KEM Konstruktion 12.2025

Ausgabe 11-12 | 2025

www.kem.de

Konstruktion

Automation

WIS-

Energieeffizienz

und Nachhaltigkeit

Elektrische Antriebstechnik

» Seite 34

Automatisierte

Spanntechnik

Prozessautomation

» Seite 60

„Entscheidend ist,

das Problem präzise

zu beschreiben“

Sebastian Seitz, Eplan,

zum KI-Einsatz

» Seite 12

Engineering-Tipps für Produkt- und Produktionsentwicklung

» IM FOKUS

Manipulationsschutz

mit Sicherheitsschaltern

» Seite 52

TITELSTORY

Mit dem Motor

als Sensor das

Condition Monitoring

neu denken

» Seite 30

| MX01G |

Steckbare Systemlösung für die

schaltschranklose Automatisierung:

das MX-System

hochflexible und schaltschranklose Automatisierungslösung

robustes, wasser- und staubdichtes Design (Schutzart IP67)

Plug-and-play mit steckbaren Funktionsmodulen für IPC, I/O, Drive, Relais und System

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» EDITORIAL

Auf alle Fälle hilfreich

Künstliche Intelligenz (KI) ist derzeit eines der Schlagworte, das sich in

wirklich sehr vielen Mails an die Redaktion findet. Dabei reicht die Idee weit

zurück ins 20. Jahrhundert – der Computer- und Roboter-Pionier Marvin

Minsky definierte „Künstliche Intelligenz“ als „die Wissenschaft, die Maschinen

dazu bringt, Dinge zu tun, die – würden sie von Menschen

vollbracht – Intelligenz erfordern würden“. In unserem Gespräch mit

Eplan-CEO Sebastian Seitz zum Thema KI in der Elektrokonstruktion (S. 12ff)

zitierte dieser aus einem Vortrag eine interessante Ergänzung: „Intelligenz

ist das autonome Lösen von Problemen. KI aber kennt keine eigenen

Probleme – die muss der Mensch beschreiben, damit die KI sie löst.“

War also der IBM-Rechner Deep Blue „intelligent“, als er 1997 den Schachweltmeister

besiegte und was ist aus der Diskussion um schwache und starke

KI geworden?

Eine Antwort fällt schwer. Gut, dass die Ingenieurwissenschaften sich eher

die Frage stellen können, wie sich KI nutzen lässt. „Wir betrachten KI pragmatisch

als Werkzeug, wie zuvor auch andere Technologien“, erläutert

Seitz und vergleicht den KI-Einsatz in der Elektrokonstruktion mit der Realisierung

des autonomen Fahrens. „KI wird helfen, diesen Prozess zu beschleunigen.“

In gleicher Weise pragmatisch geht auch Dr. Carlos Paiz Gatica,

Product Owner Industrial Analytics bei Weidmüller (S. 18ff) an das Thema

heran und beleuchtet den Einsatz von Machine Learning und KI direkt an

der Maschine – oder wie er es treffend formuliert: „Was früher erfahrene

Maschinenbediener am ‚Sound‘ der Maschine hörten, wird heute über Zeitreihenmodelle

maschinell nachvollziehbar.“ Diese zwei Beispiele zeigen:

Künstliche Intelligenz ist bereits sehr hilfreich im Alltag des Produkt- und

Produktionsengineerings – ein weiteres Beispiel liefert die Titelstory zur

Analyse von Daten, gewonnen mit dem Motor als Sensor (S. 30ff).

Übrigens: Der Einsatz von KI treibt den Energieverbrauch nach oben –

sodass in Rechenzentren nun die Wasserkühlung bis in die Nähe der Rechenchips

Einzug hält (S. 50f). Und für das Thema der Energieeffizienz bei

elektrischen Antrieben sei auf die KEM Perspektiven hingewiesen (S. 34ff).

Hier wird erläutert, ob vorausblickend die Angabe von Energieeffizienzklassen

wie IE7 oder IE9 wirklich hilfreich ist.

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» INHALT 11-12 | 2025 62. JAHRGANG

TITELSTORY

Mit dem Motor

als Sensor das

Condition Monitoring

neu denken

Die Kombination aus

maschinellem Lernen,

physikalischem Knowhow

und offener Systemarchitektur

machen maxon

» Seite 30

MIND zu einem zukunftsfähigen Werkzeug

für industrielle Anwendungen und

echten Erkenntnisgewinn.

Bild: Jeremias Wieland, maxon Gruppe / M2L/stock.adobe.com / KEM Konstruktion|Automation

MAGAZIN

Unternehmen

Von Nachhaltigkeit bis hin zu regenerativem Wirtschaften 6

Polymerlager bewähren sich bei

Bridgestone World Solar Challenge 2025 7

» TRENDS

Digitalisierung

KI und Edge Computing eröffnen neue Dimensionen 8

Transparente Lizenznutzung

macht Wachstums-Chancen leichter sichtbar 10

RUBRIKEN

Editorial 3

Impressum 42

» TRENDS

Digitalisierung/Künstliche Intelligenz (KI)

IM GESPRÄCH

Sebastian Seitz, CEO, Eplan,

zu KI in der Elektrokonstruktion: „KI ist ein Werkzeug –

die richtigen Fragen müssen wir stellen“ 12

Dr. Carlos Paiz Gatica, Product Owner Industrial Analytics,

Weidmüller, zu Machine Learning und KI an der Maschine:

„Mehrwert entsteht erst, wenn Sensordaten mit

technischem Know-how kombiniert werden“ 18

KI-unterstützte Sensorik

Aufwendige Programmierung entfällt mit KI-Kamera 22

» AUTOMATISIERUNG

Steuerungstechnik/Transportsysteme

Schwebende Mover steigern Durchsatz

und sparen Stellfläche im Reinraum 44

Schaltschrankbau

Energieeffizienz steht nicht im Gegensatz

zur Betriebssicherheit 47

KI braucht einen kühlen Kopf:

Direct Liquid Cooling im Rechenzentrum 50

Sicherheitstechnik

Machine Learning (ML) an der Maschine: Mehrwert

durch KI entsteht erst, wenn Sensordaten mit technischem

Know-how kombiniert werden.

