form<br />

von Consulting und Umsetzung in allen<br />

Bereichen der effizienten Software-Gestaltung<br />

und Embedded-Entwicklung. Zudem<br />

helfen wir unseren Kunden auch dabei<br />

State-of-the-Art Ansätze verfolgen zu<br />

können. So zum Beispiel die Virtualisierung<br />

bei der Embedded Entwicklung<br />

durch neuartige Entwicklungs-Pipelines.<br />

Bild: Keysight Technologies<br />

»Keysight deckt das<br />

Thema Cybersecurity<br />

sowohl für die Fahrzeugsoftware<br />

als auch für das<br />

Testen des Backends, das<br />

Over-the-Air (OTA)<br />

Software-Updates<br />

bereitstellt, ab.«<br />

Sven Kopacz, Director Software Defined Vehicle<br />

Test, Keysight Technologies<br />

Ruckriegel (Red Hat): Das softwaredefinierte<br />

Fahrzeug ist ein komplexes Thema,<br />

das viele Aspekte wie Fahrzeug-Onboard<br />

und -Offboard oder Cloud umfasst.<br />

Red Hat unterstützt OEMs hierbei auf<br />

vielfältige Weise, etwa mit einer Connected<br />

Vehicle Architecture als Fundament<br />

und Referenzarchitektur einer Automotive<br />

Cloud. Die Architektur basiert<br />

auf Red Hat OpenShift und verschiedenen<br />

Komponenten der Red Hat Application<br />

Services, die für eine Cloud-native Nutzung<br />

optimiert sind. Prinzipiell kann die<br />

Architektur damit als Grundlage einer Hybrid-Cloud-Umgebung<br />

für softwaredefinierte<br />

Fahrzeuge fungieren, die verschiedene<br />

Anwendungsfälle wie OTA-Bereitstellungen,<br />

das Fahrer-Monitoring oder KI<br />

und ML unterstützt.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Das<br />

