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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Keramik kommt zum Einsatz, wenn andere Materialien versagen. maxon entwickelt und<br />
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Precision Ceramic Components
» 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 />
Bauteil-Prüfung<br />
Industrie-Druck<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 />
Wir lösen individuelle<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 />
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<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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Bild: maxon motor<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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<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 />
Das Multitalent<br />
SD4S - High-Speed-Frequenzumrichter<br />
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 />
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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
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FLUIDTECH<br />
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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 />
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möglich! Das Unternehmen ist nach DIN ISO<br />
90<strong>01</strong>:2<strong>01</strong>5 zertifiziert.<br />
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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
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IMPRESSUM<br />
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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 />
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nicht unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt<br />
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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 />
58 <strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024
<strong>KEM</strong> <strong>Konstruktion</strong>|Automation » <strong>01</strong>-02 | 2024 59
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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 />
Jetzt anmelden auf:<br />
additive.industrie.de<br />
Jetzt<br />
anmelden!<br />
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