» Seite 18

Bild: Weidmüller

IM FOKUS

Berührungslose Sicherheitsschalter

für einfache Montage und hohen Manipulationsschutz 52

Betriebsartenwahl leicht gemacht 55

Sensorik/Messtechnik

Mit konfokal-chromatischen Sensoren

präzise im Nanometerbereich messen 56

News zur Automatisierung 58

4 KEM Konstruktion|Automation » 11-12 | 2025

IM FOKUS

Bild: SMW-Autoblok

Spanntechnik/Prozessautomation: Mit einem Konzept,

das nur zwei Komponenten benötigt, lassen sich auch

mit einem konventionellen Spannfutter automatisierte

Dreh- und Fräsprozesse realisieren.

» Seite 60

» ANTRIEBSTECHNIK

Elektrische Antriebe

TITELSTORY

Condition Monitoring neu gedacht:

Der Motor als Sensor 30

PERSPEKTIVEN

Systembetrachtung führt zu Sprung

bei der Energieeffizienz elektrischer Antriebe 34

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25. - 27.11.2025

News zur Antriebstechnik 42

» KOMPONENTEN

Spanntechnik/Prozessautomation

IM FOKUS

SMW realisiert automatisierte Dreh-Fräsbearbeitung

mit konventionellem Spannfutter 60

Maschinenelemente

Geprüfte Dämpferauslegung

macht Halbleiterfertigung ausfallsicher 63

Konstruktion

Automation

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Fritz-Hopf-Straße 1

86720 Nördlingen Telefon:

+49 9081 214-0 KEM Konstruktion|Automation » 11-12 | 2025 5

MAGAZIN » Unternehmen

Von Nachhaltigkeit bis hin zu regenerativem Wirtschaften

Über Dekarbonisierung hinaus

Erfolg lässt sich in Unternehmen auf ganz unterschiedliche Weise bewerten. Die Fluidikexperten von Bürkert

betrachten ihn nicht nur wirtschaftlich, sondern auch anhand der Auswirkungen auf Mensch und Natur.

Das führt zu einem ganzheitlichen systemischen Denken, das über Nachhaltigkeit hinaus Ansatzpunkte für

regeneratives Wirtschaften auf unterschiedlichen Ebenen identifiziert – ein Überblick.

Vor allem seit der Industrialisierung

und verbunden mir der Nutzung fossiler

Brennstoffe beziehungsweise der

Ausbeutung fossiler Energieträger und

Rohstoffe haben wirtschaftliche Aktivitäten

besonders schädlichen, degenerativen

Einfluss auf unser Ökosystem. Im Gegensatz

dazu steht die regenerative Wirtschaft,

die nicht nur den schädlichen

Fußabdruck reduziert, sondern mit all ihrem

Handeln positiv auf alles Leben einwirkt.

Dazu denkt sie Ökonomie, Soziales

und Ökologie als untrennbare Einheit.

Das Unternehmen Bürkert Fluid Control

Systems hat regenerative Wirtschaft als

Vision benannt, an der sich alles unternehmerische

Handeln orientieren soll.

Vielmehr will der Fluidikexperte ganzheitliches

und systemischen Denken etablieren,

das über Nachhaltigkeit hinaus

Ansatzpunkte für regeneratives Wirtschaften

auf unterschiedlichen Ebenen

identifiziert – und zwar für sich als auch

für Kunden und Anwender. Möglichkeiten

sieht das Unternehmen bei einzelnen

Komponenten, der Applikation und auf

der Kundenprozess-Ebene bis hin zur

Betrachtung einzelner Industrien.

Komponenten-Ebene


Auf dieser Ebene regenerativ zu wirtschaften

kann bedeuten, mit Hilfe passender

Komponenten den Einsatz von Energie zu

optimieren. Molkereibetriebe setzten beispielsweise

in zahlreichen Anwendungen

auf Druckluft. Nutzt man in den drucklufterzeugenden

Kompressoren die Bürkert-

Magnetventile mit Doppelspule und Kickand-Drop-Technologie,

lassen sich – verglichen

mit konventionellen Lösungen –

bis zu 80 Prozent Energie einsparen. Das

bedeutet auch eine Einsparung bei CO 2

und Abwärme und somit bei energieintensiver

Kühlung. Eine reduzierte Wärmeabgabe

wirkt sich zudem positiv auf die

Lebensdauer von Komponenten aus.

Applikations-Ebene

Betrachtet man Applikationen nicht

punktuell auf Komponenten-Ebene, sondern

mit etwas Abstand, lassen sich oft

Ansätze für regeneratives Wirtschaften

finden. Beim Wechsel zwischen Herstellung

und Reinigung lässt sich beispielsweise

Ausschuss vermeiden, wenn der

Medienwechsel schnell und zuverlässig

erkannt wird. Beim Shampoohersteller

Dr. Kurt Wolff ließ sich bei der Produktion

hochwertiger Shampoos mit dem Durchflussmesser

Flowave der Ausschuss um

mehr als zwei Drittel reduzieren.