Vehicle OS ist ein zentraler Baustein im<br />

softwaredefinierten Fahrzeug. Wie definieren<br />

Sie den Begriff Vehicle OS?<br />

Bodensohn (Aurora Labs): Der Begriff<br />

‚Vehicle OS‘ bezieht sich auf das zentrale<br />

Betriebssystem innerhalb eines SDV. Dieses<br />

lässt sich in die Software-Betriebsebene,<br />

einschließlich der Middleware, und<br />

in die Anwendungsebene, insbesondere<br />

die User Experience (UX), unterteilen. Eine<br />

branchenübergreifende Standardisierung<br />

der Middleware senkt die Entwicklungs-,<br />

Zertifizierungs- und Wartungskosten, was<br />

die Effizienz fördern würde. Auf der Anwendungsebene<br />

können sich die Hersteller<br />

durch eine einzigartige UX differenzieren.<br />

de Bono (Valeo): Ein Betriebssystem besteht<br />

aus mehreren Komponenten, Diensten<br />

und einer Zeitplanung, es ermöglicht<br />

die Ausführung diverser Anwendungen<br />

auf einer bestimmten HW. Die Aufgabe<br />

eines Betriebssystems für Fahrzeuge besteht<br />

darin, dafür zu sorgen, dass diese<br />

Anwendungen effizient und sicher laufen<br />

und dass wir diese Anwendungen während<br />

der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs<br />

aktualisieren können.<br />

Kopacz (Keysight Technologies): Vehicle<br />

OS (Operating System) ist ein Betriebssystem,<br />

das auf die speziellen Anforderungen<br />

im Fahrzeug ausgerichtet ist<br />

und Grundfunktionen für Applikationssoftware<br />

bereitstellt. Mit Vehicle OS wird<br />

eine einheitliche Software für wenige<br />

Zentralrechner geschaffen, die die unterschiedliche,<br />

teilweise proprietäre Software<br />

auf verteilten Steuergeräten (ECUs)<br />

ersetzt. Diese Software Plattform für die<br />

Auto-Elektronik stellt neue Funktionalitäten<br />

wie OTA-Updates und eine höhere Rechenleistung<br />

zur Verfügung.<br />

Legros (Here Technologies): Das Vehicle<br />

OS ist die Software-Integrationsplattform<br />

des Fahrzeugs. Dort laufen Sensorinformationen<br />

zusammen, die auch unsere<br />

Karten nutzen, um aktuelle und präzise<br />

Informationen über die Fahrzeugumgebung<br />

bereitzustellen. Über das Vehicle OS<br />

läuft auch die Vehicle2Vehicle- und die<br />

Vehicle2Infrastructure-Kommunikation.<br />

Und selbstverständlich nutzt das Betriebssystem<br />

die Kartendaten. Letztlich<br />

betrachten wir jede Karte wie einen weiteren<br />

Sensor. Wir sind der Ansicht, dass<br />

Location Intelligence ein zentraler Baustein<br />

eines wirklich guten Vehicle OS sein<br />

muss.<br />

Pollner (Cognizant Mobility): Wir sehen<br />

Vehicle OS als einen standardisierten<br />

Funktions- und Servicekatalog. Nur wenn<br />

fahrzeugübergreifend ein bestimmter<br />

Service gleichermaßen angeboten werden<br />

kann, dann ist das OS vergleichbar mit einer<br />

‚Vehicle-API‘. Die Vorteile liegen auf<br />

der Hand: Neue Service/Microservice lassen<br />

sich auf alle Fahrzeuge deployen ohne,<br />

dass eine komplexe, fehleranfällige,<br />

zeit- und kostenintensive Änderung in<br />

den Schichten darunter erfolgen muss.<br />

Ruckriegel (Red Hat): Ein zentrales<br />

Vehicle OS bringt mehr Flexibilität in das<br />

Software-Ökosystem der Automobilindustrie<br />

und ermöglicht es den Fahrzeugherstellern<br />

und ihren Partnern, sich auf<br />

innovative Anwendungen, Services und<br />

Funktionalitäten rund um das Auto der<br />

Zukunft zu fokussieren. Das heißt, ein<br />

standardisiertes Linux-Betriebssystem<br />

kann als eine leistungsfähige Basis für alle<br />

darüber liegenden spezifischen Soft-<br />

48 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


wareplattformen der OEMs fungieren, mit<br />

denen sie sich differenzieren können: vom<br />

Hersteller-Betriebssystem über die<br />

Middleware und Applikationen bis hin zu<br />

den Services.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie<br />

sehen die Sicherheitsbetrachtungen –<br />

Stichwort Cybersecurity – zu Softwaredefined<br />

Vehicles aus?<br />

Bodensohn (Aurora Labs): Die Sicherheit<br />

in SDVs ist aufgrund der Connectivity<br />

entscheidend. Die Beschränkung offener<br />

Ports, die Absicherung der einzelnen Ports<br />

und die Verschlüsselung von Softwareübertragungen<br />

verringern den unbefugten<br />

Zugriff. Ein Gleichgewicht zwischen<br />

Sicherheit und Connectivity ist wichtig,<br />

um die Vorteile der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-<br />

und Fahrzeug-zu-Infrastruktur-<br />

Kommunikation zu bewahren. Eine umfassende<br />

Cybersicherheitsstrategie ist unerlässlich<br />

und wird durch die UN-Regulation<br />

R.155 geregelt.<br />

Bild: Here Technologies<br />

»Das Vehicle OS ist die<br />

Software-Integrationsplattform<br />

des Fahrzeugs.<br />

Dort laufen Sensorinformationen<br />

zusammen, die<br />

auch unsere Karten<br />

nutzen, um aktuelle und<br />

präzise Informationen<br />

über die Fahrzeugum -<br />

gebung bereitzustellen.«<br />

Nicolas Legros, Director of Product Marketing<br />

Automotive, Here Technologies<br />

de Bono (Valeo): Für das SDV gilt der<br />

Grundsatz ‚Security by Design‘, wie er in<br />

internationalen Vorschriften wie der UN<br />

R155 gefordert wird. Der Entwurf sollte<br />

erweiterte Möglichkeiten für SW-Updates<br />

und -Upgrades beinhalten, mit Prozessen,<br />

die an ein höheres Änderungstempo angepasst<br />

sind. Die Regelung UN R156<br />

(OTA) bietet ein Mittel zur Gewährleistung<br />

der Instandhaltung für SDV. Als Zulieferer<br />

entwickeln wir unsere Produkte<br />

gemäß der UN R155-Vorschrift und der<br />

ISO/SAE 21434-Norm, um die Cybersicherheit<br />

sowohl der HW als auch der SW<br />

zu gewährleisten. Wir arbeiten eng mit<br />

den OEMs zusammen in puncto sichere<br />

Produkte als auch in puncto Fahrzeug-<br />

SW-Wartungsprogramme.<br />

Kopacz (Keysight Technologies):<br />

Cybersecurity ist für SDVs besonders<br />

wichtig, um kritische Ereignisse zu vermeiden:<br />

• Hacker stehlen Daten aus dem Auto<br />

(GPS-Standortinformationen, Kontakte,<br />

Zugriff auf interne Mikrofone und Kamera)<br />

• Hacker kontrollieren oder manipulieren<br />

Fahrzeugdaten (Sensordaten, ADAS-<br />

System, Alarmanlage, Kollisionsvermeidungssysteme).<br />

• Hacker greifen auf das Infotainmentsystem<br />

zu (Standort, Mikrofone, Kamera,<br />

WLAN-Verbindungen).<br />

• Hacker greifen auf ADAS/AV-System zu<br />

(führt zu datengesteuerten „schlechten“<br />

Entscheidungen beim autonomen<br />

Fahren)<br />

»Die Flexibilität durch SDV<br />

muss auch in den Security-<br />

Mechanismen aufgegriffen<br />

werden. Das heißt, alle Verbindungen<br />

und damit mögliche<br />

Angriffsvektoren ins Fahrzeug<br />

müssen abgesichert werden.«<br />

Bild: Cognizant Mobility<br />

Michael Pollner, Head of Marketing & Business Development, Cognizant Mobility<br />

Mit SDVs erfolgt eine permanente Aktualisierung<br />

bzw. Änderung der Software<br />

über den gesamten Fahrzeug-Lebenszyklus.<br />

Besonders herausfordernd sind sich<br />

ständig weiterentwickelnde Cyberbedrohungen.<br />

Dementsprechend muss die gesamte<br />

Fahrzeug-Software kontinuierlich<br />

auf neue Sicherheitslücken geprüft werden.<br />

Keysight bietet genau für diese Anforderungen<br />

eine umfangreiche Testlösung,<br />

mit der die gesamte Angriffsoberfläche,<br />

also alle Schnittstellen des Fahrzeugs<br />

– kabelgebundene Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerke<br />

wie CAN oder Automotive<br />

Ethernet oder drahtlose Verbindungen<br />

über WiFi, Bluetooth oder Mobilfunk-<br />

auf Cybersicherheit getestet werden<br />

können.<br />

Legros (Here Technologies): Mit nur<br />

wenigen ortsbezogenen Informationen<br />

lassen sich bereits Bewegungsprofile erstellen,<br />

die Rückschlüsse auf eine bestimmte<br />

Person zulassen. Deshalb ist es<br />

wichtig, Daten so zu bereinigen, dass keine<br />

Erkenntnisse über einzelne Personen<br />

mehr möglich sind. Das ist kein triviales<br />

Unterfangen. Auch Fahrzeuge müssen<br />

anonymisiert werden, um die Privatsphäre<br />

zu schützen. Die Notwendigkeit des Datenschutzes<br />

ergibt sich aus der Vernetzung<br />

der Software Defined Vehicles. Wir<br />

verfolgen daher einen Privacy-by-Design-<br />

Ansatz und setzen auf sichere Architekturen.<br />

Wir bieten unseren Kund:innen Location<br />

Intelligence und unser Geschäftsmodell<br />

ist, Privatsphäre in den Mittelpunkt<br />

zu stellen. Deswegen verkaufen wir auch<br />

keine persönlichen Daten oder lassen Tra-<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 49


TRENDS » Fahrzeugbau » Perspektiven<br />

cking zu. Darüber hinaus muss die Sicherheitsarchitektur<br />

von vernetzten Fahrzeugen<br />

und der Infrastruktur ständig<br />

weiterentwickelt werden.<br />

Pollner (Cognizant Mobility): Die<br />

Flexibilität durch SDV muss auch in den<br />

Security-Mechanismen aufgegriffen werden.<br />

Das heißt, alle Verbindungen und damit<br />

mögliche Angriffsvektoren ins Fahrzeug<br />

müssen abgesichert werden. So z.B.<br />

via Verschlüsselung, Authentifizierung<br />

und Signaturen (Echtheit neuer Softwarefragmente).<br />

Ein Monitoring muss<br />

etabliert werden, um kontinuierlich nach<br />

auffälligen Mustern zu suchen. Auch ganz<br />

banal klingende Anforderungen sind neu<br />

zu etablieren. So zum Beispiel Mechanismen,<br />

die immer klären, welcher exakte<br />

SW-Stand aller einzelnen Komponenten<br />

läuft, gerade auf dem Fahrzeug, welche<br />

Libraries werden aktuell genutzt und wo<br />

sind bei den verwendeten Libraries bspw.<br />

Schwachstellen bekannt geworden.<br />

Ruckriegel (Red Hat): Von entscheidender<br />

Bedeutung ist vor allem ein speziell<br />

für den Automotive-Bereich ausgelegtes<br />

Linux-Betriebssystem. Es muss folgende<br />

Anforderungen erfüllen: eine Workload-<br />

Orchestrierung, eine sichere Prozessisolierung,<br />

eine regelmäßige Aktualisierung<br />

und eine Zertifizierung für funktionale Sicherheit.<br />

Es gehört zu den Aufgabenschwerpunkten<br />

von Red Hat, die Entwicklung<br />

hierbei unter anderem in etlichen<br />

Gremien, Initiativen, Communities und<br />

Projektgruppen aktiv voranzutreiben.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Autos<br />

werden zunehmend zu Software Defined<br />

Vehicles und zu Computern auf Rädern.<br />

Welchen Nutzen haben Anwender, also<br />

FahrerInnen davon?<br />

Software Defined Vehicles sorgen für eine effizientere, sicherere und nachhaltige Mobilität.<br />