Kundenprozess-Ebene

New Food stellt eine nachhaltige Alternative

zur herkömmlichen Fleischproduktion

dar. Die Kultivierung von Proteinen in

Bioreaktoren und Fermentern erfolgt mit

deutlich geringerem Energieaufwand.

Damit qualitativ hochwertige Lebensmittel

effizient hergestellt werden können,

müssen jedoch alle Regelkreise perfekt

funktionieren. Bürkert hat hier zum Beispiel

die Firma DDE mit Sitz in Pune, Indien,

mit einer Fluidiklösung unterstützt.

Regenerative Wirtschaft will nicht allein

einen schädlichen Fußabdruck reduzieren,

sondern mit all ihrem Handeln positiv auf

das Leben wirken.

Industrie-Ebene

Ganze Industrien zu prägen oder neu aufzubauen

kann ebenfalls einen massiven

Einfluss auf nachhaltiges Wirtschaften

haben. Ein Beispiel ist grüner Wasserstoff.

Bürkert ist überzeugt, dass dieser einen

relevanten Anteil an der Energiewende

haben wird, zum Beispiel für den industriellen

Einsatz in der Chemiebranche

oder bei der Stahlherstellung. Hier unterstützt

Bürkert auf verschiedenen Ebenen

mit Fluidiklösungen für die Infrastruktur

in der Forschung an Universitäten und in

etablierten Unternehmen ebenso wie in

Start-ups. Anwendungsbeispiele sind

mobile Wasserstofftankstellen, Methan-

Plasmalyseure, Elektrolyseure oder Prüfstände

für Brennstoffzellen-Stacks.

Geschäftsmodelle

Ein systemischer Ansatz im regenerativen

Wirtschaften eröffnet Unternehmen die

Chance, Geschäftsmodelle zu entwickeln,

die Kreislaufwirtschaft nicht nur praktikabel,

sondern auch wirtschaftlich attraktiv

machen. So kann ein Produkt beispielsweise

nicht nur pauschal bezahlt

werden, sondern auf Basis der tatsächlichen

Einsparungen, die durch den Einsatz

des Produktes erzielt werden. (sc)

www.buerkert.de

Quelle:

Simon Berkler, Ella Lagé

Der Stellar-Approach (2024),

Campus Frankfurt

Unternehmen « MAGAZIN

Polymerlager bewähren sich bei Bridgestone World Solar Challenge 2025

Aachener Team brettert mit Sonnenkraft durch die Wüste

Bei der Bridgestone World Solar Challenge

2025 in Australien, der mit einer Strecke

von mehr als 3000 km härtesten Solar-Rallye

der Welt, hat das Team Sonnenwagen

den vierten Platz erkämpft.

Mit leichten und robusten Bauteilen aus

schmierfreien Hochleistungskunststoffen

von igus hatten Studierende ein Solarauto

gebaut und sich damit der ultimativen

Herausforderung gestellt.

Das Team Sonnenwagen setzt sich aus

mehr als 40 aktiven Studierenden der

RWTH Aachen und FH Aachen zusammen

– darunter die Disziplinen Maschinenbau,

Elektrotechnik und Betriebswirtschaft.

Der für die Rallye gebaute Covestro

Aethon ist ein futuristisches Fahrzeug auf

drei Rädern, ausschließlich betrieben mit

Solarenergie. Die Umsetzung erforderte

zehn Monate intensiver Arbeit und zahlreiche

Nachtschichten.

Eine besondere Aufgabe lag in der Auswahl

der richtigen Bauteile und Materialien,

denn diese müssen sehr leicht sein,

um die Solarenergie optimal zu nutzen,

und gleichzeitig widerstandsfähig genug,

um Vibrationen, Stößen, Unebenheiten

und Temperaturen bis 40 °C standzuhalten.

Das Team setzt dabei auf Leichtbau-

Technologie von igus. Sie sorgt dafür, dass

das Fahrzeug bei einem Gewicht von unter

185 kg eine Höchstgeschwindigkeit

von mehr als 140 km/h erreicht.

Um das Gewicht des Solar-Fahrzeugs

zu reduzieren, haben die Studierenden an

zahlreichen Stellen Gleitlager aus Hochleistungskunststoffen

eingesetzt. Die iglidur-Polymerlager

finden sich unter anderem

in den Mechanismen der Lenkung sowie

im Lenkrad. „Wir waren überrascht,

dass wir dank der Polymerlager das Gewicht

im Vergleich zu klassischen Metalllagern

um rund 80 Prozent reduzieren

konnten“, berichtet Charlotte Teckentrup

vom Team Sonnenwagen. „Das hat sich

positiv auf die Energieeffizienz des Fahrzeugs

ausgewirkt.“ Gleichzeitig seien die

Polymerlager trotz des geringen Gewichts

robust und verschleißfest. „Und sie haben

Bild: igus

Mit Polymerlagern

durch die australische

Wüste: Das Team

Sonnenwagen erreicht

bei der Bridgestone

World Solar Challenge

den 4. Platz.

dämpfende Eigenschaften, so dass wir das

Fahrgefühl verbessern konnten.“ Ein weiterer

Vorteil: Die Polymerlager ermöglichen

einen reibungsarmen Trockenlauf

ohne Schmierfett. Dadurch sind die Bauteile

weniger anfällig für Verschmutzungen,

die während der Rallye die Leichtgängigkeit

reduzieren und schlimmstenfalls

zu Ausfällen führen könnten.