Bild: Red Hat<br />

»Moderne Autos bieten dem Kunden<br />

ein völlig neues Fahrerlebnis,<br />

von den bordeigenen Sicherheitsund<br />

Infotainment-Systemen bis hin<br />

zum Betrieb des Fahrzeugs selbst.«<br />

Harald Ruckriegel, Global Automotive Industry Lead, Red Hat<br />

Bild: Nataliia/stock.adobe.com<br />

Bodensohn (Aurora Labs): Die Entwicklung<br />

von Fahrzeugen zu softwaredefinierten<br />

Einheiten verändert die Nutzererfahrung<br />

grundlegend. Zuvor lag der Fokus<br />

auf dem Fahren, nun richtet er sich<br />

auf die Beifahrerrolle. Autos werden zu<br />

immersiven Umgebungen mit nahtlosen<br />

Software-Updates für neue Funktionen<br />

und Dienste. Die bereichsübergreifende<br />

Integration und die nahtlose Bereitstellung<br />

von Diensten stehen im Mittelpunkt.<br />

Diese Verlagerung von Problemlösung zur<br />

Verbesserung des Fahrerlebnisses erfordert<br />

eine neue Denkweise.<br />

de Bono (Valeo): Der größte Vorteil ist,<br />

dass ein SDV ein Fahrzeug ist, das sich mit<br />

dem Besitzer weiterentwickeln kann, je<br />

nachdem wie sich dessen Bedürfnisse im<br />

Laufe der Lebensdauer des Fahrzeugs verändern.<br />

Die einzige Einschränkung ist die<br />

Fahrzeug HW. Wenn Sie z. B. in der Stadt<br />

leben, ist die Standardbeleuchtung Ihres<br />

Fahrzeugs vielleicht ausreichend, aber<br />

wenn Sie aufs Land ziehen und oft im<br />

Dunkeln auf Landstraßen fahren, möchten<br />

Sie vielleicht mehr Leistung und intelligentere<br />

Beleuchtung hinzufügen. Oder<br />

Sie möchten in den Urlaub fahren und<br />

wünschen sich mehr Leistung von Ihrem<br />

Elektromotor.<br />

Kopacz (Keysight Technologies): SDVs<br />

bieten gesteigerten Komfort und höhere<br />

Sicherheit durch vernetzte Datennutzung<br />

(connected vehicle) und erweiterte Software<br />

Funktionen (ADAS bzw. AV). Darüber<br />

hinaus können Funktionen, die unabhängig<br />

von der verbauten Hardware sind,<br />

mittels OTA-Updates kontinuierlich aktualisiert<br />

werden. Und nicht zuletzt profitieren<br />

die Autofahrenden von einer höheren<br />

Flexibilität auch noch nach dem Fahrzeugkauf<br />

durch Aktivierung von erweiterten<br />

Leistungs-, Sicherheits- und Komfortfunktionen.<br />

Legros (Here Technologies): Das Software<br />

Defined Vehicle ist kein Selbstzweck.<br />

Vernetzte und softwarebasierte<br />

Anwendungen sollen für mehr Komfort<br />

und Sicherheit sorgen und das Fahrerlebnis<br />

angenehmer gestalten. Der Lebenszy-<br />

50 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


klus einzelner Anwendungen lässt sich<br />

leichter managen und es lassen sich neue<br />

Features und Funktionalitäten hinzufügen,<br />

aus denen Fahrer:innen auswählen können<br />

und die natürlich auch den OEMs helfen,<br />

sich vom Wettbewerb abzugrenzen.<br />

Pollner (Cognizant Mobility): Ein konkreter<br />

Nutzen für den Endkunden kann<br />

ein offeneres Ökosysteme sein, als wir es<br />

heute kennen. Fremd-Apps und Microservices<br />

werden nutzbar. Der größte Nutzen<br />

besteht aber sicher in der<br />

Möglichkeit das Fahrzeug<br />

über einen deutlich längeren<br />

Zeitraum up-to-date<br />

halten und immer neue<br />

Funktionen nutzen zu können<br />

ohne das Fahrzeug<br />

wechseln zu müssen. Dies<br />

hat enormen Impact auf die<br />

Nachhaltigkeit von Fahrzeugen,<br />

denn das Auto mit der<br />

besten CO2 Bilanz ist das<br />

Auto, das nicht neu gekauft<br />

werden muss.<br />

Ruckriegel (Red Hat):<br />

Moderne Autos bieten dem<br />

Kunden ein völlig neues<br />

Fahrerlebnis, von den bordeigenen<br />

Sicherheits- und<br />

Infotainment-Systemen bis<br />

hin zum Betrieb des Fahrzeugs<br />

selbst. Ein Softwaredefined<br />

Vehicle unterstützt<br />

zum Beispiel die Umsetzung<br />

neuer Dienstleistungen wie<br />

Feature as a Service, die<br />

Fahrzeugnutzern eine einfache<br />

Freischaltung zusätzlicher<br />

Leistungsmerkmale ermöglicht.<br />

Entwickelt sich<br />

das traditionelle Auto hin zu<br />

einem intelligenten, vernetzten<br />

und softwaredefinierten<br />

Fahrzeug, kann es<br />

als intelligenter Knotenpunkt<br />

und Teil eines breiten<br />

Ökosystems fungieren. Es<br />

wird so letztlich auch die<br />

Basis innovativer Mobilitätskonzepte<br />

wie Car-asa-Service,<br />

Mobility-asa-Service<br />

oder Smart City sein. Für den<br />

Autokäufer der Zukunft bedeutet das,<br />

dass er ein Fahrzeug erhält, das Konnektivität,<br />

Personalisierung und Sicherheit bietet.<br />

www.auroralabs.com/de<br />

https://cognizant-mobility.com<br />

www.here.com<br />

www.keysight.com/de/de<br />

www.redhat.com/de<br />

www.valeo.com/de<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zum<br />

Thema Software Defined<br />

Vehicles (engl.):<br />

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TRENDS » Fahrzeugbau<br />

Im Gespräch: Dr. Andreas Heinrich, Group President Valeo Germany<br />

„Jede Wärme, die man in ein Fahrzeug<br />

steckt, zieht Energie aus der Batterie“<br />

Ein intelligentes Thermomanagement ist für die Leistung und Nachhaltigkeit von Elektrofahrzeugen von<br />

entscheidender Bedeutung. Valeo ist weltweit führend in der Kühlung von Batteriezellen und nutzt dieses<br />

Know-how, um eine integrierte, leistungsstarke Kühlung anzubieten für verschiedene wichtige Komponenten<br />

im Auto. Im Gespräch mit <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation erläutert Dr. Andreas Heinrich, Group<br />