Am 24. August wurde es dann spannend:

Das Team Sonnenwagen startete im

australischen Darwin nach einem erfolgreichen

Qualifying von der Pole-Position.

Der Sieg schien möglich. Doch dann

zwang ein elektrischer Defekt das Solarfahrzeug

zum Stopp. Trotz dieses Rückschlags

gelang es den Aachenern, nach

3026 Kilometern in Adelaide als Vierter

durchs Ziel zu fahren.

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TRENDS » Digitalisierung

Produktionsprozesse optimieren und nachhaltiger gestalten

„KI und Edge Computing

eröffnen neue Dimensionen“

Häufig wird der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) in Verbindung mit großen Rechenkapazitäten gebracht.

KI lässt sich aber auch vor Ort an der Maschine nutzen, erläutert Christoph Trott, Abteilungsleitung Produkt -

management bei der Jumo GmbH & Co. KG in Fulda. Grundlage sind intelligente Automatisierungslösungen, mit

deren Daten sich Produktionsprozesse optimieren sowie Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz signifikant

steigern lassen. Reduzierte Ausschussraten, geringere Nacharbeit und der gezielte Energieeinsatz ermöglichen

so ein wirtschaftliches und ökologisches Wachstum.

Bild: Jumo

»Intelligente Automatisierungs- und

Sensorsysteme liefern die Datenbasis – und

profitieren in mehrfacher Hinsicht zum

Beispiel von SPE – Single Pair Ethernet –

auch im Hinblick auf die Cyber-Security.«

Christoph Trott, Abteilungsleitung Produktmanagement

bei der Jumo GmbH & Co. KG in Fulda

Trott: Die Kombination aus hochpräziser

Sensorik, intelligenter Steuerung und

durchgängiger Systemintegration bildet

das Fundament für eine moderne, zukunftsfähige

Automatisierung. Hochpräzise

Sensorik liefert die notwendigen

Echtzeitdaten, intelligente Steuerungssysteme

verarbeiten diese effizient und

die durchgängige Systemintegration sorgt

für eine nahtlose Kommunikation zwischen

den einzelnen Komponenten.

Maßgeschneiderte Komplettlösungen,

die von der Sensorik bis zur Systemintegration

reichen, bieten hier einen entscheidenden

Vorteil: Sie ermöglichen eine

ganzheitliche Betrachtung und Optimierung

der Prozesse. Durch die enge Verzahnung

aller Komponenten entsteht eine

hohe Transparenz, die wiederum die Produktqualität

verbessert und Betriebskosten

senkt. Die Integration solcher Lösungen

reduziert Schnittstellenprobleme,

vereinfacht die Inbetriebnahme und erhöht

die Wartungsfreundlichkeit.

Können Sie das etwas näher erläutern?

Welche Potentiale bietet mir heute schon

der Einsatz von KI an der Maschine?

Christoph Trott (Jumo): Die Kombina -

tion von KI und Edge Computing – also

der lokalen Datenverarbeitung direkt an

der Maschine – eröffnet neue Dimensionen

in der industriellen Automatisierung.

KI-Algorithmen können Muster in Sensordaten

erkennen, Anomalien frühzeitig

identifizieren und prädiktive Wartung ermöglichen,

ohne dass Daten erst in zentrale

Cloud-Systeme übertragen werden

müssen. Dies reduziert Latenzzeiten, erhöht

die Datensicherheit und ermöglicht

eine schnellere Reaktion auf Prozess -

abweichungen.

Gerade in mittelständischen Unternehmen,

die auf flexible und skalierbare Lösungen

angewiesen sind, bietet die lokale

Auswertung enorme Vorteile: Sie erlaubt

eine individuelle Anpassung an spezifische

Produktionsbedingungen und reduziert

die Abhängigkeit von externen IT-Infrastrukturen.

In Verbindung mit intuitiv

bedienbaren Systemen und modularer Architektur

entstehen intelligente Automatisierungslösungen,

die nicht nur effi-

zient, sondern auch zukunftssicher sind.

Die nächsten Jahre versprechen hier echte

Entwicklungssprünge – insbesondere

durch Fortschritte in der KI-gestützten

Prozessoptimierung und der Integration

lernfähiger Systeme in die Fertigung.

Stichwort intelligente Automatisierungslösungen

– wie lässt sich denn

diese Basis für den KI-Einsatz legen?

Trott: Ein gutes Beispiel dafür ist der Einsatz

von Single Pair Ethernet (SPE) in intelligenten

Sensorsystemen. Durch die Reduktion

auf ein einziges Adernpaar für

Datenübertragung und Energieversorgung

(PoDL) wird der Verkabelungsaufwand

deutlich verringert. Gleichzeitig ermöglicht

der hohe Datendurchsatz von

10 Mbit/s schnelle Software-Updates –

ein wichtiger Aspekt mit Blick auf Cyber-

Security. Die Möglichkeit, Sensoren über

Distanzen von bis zu 1000 m zu betreiben,

eröffnet neue Anwendungen – etwa in

weitläufigen Industrieanlagen oder der

Klimaregelung großer Gewächshäuser.

Besonders in Branchen mit hohen Qualitätsanforderungen

– wie Lebensmittel,

Wasser/Abwasser oder Thermoprozesstechnik

– ermöglichen solche Komplettlösungen

nicht nur die Einhaltung höchster

Standards, sondern auch einen entscheidenden

Schritt nach vorne: Sie verschaffen

Unternehmen einen klaren Wettbewerbsvorteil

und helfen dabei, sich nachhaltig

vom Marktumfeld abzusetzen.

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TRENDS » Digitalisierung

Transparenz über Informationen zur Lizenznutzung gewinnen

„Wachstums-Chancen

leichter erkennen und nutzen“

Im Maschinenbau steckt das Know-how zunehmend auch in den Programmcodes zur Steuerung und Bedienung.

Unklar bleibt häufig, wie der Anwender diese Funktionen nutzt. Das Tool „CodeMeter License Reporting“ will

hier mit Informationen zur Lizenznutzung Licht ins Dunkel bringen. Klare Dashboards und eine offene REST-API

ermöglichen Produkt-, Sales- und Marketing-Teams individuelle Einblicke, welche Produkte und Features wo,

von wem und wie intensiv genutzt werden. So lassen sich Pakete optimieren und Features validieren – und

neue Umsatzchancen durch proaktives Handeln erschließen.

Interview: Michael Corban, Chefredakteur KEM Konstruktion|Automation

IM INTERVIEW

Florian Schneider,

Product Manager Cloud,

Wibu-Systems AG,

Karlsruhe

Bild: Wibu-Systems

Mit den Daten aus CodeMeter License Reporting lassen sich Informationen zur Lizenznutzung

gezielt einsetzen, um eigene Software zu optimieren und strategisch zu wachsen.

KEM Konstruktion|Automation: CodeMeter License

Reporting wurde erstmals auf der Hannover

Messe 2025 vorgestellt – geben Sie uns noch einmal

kurz einen Überblick, was das neue Tool kann?

Florian Schneider (Wibu-Systems): Es handelt

sich um einen cloudbasierten Reporting-Dienst, der

Lizenzinformationen unserer CodeMeter-Technologie

– für Protection, Licensing und Security von Maschinen-

und Anlagensoftware – sammelt, verarbeitet

und analysiert. Der Anwender erhält auf diese Weise

einen vollständigen Überblick darüber, wann, wo und

wie die jeweilige Software genutzt wird.

Anders formuliert: Die Nutzungszeit der jeweiligen

Software und die Zahl der Lizenzzugriffe liefern zusammen

ein sehr individuelles Nutzungsprofil. Ist etwa

die Nutzungszeit hoch, aber die Zahl der Lizenzzugriffe

niedrig, deutet das auf ein anderes Nutzerverhalten

als umgekehrt. Je nach Implementierung

der Lizenzprüfung können diese Differenzen aufschlussreiche

Rückschlüsse erlauben. Um es noch

konkreter zu machen: Fällt die Nutzung bei einem

Kunden über mehrere Monate, kann ich gezielt nachhaken

– und die Erfahrung zeigt, dass häufig ein Problem

vorliegt, das sich beheben lässt. Damit bringe

ich mein System zurück in die aktive Nutzung und

bleibe im Geschäft. Wichtig ist, beide Kennzahlen –

zu Nutzungszeit und Lizenzzugriffen – gemeinsam

zu betrachten. Über die Übersicht zu fehlgeschlagenen

Zugriffen kann ich beispielsweise auch erkennen,

ob ein Kunde regelmäßig keine freie Lizenz bekommt

– was Hinweise gibt, gegebenenfalls Kapazitäten zu

erweitern.

KEM Konstruktion|Automation: Gibt es weitere

Beispiele für Anwendungsszenarien?

Schneider: Mit den Informationen aus CodeMeter

License Reporting lassen sich verschiedene Anwendungen

realisieren – das Spektrum ist erstaunlich

breit. Von Vorteil ist, dass die Software so flexibel

ausgelegt ist, dass sich auch individuelle Filter setzen

und Auswertungen realisieren lassen – bis hinab auf

die Ebene einzelner Features oder Produktcodes.

Manche unserer Kunden nutzen die Daten, um

proaktiv ihre Lizenzen zu managen, andere, um Marketingentscheidungen

zu treffen. Herausfinden lässt

sich, welche Features wie und von wem verwendet

werden. So kann beispielsweise auch nachvollzogen

werden, ob nach einer Schulung ein Feature häufiger

genutzt wird. Auch die Serverauslastung lässt sich

optimieren und Lizenzen können minutengenau abgerechnet

werden. Zudem erfreut sich die Geo-Map

wachsender Beliebtheit, die Angaben zur Lizenznutzung

mit Geodaten kombiniert. Zwar können IP-basierte

Daten manipuliert sein, aber zur groben Lokalisierung

und zum Aufdecken von missbräuchlicher

Nutzung – Stichwort ‚Follow the Sun‘ – ist das hilf-


Digitalisierung « TRENDS

reich. Wir zeigen auch die maximale gleichzeitige

Lizenznutzung je Produkt und Kunde.

Steigt diese regelmäßig auf das Maximum,

deutet das auf einen möglichen Mehrbedarf

hin. Daneben gibt es aber auch Anwender,

die sich nur für die REST-API interessieren

– um auf diese Weise Lizenz-

Nutzungsdaten direkt in ihre eigenen Geschäftsprozesse

zu integrieren.

Unser Ansatz ist: Wir liefern ein Basisprodukt,

das maximale Flexibilität bei der Weiterverarbeitung

erlaubt. Damit schließen wir eine bedeutende

Lücke zwischen Lizenzinfrastruktur und

strategischen Geschäftsinformationen.

KEM Konstruktion|Automation: Was hat sich an

der Software seit der Vorstellung im April 2025

getan?