President Valeo Germany, welche Vorteile sich daraus ergeben.<br />

Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Valeo<br />

bietet intelligente thermische Systeme<br />

zur Thermosteuerung der Batterie, der<br />

Klimaanlage, der Wärmepumpen sowie<br />

der Komfort- und Heizsysteme mit geringem<br />

Energieverbrauch. Können Sie<br />

erklären, welche Vorteile Anwender dadurch<br />

haben?<br />

Andreas Heinrich: In der Vergangenheit<br />

hatten wir Fahrzeuge mit einer klassischen<br />

Architektur mit Verbrennungsmotor.<br />

Es war genügend Wärme beziehungsweise<br />

Leistung vorhanden, um mit der<br />

Abwärme zu heizen oder einen Kompressor<br />

zu betreiben, um zu kühlen. Das heißt,<br />

die Klimatisierung für den Innenraum war<br />

relativ einfach umzusetzen und hat sowohl<br />

im Sommer als auch im Winter gut<br />

funktioniert. Der Motor selbst musste<br />

zwar gekühlt werden, aber das hatte<br />

nicht viel mit der Leistungsfähigkeit zu<br />

tun. Mit dem Umstieg auf die Elektromobilität<br />

gewinnt das Thema Thermomanagement<br />

eine komplett andere Größenordnung.<br />

Das heißt, auf der einen Seite haben<br />

Sie immer noch den Komfortanspruch<br />

der Fahrzeuginsassen – im<br />

Sommer wollen sie es kalt haben<br />

und im Winter warm. Sie haben<br />

auf der anderen Seite aber<br />

auch die Notwendigkeit, die<br />

Batterie heizen beziehungsweise<br />

kühlen zu müssen, weil<br />

diese nur bei einer gewissen<br />

Temperatur vernünftig funktioniert.<br />

Diese Temperatur liegt zwi-<br />

schen 25 bis 35 °C. Wenn es<br />

wesentlich kälter ist, verliert<br />

die Batterie an Kapazität und<br />

man kann sie nicht laden,<br />

wenn es wesentlich wärmer<br />

ist, dann besteht das Risiko einer<br />

Überhitzung. Was wir jetzt<br />

machen, ist uns zu fragen: Was muss<br />

man denn tun, um auf der einen Seite die<br />

Komfortfunktionen für die Insassen zu<br />

gewährleisten und auf der anderen Seite<br />

die Batterie zu temperieren, damit sie in<br />

Temperaturbereichen arbeitet, in denen<br />

sie ihre Leistung effektiv nutzt? Und dazu<br />

muss man sagen: Jede Wärme, die man in<br />

ein Fahrzeug steckt, zieht Energie aus der<br />

Batterie. Die Batteriekapazität will man<br />

aber zum Fahren haben und nicht dazu,<br />

das Fahrzeug zu klimatisieren. Daher entwickelt<br />

und baut Valeo Thermomanagement-Systeme,<br />

um mit möglichst wenig<br />

Energie die Fahrzeugsysteme in einem<br />

bestimmten Temperaturbereich halten zu<br />

können. Klassisches Beispiel ist die Wärmepumpe:<br />

Wenn Sie ein relativ kaltes<br />

Bild: Valeo<br />

Fahrzeug haben, kann<br />

man mithilfe einer<br />

Wärmepumpe gegenüber<br />

einem klassischen<br />

Hochvoltheizer<br />

ungefähr zwei Drittel<br />

Energie sparen. Das ist<br />

sehr wichtig, weil man damit<br />

bei einer Fahrzeugtemperatur von -7 °C<br />

die Reichweite gegenüber klassischen Lösungen<br />

um etwa 35 bis 40 km erhöhen<br />

kann, bei einer Batteriekapazität von 60<br />

bis 65 kWh.<br />

IM INTERVIEW<br />

Dr. Andreas Heinrich,<br />

Group President<br />

Valeo Germany<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Können<br />

Sie die gleichen Thermomanagement-Systeme<br />

für Verbrenner und für<br />

Elektrofahrzeuge einsetzen oder gibt es<br />

technische Unterschiede?<br />

Heinrich: Technisch gesehen kann man<br />

gewisse Komponenten übernehmen. Zum<br />

Beispiel wenn sie ein klassisches<br />

1-2-3-4-System haben, dann kann man sicherlich<br />

Kondensatoren und auch Wärme-<br />

»Valeo ist in allen großen Fahrzeugplattformen,<br />

in verschiedenen<br />

Architekturen, in der<br />

Batteriekühlung vertreten.«<br />

Dr. Andreas Heinrich, Group President Valeo Germany<br />

52 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


tauscher übernehmen. Was man zum Beispiel<br />

nicht übernehmen kann, ist der Kompressor.<br />

Der Kompressor wird klassischerweise<br />

beim Verbrenner über einen Riemen<br />

angetrieben. Und beim E-Fahrzeug müssen<br />

Sie den Kompressor über den Elektromotor<br />

antreiben. Dazu kommen Themen wie Zusatzheizer<br />

(High Voltage Coolant Heaters),<br />

mit denen man Flüssigkeit heizen kann.<br />

Diese Geräte waren im Verbrenner nicht<br />

notwendig, weil der Kühlkreislauf über die<br />

Abwärme des Motors geheizt wurde. Das<br />

heißt, die Architektur verändert sich schon:<br />

Im ersten Schritt muss man die Komponenten,<br />

die nicht mehr vom Motor angetrieben<br />

werden können, ersetzen. Und im zweiten<br />

Schritt geht es dann hin zum Thema Wärmepumpe.<br />

Das bedeutet, da sind zusätzliche<br />

Komponenten nötig, um Energie aus<br />

der Umgebungsluft herauszuziehen, zusätzliche<br />

Ventile, zusätzliche Wärmetauscher<br />

etc. Diese Komponenten sind komplett<br />

neu für Elektrofahrzeuge. Also das<br />

System wird komplexer und es ist schwieriger<br />

zu managen, es gibt mehr Betriebszustände<br />

und das muss man gut über die<br />

Softwareauslegung abdecken, um die Betriebspunkte<br />

richtig zu treffen.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Valeo<br />

betrachtet sich selbst als weltweit führend<br />

in der Kühlung von Batteriezellen.<br />

Wie begründen Sie diese Aussage?<br />

Heinrich: Wir haben uns mit dem Thema<br />

schon seit einigen Jahren auseinandergesetzt<br />

und unseren Kunden bei den ersten<br />

Elektrofahrzeugen mit Batteriekühlungen<br />

beliefert. Unsere Technologie haben wir<br />

kontinuierlich ausgebaut und an die jeweiligen<br />

Bedarfe angepasst. Heute ist Valeo<br />

in allen großen Fahrzeugplattformen,<br />

in verschiedenen Architekturen, in der<br />

Batteriekühlung vertreten. Valeo zählt in<br />

der Tat zu den weltweit führenden Playern<br />

auf diesem Markt und hat einen entsprechenden<br />

Marktanteil in diesem Bereich.<br />

Die Valeo-Innovationen werden von<br />

unseren Kunden sehr gut angenommen.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Spielt<br />

im Bereich der Thermomanagementsysteme<br />

auch die neue Software Valeo<br />

anSWer eine Rolle?<br />

Bild: Valeo<br />

Ein intelligentes Wärmemanagement ist für die Leistung und Nachhaltigkeit von E-Fahrzeugen<br />

von entscheidender Bedeutung. Valeos Vision des Wärmesystems von morgen bringt weniger<br />

Gewicht, bessere Leistung und reduziert gleichzeitig den CO 2 -Fußabdruck.<br />

Heinrich: Indirekt schon. Christophe<br />

Périllat, der CEO von Valeo, hat ja gesagt,<br />

dass man heutzutage von verteilten Systemen<br />

– unabhängig von einem Thermomanagementsystem<br />

– immer mehr zu zentralisierten<br />

Systemen geht. Das heißt, die Rechenpower<br />

wird in Zentral-Einheiten zusammengefasst.<br />

Was bedeutet das für die<br />

Klimatisierung? Natürlich ist für die Steuerung<br />

der Klimaanlage eine Software zuständig.<br />

Früher war diese Software klassisch<br />

im Bedienteil, das jeder im Auto hatte,<br />

dieser Softwareanteil wandert nun in<br />

den Zentralrechner. Das ist ein Bereich, wo<br />

wir partizipieren können. Der zweite Bereich<br />

ist vielleicht nicht ganz so offensichtlich:<br />

Wir partizipieren auch, wenn Sie eine<br />

Elektronikkomponente haben, wie einen<br />

Zentralrechner, der Wärme abgibt. Valeo<br />

entwickelt aufgrund seines Know-hows in<br />

der Klimatisierung Lösungen, um die Zentralrechner<br />

zu kühlen und hat diese Lösungen<br />

auch schon beim Kunden. Damit passt<br />

das in die Strategie von Valeo, denn das eine<br />

funktioniert nicht ohne das andere.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Sie sagen,<br />

dass es kein Elektrofahrzeug ohne angepasste<br />

thermische Systeme geben wird. Was<br />

bedeutet das technisch gesehen genau?<br />

Heinrich: Wir haben vorhin über Effizienz<br />

gesprochen. Wenn man die Elektrofahrzeuge<br />

anschaut, so sind die Antriebsmotoren<br />

bereits sehr effizient. Die Batteriekapazität<br />

ist aufgrund von Fahrzeuggröße,<br />

Gewicht und Kosten jedoch limitiert.<br />

Ziel ist es, die Architektur und die<br />

Auslegung der Komponenten im Thermomanagement<br />

so zu gestalten, dass bei minimalem<br />

Energieaufwand für den Komfort<br />

der Insassen gesorgt ist, und dies<br />

dann auf jedes Fahrzeug passt. Schlussendlich<br />

bedeutet jede Kilowattstunde, die<br />

mehr zum Fahren zur Verfügung steht,<br />

mehr Reichweite. Und deswegen ist das<br />

Thema Thermomanagement so wichtig.<br />

www.valeo.com<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zu den<br />

Thermomanagement-Systemen<br />

von Valeo (engl.):<br />

hier.pro/c613G<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 53


TRENDS » Fahrzeugbau<br />

Vernetzte Fahrzeugdienste von WirelessCar verändern die Spielregeln der Mobilität<br />

„Mit Softwareupdates lässt sich<br />

der Auto-Lifecycle managen“<br />

IM INTERVIEW<br />

Theo-Han Jansen,<br />

VP Strategy & Product<br />

WirelessCar unterstützt als Technologie-Partner zahlreiche Automobilhersteller dabei, digitale<br />

und vernetzte Fahrzeugdienste in ihre Hardware zu integrieren und selbst Software<br />

Management, WirelessCar<br />

Defined Vehicles anzubieten. Im Gespräch mit <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation erklärt Theo-<br />

Han Jansen, Vice President Strategy & Product Management bei WirelessCar, wie solche Fahrzeugdienste<br />

die Spielregeln der Mobilität von Grund auf verändern können.<br />

Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation:<br />

Sie bieten Services im Bereich<br />

Connected-Car-Services an.<br />

Um welche Lösungen handelt<br />

es sich hierbei?<br />

Theo-Han Jansen: Was<br />

heute passiert in der Automobilwelt,<br />

ist eine große Verschiebung<br />

der bisherigen Parameter.<br />

Es gibt eine Evolution, die<br />

hauptsächlich durch vier Aspekte getrieben<br />

wird. Das autonome Fahren sowie<br />

Shared Mobility beziehungsweise andere<br />

innovative Formen von Mobilität werden<br />

mehr und mehr Realität. Der dritte Aspekt<br />

ist die Reduzierung von Abgasemissionen<br />

und viertens ist unsere Realität als Konsumenten,<br />

als Personen, zunehmend digital<br />

und vernetzt. Diese vier Punkte führen<br />

dazu, dass sich das Leben in und um das<br />

Auto ändert. Wir als Kunden erwarten,<br />

dass das alles nahtlos ineinander übergeht<br />

und damit zu einem besonderen<br />

Konsumentenerlebnis führt. Vernetzung<br />

ist der Enabler für alle vier genannten Aspekte,<br />

denn ohne Vernetzung gibt es kein<br />

autonomes Fahren, keine Shared Mobility.<br />

Und auch das digitale Erlebnis des Konsumenten<br />

benötigt Vernetzung. Und das ist,<br />

was WirelessCar tut. Wir versuchen Lösungen<br />

in diesen vier Bereichen möglich<br />

zu machen, das heißt, wir befinden uns in<br />

der Mitte zwischen der digitalen, vernetzten<br />

Erfahrung und dem Auto, in dem das<br />

alles stattfindet: Egal, ob es die Verwen-<br />

Bild: WirelessCar<br />

dung eines Elektrofahrzeugs ist, oder Informationen<br />

bezüglich der Route zur<br />

nächsten Ladestation sind. Das sind alles<br />

Erfahrungen für den Nutzer, die ohne<br />

Connectivity nicht möglich sind. Wir bekommen<br />

die Daten aus den Fahrzeugen,<br />

von den OEMs, mit denen wir zusammenarbeiten.<br />

Wir verarbeiten diese Daten und<br />

bereiten bestimmte Datenformate und<br />

Datenpakete vor, damit Car-Sharing<br />

stattfinden kann, damit ein Fahrerassistenzsystem<br />

aktiviert oder verbessert werden<br />

kann. Diesen Service bieten wir momentan<br />

für fünfzehn Automobilbrands<br />

an, in mehr als 100 Ländern und vernetzen<br />

über 12 Mio. Fahrzeuge. Wir sorgen<br />

dafür, dass in diesen vernetzten Fahrzeugen<br />

auch alles funktioniert. Wenn es Probleme<br />

gibt, sorgen unsere Serviceteams<br />

24/7 dafür, dass diese – gegebenenfalls<br />

zusammen mit dem Autohersteller – gelöst<br />

werden.<br />

»Da Connected Car Services für<br />

den Endnutzer noch relativ neu<br />

sind, sind die Nutzer das Verwenden<br />

ihrer Daten weniger<br />

gewohnt als bei anderen digitalen<br />

Diensten.«<br />

Theo-Han Jansen, VP Strategy & Product Management,<br />

WirelessCar<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Gibt<br />

es hinsichtlich der Akzeptanz vernetzter<br />

Systeme oder Apps Unterschiede in den<br />

verschiedenen Ländern oder Kontinenten,<br />

in denen Sie Ihre Services anbieten?<br />

Jansen: Ja, denn die Anforderungen bezüglich<br />

des Datenschutzes sind verschieden.<br />

Es gibt die Datenschutz-Grundverordnung<br />

(DSGVO) in Europa, in den USA<br />

andere Anforderungen, in China wieder<br />

andere. Da wir mit OEMs in all diesen Regionen<br />

zusammenarbeiten, sind wir verpflichtet,<br />

unsere Lösungen so aufzubauen,<br />

dass sie alle Anforderungen der unterschiedlichen<br />

Länder beziehungsweise Regionen<br />

erfüllen. Dazu kommen noch die<br />

gesetzlichen Umweltanforderungen, die<br />

besonders in Europa und China sehr hoch<br />

sind. Das treibt die Entwicklung hin zu<br />

nachhaltigen Lösungen und Elektromobilität.<br />

In den USA war es bisher anderes,<br />

54 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Bild: metamorworks/stock.adobe.com<br />