Schneider: Es hat sich einiges geändert – das System

sieht mittlerweile nicht nur besser aus, sondern

bietet auch deutlich mehr Funktionen. Direkt nach

dem Login sieht der Anwender jetzt eine übersichtliche

Landingpage mit verschiedenen Dashboards, die

nach Themen sortiert sind. So kann ich die Nutzung

meiner Programme über unterschiedliche Zeiträume,

einzelne Produkte oder auch einzelne Kunden hinweg

betrachten. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise

Nutzungszeiten und Lizenzzugriffe für

den vergangenen Monat oder über die letzten zwölf

Monate hinweg analysieren. All das gibt mir wichtige

Hinweise darauf, wie intensiv meine Software genutzt

wird – nicht nur insgesamt, sondern auch pro

Kunde und Produkt.

Bild: Wibu-Systems

KEM Konstruktion|Automation: Und über die API

sind auch Export und Weiterverarbeitung der Daten

möglich?

Schneider: Exakt – das ist ein ausdrücklicher

Wunsch vieler Kunden. Unsere REST-API liefert die

Rohdaten im OpenAPI-Format, alternativ lassen sich

Daten nun aber auch über eine neue Exportfunktion

als Datei oder Bild im JSON-, CSV- oder PNG-Format

exportieren. Das vereinfacht die Anbindung an Drittsysteme

oder Kunden-Tools – etwa im Rahmen einer

CRM-Integration oder für automatisierte Abrechnungen

nach dem Pay-per-Use-Modell.

www.wibu.com

»CodeMeter License Reporting

schafft volle Transparenz

über die Nutzung und

Verteilung von Softwarelizenzen

– und ermöglicht so

eine flexible, effiziente und

rechtskonforme Lizenzabrechnung

bis hin zu Pay-per-Use-Modellen.«

Florian Schneider, Product Manager Cloud, Wibu-Systems AG, Karlsruhe

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TRENDS » Digitalisierung/Künstliche Intelligenz (KI) » Interview

KI als Enabler für die vollautomatisierte hin zur autonomen Elektrokonstruktion

„KI ist ein Werkzeug –

die richtigen Fragen müssen wir stellen“

Künstliche Intelligenz (KI) verändert das Engineering in rasantem Tempo – von der Automatisierung wiederkehrender

Aufgaben bis hin zur Vision einer autonomen Elektrokonstruktion. Entscheidend ist, die richtigen

Fragen zu stellen und die Anforderungen sauber zu beschreiben – das kann die KI nicht. Werden die richtigen

Fragen gestellt, können Entwicklungsprozesse aber deutlich beschleunigt werden. Voraussetzung dafür sind

Transparenz und Nachvollziehbarkeit. Profitieren kann davon nicht zuletzt auch das Änderungsmanagement,

bei dem KI-Agenten Abteilungen, Disziplinen und Unternehmen verbinden.


KEM Konstruktion|Automation: Viele Programmierer

äußern angesichts KI die Sorge, dass ihr Beruf

durch KI überflüssig werden könnte. Eplan ist ein

Softwareunternehmen – brauchen Sie künftig noch

Programmierer oder eher Mitarbeitende, die prompten

können?

Sebastian Seitz (Eplan): Wir benötigen weiterhin

Mitarbeiter, die programmieren können – und die richtigen

Fragen stellen! Was meine ich damit? Der Einsatz

von KI bietet ohne Zweifel in der Softwareentwicklung

großes Potential. Große Sprachmodelle können viele

Sprachen lernen und Programmiersprachen gehören

dazu. Manche Modelle besitzen auch bereits gute Programmierfähigkeiten.

Das eigentliche Problem ist aber

nicht das Programmieren, sondern die richtigen Fragen

zu stellen und die Aufgabenstellung korrekt zu beschreiben.

Das leistet KI heute noch nicht ausreichend.

Bereits auf der Hannover Messe 2025 zeigte Eplan erste Ansätze der KI-Integration

auf Basis des Copiloten von Microsoft. KI kann Wissen vermitteln, Entwicklungsprozesse

beschleunigen und dabei helfen, die Qualität automatisiert zu sichern.

Bild: KEM Konstruktion|Automation

Gerade in der Softwareentwicklung kommt es aber darauf

an, die Anforderungen präzise zu formulieren.

Denn der Flaschenhals ist nicht das Programmieren,

sondern das Umsetzen der richtigen Anforderungen –

und nur das stiftet letztlich beim Kunden echten Nutzen,

etwa durch Prozessverbesserungen oder in Form

einer Zeitersparnis.

Die Kunst liegt also darin, Anforderungen so zu spezifizieren,

dass sie programmierbar sind – und das kann

bislang nur ein Mensch. Gefragt sind Fachleute, die

verstehen, wo unsere Software eingesetzt wird und wie

sie optimal genutzt werden kann. Diese Anforderungen

müssen so beschrieben werden, dass Entwickler genau

wissen, was zu tun ist.

KEM Konstruktion|Automation: Dann lassen Sie uns

gerne die Anwenderperspektive einnehmen – wie

verändert KI das Arbeiten in der Produktentwicklung

und an welcher Stelle kann diese bereits von KI profitieren?