Die spannende Frage im Zusammenhang mit Connected Cars ist, von welchen vernetzten Diensten im Fahrzeug Nutzer schon jetzt und in Zukunft profitieren<br />

und wie Software-Dienste für eine effizientere, sicherere und nachhaltige Mobilität sorgen?<br />

denn es gab keine Akzeptanz für Elektromobilität,<br />

allerdings hat die US-Regierung<br />

Anfang 2023 mit dem „Inflation<br />

Reduction Act“ ein Klimaschutzpaket auf<br />

den Weg gebracht. Dort erwarten wir ein<br />

starkes Wachstum. Der dritte Grund für<br />

Unterschiede ist der Endkunde. Das heißt,<br />

die Konsumenten in China haben andere<br />

Erwartungen an das „Fahrzeug-Erlebnis“<br />

als die Europäer oder US-Amerikaner, und<br />

es gibt in China andere Ökosysteme im digitalen<br />

Konsumentenbereich als in den<br />

USA und Europa. Das erzeugt unterschiedliche<br />

Anforderungen und Erwartungen.<br />

Für OEMs ist es eine Herausforderung,<br />

diese Anforderungen ohne zu großen Aufwand<br />

abzudecken. Wir leben heute in einer<br />

Welt, in der die Leute gewohnt sind,<br />

digitale Dienste zu nutzen, und es für viele<br />

kein Problem ist, dass ihre Daten anderweitig<br />

genutzt werden. Da Connected Car<br />

Services für den Endnutzer noch relativ<br />

neu sind, sind die Nutzer das Verwenden<br />

ihrer Daten weniger gewohnt als bei anderen<br />

digitalen Diensten. Insgesamt ist<br />

das ein schwieriges Thema, weil viele Leute<br />

nervös werden, wenn Unternehmen Daten<br />

aus dem Auto vernetzen wollen. Aber<br />

gleichzeitig haben dieselben Leute ein<br />

Streaming-Abonnement und Social-Media-Profile,<br />

wo sehr viel mehr Daten verwendet<br />

werden, zugunsten von Third-Party-Unternehmen.<br />

Letztendlich ist das eine<br />

Frage der Zeit und der sich ändernden<br />

Kultur. Aber je mehr wir uns an dieses<br />

User-Erlebnis und die damit verbundenen<br />

Erfahrungen gewöhnen, desto mehr wird<br />

die Akzeptanz auch im Fahrzeug steigen.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Autos<br />

werden zunehmend zu Software Defined<br />

Vehicles und zu Computern auf Rädern.<br />

Welchen Nutzen haben Anwender, also<br />

FahrerInnen davon?<br />

Jansen: Das ist eine gute Frage, denn die<br />

Industrie beschäftigt sich in Bezug auf<br />

Software Defined Vehicles hauptsächlich<br />

mit der technologischen Ebene. Die Frage<br />

nach Wertschöpfung wird bisher wenig<br />

berücksichtigt. Viele Kunden der Automobilhersteller<br />

profitieren von der technologischen<br />

Evolution und davon, dass es mehr<br />

Software im Fahrzeug gibt. Beispiele sind<br />

Fahrzeugsysteme, bei Verbrennern die Reduzierung<br />

der Abgasemissionen oder bei<br />

Elektroautos das Batteriemanagement,<br />

etc. Das ist im Interesse der OEMs und der<br />

Kunden. Zudem haben Fahrzeuge immer<br />

mehr Sensoren, wodurch immer mehr Daten<br />

erzeugt werden, die auch gemanaget<br />

werden müssen. Dafür benötigt man leistungsfähige<br />

Software. Es gibt Funktionen,<br />

die man mittels Software an Bord eines<br />

Fahrzeugs realisieren kann. Andere Features<br />

wiederum kann man nicht On Board<br />

realisieren – und dafür benötigt man Vernetzung.<br />

Aus Sicht des Kunden gibt es<br />

noch nicht genügend Features, die echten<br />

Mehrwert für die Kunden schaffen. Das ist<br />

auch die große Herausforderung für Automobilhersteller,<br />

die ein Business Model finden<br />

müssen, um die Investitionen für die<br />

Entwicklung der Features abzudecken. Ein<br />

Beispiel: Das Auto ist mit Matrix-Scheinwerfern<br />

ausgestattet, die auf zwei unterschiedliche<br />

Weisen blinken. Zahle ich als<br />

Kunde einen Aufpreis, dann werden in der<br />

Software weitere Blinkvarianten freigeschaltet.<br />

Das nennt man Feature-on-Demand<br />

oder Function-on-Demand. Kunden,<br />

denen solche Features gefallen, sind auch<br />

bereit dafür zu zahlen. Diesbezüglich ist<br />

die Herausforderung, herauszufinden, was<br />

dem Kunden gefällt und was er gern für<br />

sein Auto haben möchte. Wir sprechen hier<br />

über Willingness to Pay.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 55


TRENDS » Fahrzeugbau<br />

Viele Autohersteller setzen auf WirelessCar als Technologie-Partner,<br />

um digitale und vernetzte Fahrzeugdienste in ihre Hardware zu integrieren<br />

und selbst Software Defined Vehicles anzubieten.<br />

Bild: Limitless Visions/stock.adobe.com<br />

Der letzte Punkt, von dem sowohl der OEM<br />

als auch der Kunde profitieren, ist das Life<br />

Cycle Management. Während der Auto-<br />

Lebenszeit kann der Hersteller die Software<br />

im Auto mithilfe von Connectivity<br />

regelmäßig updaten – ähnlich wie wir das<br />

von Rechnern oder Smartphones kennen.<br />

Dadurch hat der Autobesitzer den Vorteil,<br />

dass er immer aktuelle Features im Fahrzeug<br />

hat, auch wenn es zwei oder drei<br />

Jahre alt ist. Das Auto ist so immer auf<br />

dem aktuellen Stand der Technik. Gleichzeitig<br />

trägt dies zur Werterhaltung des<br />

Fahrzeugs bei. Es gibt unterschiedliche<br />

Bereiche, in denen zusätzliche technische<br />

Features sinnvoll sind, doch über den Nutzen<br />

für die Fahrer und Fahrerinnen wird<br />

nach wie vor wenig diskutiert. Ich denke,<br />

die Industrie sollte gemeinsam mehr über<br />

den Wert solcher Lösungen sprechen.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation: Wie<br />

unterstützt WirelessCar die Automobilhersteller<br />

konkret beim Thema Connect-<br />

Car-Services?<br />

Jansen: Ich habe bereits angedeutet, wie<br />

sich die automobile Welt verändert. Dadurch<br />

ist es auch für die Industrie wichtig,<br />

sich ständig zu verändern und an die<br />

neue Realität anzupassen. Autohersteller<br />

müssen sich jetzt fragen, welche Technologie-Bausteine<br />

dieser neuen Evolutionsstufe<br />

sie eigenständig beherrschen beziehungsweise<br />

entwickeln müssen und bei<br />

welchen Bausteinen das keinen Sinn<br />

macht. Da geht es darum, markenspezifische<br />

Services zu identifizieren, mit denen<br />

sich eine Marke von den Wettbewerbern<br />

unterscheiden kann. Andere Aspekte sind<br />

nicht so wichtig, weil sich die Marke damit<br />

nicht von anderen Herstellern unterscheiden<br />

kann. Für WirelessCar als Unternehmen<br />

heißt das, dass wir versuchen, die<br />

besten auf dem Markt im Bereich ‚nondifferentiating<br />

content‘ zu sein – also jene<br />

Bausteine, die die Automobilhersteller<br />

nicht selbst entwickeln. Das bieten wir<br />

weltweit zu einem akzeptablen Kostenaufwand<br />

an. Dazu kommt das Thema Modularität.<br />

OEMs müssen ihr Geschäft<br />

technisch und kaufmännisch so aufbauen,<br />

dass sie es modular anbieten können.<br />

Wenn ein Automobilhersteller einige Servicebausteine<br />

selbst entwickelt, andere<br />

von Partnern zukauft und weitere von<br />

WirelessCar nutzen will, sind wir entsprechend<br />

aufgestellt. Unsere Lösungen sind<br />

so aufgebaut, dass wir modular einzelne<br />

Technologie-Bausteine anbieten können<br />

– und zwar als einer von wenigen Partnern<br />

auf der ganzen Welt. Es gibt derzeit<br />

nicht viele Anbieter, die diese Fähigkeit<br />

und Erfahrung haben. Auf der anderen<br />

Seite stehen durch WirelessCar entwickelte<br />

Innovationen, die die Autohersteller<br />

dabei unterstützen, sich vom Wettbewerb<br />

zu unterscheiden. In diesem Bereich<br />

sind wir sehr aktiv. Bestimmte Bausteine<br />

haben wir bereits im Portfolio und es gibt<br />

auch Interesse von Autoherstellern. Als<br />

Partner der Automobilindustrie ist es für<br />

uns wichtig, die richtige Mischung zu finden.<br />

Die Hersteller brauchen den Dialog,<br />

zum Beispiel in China oder in Europa. Wir<br />

erklären den OEM, welche Anforderungen<br />

es in den jeweiligen Regionen gibt und<br />

berichten über unsere diesbezüglichen<br />

Erfahrungen mit den jeweiligen Herstellern.<br />

Diese professionelle Beratungsdienstleistung<br />

gehört auch dazu und da<br />

bringen wir sehr viel Erfahrung mit. Und<br />

das hilft uns, unsere Position zu behaupten<br />

und auch zukünftig zu verstärken.<br />

www.wirelesscar.com/de/<br />

INFO<br />

Mehr Informationen zum<br />

Thema vernetzte Fahrzeugdienste<br />

von WirelessCar:<br />

hier.pro/HFyLA<br />

56 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024


Wir<br />

präsentieren<br />

Ihnen<br />

PARTNER der<br />

Industrie<br />

DAS<br />

FIRMENVERZEICHNIS<br />

industrie.de/firmenverzeichnis<br />

Visitenkarten helfen schnell,<br />

passende Produkte/Lösungen oder<br />

Informationen zu Unternehmen<br />

in der jeweiligen Branche zu finden.<br />

FLUIDTECH<br />

MASCHINENELEMENTE<br />

SENSORIK<br />

RCT® Reichelt Chemietechnik GmbH + Co.<br />

www.rct-online.de<br />

Reichelt Chemietechnik steht für das Prinzip<br />

„Angebot und Vertrieb der kleinen Quantität“ gepaart<br />

mit einer viele Bereiche umfassenden Produktvielfalt<br />

und einem hohen technischen Beratungsservice.<br />

Das Angebot von Reichelt Chemietechnik umfasst<br />

ca. 80 000 Artikel, die aus den Bereichen Schlauchtechnik,<br />

Verbindungselemente, Durchflusstechnik,<br />

Labor technik, Halbzeuge, Befestigungselemente,<br />

Filtration und Antriebstechnik stammen.<br />

Reichelt Chemietechnik GmbH + Co.<br />

Englerstraße 18, 69126 Heidelberg<br />

Tel. 0 62 21/3 12 50, info@rct-online.de<br />

Smalley Europa<br />

www. smalley.com/de<br />

Das vor mehr als 50 Jahren gegründete Unternehmen<br />

Smalley Steel Ring Company ist zum Weltmarktführer<br />

bei der Fertigung und Entwicklung von Spirolox<br />

Sicherungsringen, Schnappringen mit einheitlichem<br />

Querschnitt und Wellenfedern geworden. Smalley hat<br />

mit der Einführung modernster Produkte die Messlatte<br />

vorgegeben und wird alles dafür tun, dass seine<br />

Innovationen den Weg in die Zukunft auch weiterhin<br />

aufzeigen.<br />

Schönbuch Sensor GmbH & Co. KG<br />

www.schoenbuch-sensor.de<br />

Schönbuch Sensor bietet ein breites Standardprogramm<br />

an industrieller Sensorik im Bereich von induktiven<br />

und optischen Schaltersystemen, Lichtschranken,<br />

Lichtgittern mit entsprechendem Zubehör sowie<br />

Kabeldosen und Netzteilen.<br />

Der Schwerpunkt liegt auf applikationsspezifischen<br />

Lösungen, die in Zusammenarbeit mit den Kunden<br />

realisiert werden.<br />

Sonderapplikationen realisieren wir nach individuellen<br />

Kundenwünschen. Anfertigungen auch in Kleinserien<br />

möglich! Das Unternehmen ist nach DIN ISO<br />

90<strong>01</strong>:2<strong>01</strong>5 zertifiziert.<br />

STECKVERBINDER<br />

VERBINDUNGSTECHNIK<br />

www.industrie.de<br />

Stäubli Electrical Connectors GmbH<br />

www.staubli.com<br />

Stäubli entwickelt elektrische Verbindungslösungen<br />

für industrielle Anwendungen in Branchen wie erneuerbare<br />

Energien, Automatisierungstechnik, Energieübertragung,<br />

Bahnindustrie, Schweißautomatisierung,<br />

Prüf- und Messtechnik, Medizintechnik und E-Mobility.<br />

Das umfangreiche Angebot an standardisierten und<br />

kundenspezifischen Steckverbindern zeichnet sich<br />

durch Langlebigkeit, Effizienz und hohe Leistung aus.<br />

Komplettlösungen inklusive Kabelkonfektionierung<br />

reduzieren die Montagekosten und vereinfachen die<br />

Logistik.<br />

Stäubli – Steckverbinderlösungen, die Unternehmen<br />

voranbringen.<br />

Ferdinand Gross GmbH & Co. KG<br />

www.schrauben-gross.de<br />

Ferdinand Gross ist Spezialist für Verbindungstechnik<br />

und C-Teile-Management und bietet Kunden und<br />

Partnern aus der Industrie maßgeschneiderte Dienstleistungen.<br />

Unser Sortiment reicht von Verbindungselementen<br />

über Werkzeuge bis zu Sonder anfertigungen.<br />

Wir sorgen für schnellste Verfügbarkeit von über<br />

107 000 Artikeln. Im Bereich C-Teile-Management<br />

bietet Ferdinand Gross kunden spezifische Lösungen<br />

zur Senkung Ihrer Beschaffungs kosten um bis zu 70 %.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 57