Seitz: Wir stehen hier noch am Anfang – aber es gibt

erste Anwendungsfälle, in denen KI bestimmte Workflows

unterstützt; insbesondere bei sich wiederholenden

Aufgaben. Gerade bei repetitiven Tätigkeiten zeigt

sich der Nutzen, denn hier funktioniert KI – also bei

Aufgaben, die für qualifizierte Fachkräfte meist wenig

spannend sind und bei denen der Spaßfaktor auf der

Strecke bleibt. Das genau ist aber die Chance: Setzen

wir KI so ein, dass sie Kreativität fördert und relevante

Informationen zur richtigen Zeit bereitstellt, stehen wir

vor einem Umbruch. Mit KI kann schneller ausprobiert

und getestet werden, ob eine neue Lösung tatsächlich

den gewünschten Nutzen bringt.

Heute ist all das aber erst in Ansätzen zu spüren – in

der Elektrokonstruktion sind wir weit davon entfernt,


IM GESPRÄCH

Sebastian Seitz,

CEO,

Eplan GmbH & Co. KG,

Monheim

am Rhein

Bild: Eplan

einen durchgängig KI-gestützten Workflow erreicht zu

haben. Zunächst müssen wir prüfen, an welcher Stelle

wir ansetzen können. Auch hier ist übrigens wieder die

präzise Beschreibung der Anforderungen entscheidend.

KI ist keine Selbstverständlichkeit, sie muss wie jede

andere neue Technologie gezielt integriert werden. Und

am Ende zählt wie schon zuvor, welcher Mehrwert für

den Kunden entsteht.

KEM Konstruktion|Automation: Auf der Hannover

Messe 2025 wurden bereits erste Ansätze der KI-Integration

in Ihre Konstruktionslösungen auf Basis des

Copiloten von Microsoft gezeigt – können Sie die

kurz beschreiben und erläutern, wo hier der Mehrwert

liegt?

»Wir stehen mit der Elektrokonstruktion

aktuell am Beginn des Levels 4 – also des

vollautomatisierten Engineerings; Level 5 –

die echte Autonomie – ist noch ein Stück

entfernt. Unser Ziel ist es, autonomes

Engineering für alle zugänglich zu machen –

mit schrittweiser Integration neuer,

KI-gestützter Features.«

Sebastian Seitz, CEO der Eplan GmbH & Co. KG in Monheim am Rhein

Seitz: Ein wichtiger Bereich ist bereits die Bereitstellung

von spezifischem Know-how, das direkt über den

Copiloten abgefragt werden kann – zum Beispiel zu relevanten

Normen. Die KI ermöglicht zudem schnelle

Antworten auch auf vermeintlich triviale Fachfragen –

aber wiederum quantitativ und qualitativ abhängig von

dem zur Verfügung stehenden Input.

Pure

motion.

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integration.

SPS 2025

Halle 7

Stand 391

Lenze bringt Bewegung auf

ein neues Level.

Wir zeigen Ihnen, wie Sie mit unseren Motion-

Lösungen Ihre Maschinen intelligenter vernetzen,

dynamischer bewegen und wirtschaftlicher betreiben.

Erleben Sie unser hocheffizientes Motor Drive

System IE5/IE6 sowie unsere leistungsstarken

Servoumrichter i950 multi drive und vieles mehr.

Treffen Sie unsere Experten persönlich und

entdecken Sie die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.

Neugierig geworden?

Besuchen Sie uns auf der SPS 2025.



Bild: Eplan

Darüber hinaus gehen wir mit Microsoft gezielt in

den konstruktiven Prozess hinein: Mit generativer KI

können wir beispielsweise Elektrokonstrukteuren Vorschläge

für das Layout einer Montageplatte machen.

Das ist heute eine kreative, aber auch repetitive Tätigkeit,

die jeder Schaltanlagen- oder Steuerungsbauer

unterschiedlich löst. Hier steckt großes Potential, denn

das zeitintensive Zusammenstellen und Anordnen der

Komponenten auf der Montageplatte kann KI-gestützt

stark vereinfacht werden – unter Berücksichtigung

technischer Kriterien zur Entwärmung und Positionierung

von Bauteilen. Da es dazu Erfahrungswerte, aber

keine festen Regeln gibt, konzentriert sich unsere

Kooperation mit Microsoft darauf, aus einer Stückliste

einen Layoutvorschlag zu generieren, der auf die Größe

einer Montageplatte, die nötige Entwärmung und weitere

Faktoren abgestimmt ist. Das spart im konstruktiven

Prozess Zeit und verbessert die Qualität.

Ein dritter Aspekt neben Wissensvermittlung und

Prozessbeschleunigung ist schließlich die automatisierte

Qualitätssicherung – ein zentrales Element unserer

Arbeit. Ziel ist, nicht nur schneller zu werden, sondern

vor allem auch zu besseren Ergebnissen zu kommen.

KEM Konstruktion|Automation: Lassen Sie uns

einen Augenblick bei den Layoutvorschlägen für die

Montageplatte bleiben – steckt letztlich Machine

Learning auf Basis realisierter Layouts dahinter oder

kann die generative KI hier mehr?

Generative KI kann Elektrokonstrukteuren Vorschläge für das Layout einer Montageplatte

machen – und sie damit von zeitintensiven, repetitiven Tätigkeiten entlasten; unter

Berücksichtigung technischer Kriterien zur Entwärmung und Positionierung von Bauteilen.