INSERENTENVERZEICHNIS<br />

IMPRESSUM<br />

Easyfairs GmbH Büro Stuttgart, Stuttgart 37<br />

ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH, Bietigheim-Bissingen 5<br />

Franke GmbH, Aalen 9<br />

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

Automation<br />

Ferdinand Gross GmbH & Co KG, Leinfelden-Echterdingen 57<br />

Höhl & Westhoff GmbH, Wuppertal 17<br />

Maxon Motor GmbH, Sexau 2<br />

Metrofunkkabel-Union GmbH, Berlin 59<br />

MICRO-EPSILON-MESS- TECHNIK GmbH & Co. KG, Ortenburg 3<br />

Oswald Elektromotoren GmbH, Miltenberg 7<br />

RCT Reichelt Chemietechnik GmbH + Co., Heidelberg 17, 57<br />

Schönbuch Sensor GmbH & Co. KG, Bad Teinach-Zavelstein 57<br />

Sieb & Meyer AG, Lüneburg 23<br />

Smalley Steel Ring Company, US-Lake Zurich 57<br />

Stabilus GmbH, Koblenz 51<br />

Stäubli Electrical Connectors GmbH, Weil am Rhein 57<br />

STROBL GmbH, Ilsfeld 26<br />

VORSCHAU<br />

TITELSTORY<br />

Der Markt fahrerloser mobiler<br />

Transportroboter (AMR) boomt.<br />

Für die richtige Motorisierung hat<br />

maxon mit dem IDX-Motor eine Lösung<br />

mit integrierter Elektronik entwickelt, die alle<br />

Anforderungen an Leistungsfähigkeit und kompakte<br />

Bauweise erfüllt.<br />

DIGITALISIERUNG<br />

Bild: maxon motor<br />

Die Grenzen zwischen Automatisierungstechnik<br />

(Operational Technology – OT) und Informationstechnik<br />

(IT) werden mit der Umsetzung von IIoTund<br />

Industrie-4.0-Konzepten überwunden. Wir<br />

werfen einen Blick auf die zunehmende Zahl von<br />

offenen Plattformen, die sich die OT/IT-Integra -<br />

tion auf die Fahne geschrieben haben. Sie öffnen<br />

die zuvor abgeschlossene Welt der Automatisierung<br />

in Richtung der IT und erleichtern damit<br />

auch den Einsatz von Machine Learning und KI.<br />

ISSN 1612–7226<br />

Herausgeberin: Katja Kohlhammer<br />

Verlag:<br />

Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,<br />

Ernst-Mey-Straße 8,<br />

70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany<br />

Geschäftsführer: Peter Dilger<br />

Verlagsleiter: Peter Dilger<br />

Redaktion:<br />

Chefredakteur:<br />

Dipl.-Ing. Michael Corban (co), Phone + 49 711 7594–417<br />

Stellvertretender Chefredakteur:<br />

Johannes Gillar (jg), Phone + 49 711 7594–431<br />

Korrespondent:<br />

Nico Schröder M.A. (sc), Phone +49 170 64<strong>01</strong>879<br />

Newsdesk:<br />

Frederick Rindle (Leitung, fr), Bettina Tomppert (bt),<br />

Evelin Eitelmann (eve), Dr. Ralf Beck (bec)<br />

Redaktionsassistenz:<br />

Carmelina Weber<br />

Phone +49 711 7594–257, Fax: –1257<br />

carmelina.weber@konradin.de<br />

Layout:<br />

Helga Nass, Phone +49 711 7594–278<br />

Anja Carolin Graf, Phone +49 711 7594–297<br />

Gestaltungskonzept:<br />

Katrin Apel<br />

Gesamtanzeigenleiter:<br />

Andreas Hugel, Phone +49 711 7594–472<br />

Auftragsmanagement:<br />

Andrea Haab, Phone +49 711 7594–320<br />

Leserservice:<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation,<br />

Phone +49 711 7252–209<br />

E-Mail: konradinversand@zenit-presse.de<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation erscheint monatlich und wird<br />

kostenlos nur an qualifizierte Empfänger geliefert.<br />

Bezugspreise: Inland 84,90 € inkl. Versandkosten und MwSt.;<br />

Ausland: 84,90 € / 92,70 CHF inkl. Versandkosten.<br />

Einzelverkaufspreis: 8,60 € / 16,00 CHF inkl. MwSt., zzgl.<br />

Versandkosten. Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals<br />

vier Wochen zum Ende des ersten Bezugsjahres gekündigt<br />

werden. Nach Ablauf des ersten Jahres gilt eine<br />

Kündigungsfrist von jeweils vier Wochen zum Quartalsende.<br />

Auslandsvertretungen:<br />

Großbritannien: Jens Smith Partner ship, The Court, Long<br />

Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone <strong>01</strong>256<br />

862589, Fax <strong>01</strong>256 862182, E-Mail: jsp@trademedia.info<br />

USA: TD.A. Fox Advertising Sales, Inc., Detlef Fox,<br />

5 Penn Plaza, 19th Floor, New York, NY 100<strong>01</strong>,<br />

Phone +1 212 8963881, Fax +1 212 6293988,<br />

detleffox@comcast.net<br />

Gekennzeichnete Artikel stellen die Meinung des Autors,<br />

nicht unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt<br />

eingesandte Manuskripte keine Gewähr. Alle in <strong>KEM</strong><br />

<strong>Konstruktion</strong>|Automation erscheinenden Beiträge sind<br />

urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch Über -<br />

setzungen, vorbehalten. Reproduktionen gleich welcher<br />

Art, nur mit schriftlicher Genehmigung des Verlages.<br />

Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Stuttgart.<br />

Druck: Konradin Druck GmbH, Leinfelden-Echterdingen.<br />

Printed in Germany.<br />

© 2024 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,<br />

Leinfelden-Echterdingen.<br />

<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation<br />

03/2024 erscheint am 13.03.2024<br />

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Industrie<br />

Das Kompetenznetzwerk der Industrie<br />

Anwenderforum<br />

Additive<br />

Produktionstechnologie<br />

16.-17. April 2024<br />

ARENA2036<br />

Pfaffenwaldring 19<br />

70569 Stuttgart<br />

Erleben Sie<br />

die industrielle<br />

additive Fertigung<br />

hautnah!<br />

Es erwarten Sie<br />

• Hochkarätige Anwendervorträge aus<br />

Industrie und Forschung<br />

• Parallele Vortragssessions zu<br />

Schwerpunktthemen<br />

• Workshops mit Teilnahmezertifikat<br />

• Geführte LabTouren durch<br />

unterschiedliche Labore und Institute<br />

• Informative Begleitausstellung<br />

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additive.industrie.de<br />

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Bild: Fraunhofer IPA/Janhsen<br />

Eine gemeinsame Veranstaltung mit:<br />

Platin-<br />

Partner:<br />

60 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024<br />

Die Plattform für additive Fertigung

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