Seitz: Sie kann mehr und es handelt sich hier nicht um

Machine Learning mit klassischer Bilderkennung. Letzteres

wäre zwar prinzipiell möglich, würde aber die individuellen

Arbeitsweisen der einzelnen Schaltanlagenund

Steuerungsbauer nicht berücksichtigen. Generative

KI kann deutlich mehr – allerdings muss man ihr auch

einige Grundregeln vorgeben. Um solche Regeln abzuleiten,

lassen sich gerade im 3D-Layout-Bereich bestehende

Anlagen als Muster nutzen. Dabei lässt sich die

jedem Schaltanlagenbauer eigene Logik und sein individuelles

Erfahrungswissen berücksichtigen – und das

genau ist unser Ziel. Zumal uns von unseren Kunden

gesagt wird, dass es keinen allgemeingültigen Aufbau

gibt – Individualität ist notwendig. Viele arbeiten

ohne hin nach dem Copy-and-Paste-Prinzip: Sie nehmen

eine bewährte Lösung als Vorlage für neue Anforderungen.

Wenn wir diesen Prozess in unserer Domäne

KI-gestützt gut abbilden, entstehen echte Effizienz -

vorteile.

Und um gleich der Frage nach dem geistigen Eigentum

vorzugreifen: Wir können und wollen an dieser

Stelle nicht das gesamte Wissen aller unserer Kunden

verwenden – deren Know-how und geistiges Eigentum

bleiben geschützt. Daher stellen wir in der Cloud geschützte

Bereiche für die Kundendaten zur Verfügung.

Unsere Vision ist, unseren Anwendern eine Plattform zu

bieten, auf der sie ihre Anforderungen beschreiben und

dann den elektrotechnischen Konstruktionsteil vollautomatisiert

abbilden können – und dabei kann KI helfen!

Insbesondere bei der Regelbeschreibung sowie

dem automatischen Erkennen von Regeln. Das Poten -

tial liegt auf der Hand.

KEM Konstruktion|Automation: Lässt sich das Potential

beziffern?

Seitz: Gerade bei der Schaltplanerstellung wird heute

schon regelbasiert gearbeitet. Das ist auf unserer Plattform

nahezu vollständig automatisiert möglich. Sind

alle erforderlichen Regeln und Bedingungen vorab definiert,

kann das massiv Konstruktionszeit sparen. Einer

unserer Kunden berichtet hier von Einsparungen im

Bereich von 94 bis 96 Prozent.

Der Vorteil von Regeln ist übrigens, dass sie – wenn

sie vollständig sind – ein hundertprozentig nachvollziehbares

und korrektes Ergebnis liefern. Bei KI hängt

das Ergebnis dagegen stark vom Input ab. In der Industrie

können wir uns aber keine Halluzinationen oder

Fehler erlauben, schon gar nicht bei sicherheitskritischen

Anwendungen. Deswegen legen wir großen Wert

darauf, dass bei KI-Anwendungen transparent ersichtlich

ist, wie ein Ergebnis zustande kommt und auf welchen

Informationen es basiert. Das ist wichtig für die

Verantwortlichen, damit sie wissen, auf welche Quellen

sie sich verlassen können.

Auch hier wird übrigens Ingenieursarbeit nicht ersetzt,

sondern auf eine andere Ebene gehoben. Die einfacheren

Aufgaben kann man weitgehend automatisieren

– und das sollten wir auch tun. Ergebnisse müssen

aber reproduzierbar und verlässlich sein, gerade bei

langlebigen Investitionsgütern. Das gilt übrigens nicht


»Setzen wir KI so ein, dass

sie Kreativität fördert und

relevante Informationen zur

richtigen Zeit bereitstellt,

stehen wir vor einem Umbruch.

Mit KI kann schneller

ausprobiert und getestet werden,

ob eine neue Lösung tatsächlich

den gewünschten Nutzen bringt.«

Bild: Eplan

Sichere sensorlose

Antriebsüberwachung

Jetzt mit sicherheitsgerichteter

Drehrichtungserkennung

Sebastian Seitz, CEO von Eplan (hier auf der Hannover Messe 2025)

nur spezifisch für das Elektroengineering, sondern

betrifft alle Kollaborationsprozesse. Im Maschinenbau

etwa kooperieren Steuerungs- und Maschinenbau eng

mit dem Endkunden. In dieser gesamten Kette des Informationsaustauschs

liegt noch ein enormes Potential

zur Automatisierung und Effizienzsteigerung – und das

lässt sich mit KI heben.

KEM Konstruktion|Automation: Landen wir auf diese

Weise beim Systems Engineering?

Seitz: Ja – aber tiefergehend und umfassender. So bieten

wir ja bereits Funktionen, die Änderungen erkennen.

Der nächste Schritt ist nun, dass die KI selbstständig

Alternativen vorschlägt – etwa wenn ein Bauteil

abgekündigt ist, inklusive automatischer Integration

des Alternativgeräts. Ein Beispiel dafür liefert unsere

Zusammenarbeit mit Siemens: Änderungen im TIA-Portal

werden direkt und automatisiert in Eplan übernommen,

ohne dass ein Ingenieur manuell eingreifen muss.

Das ist das Versprechen einer Agentic-AI-Infrastruktur,

in der spezialisierte Agenten verschiedene Systeme

orchestrieren und Workflows systemübergreifend automatisieren.

Technisch ist das möglich – entscheidend

ist die richtige Umsetzung.

KI-Agenten können so Transparenz in das Änderungsmanagement

bringen und die Auswirkungen auf

andere Disziplinen sichtbar machen – ein Ziel, dem wir

uns vor einigen Jahren schon einmal mit dem Syn -

gineer gewidmet haben. Die Resonanz darauf war stets

positiv, in der Praxis standen aber organisatorische

Hürden im Weg – solche Projekte sind immer auch Organisationsprojekte,

da Prozesse, Verantwortung und

Zusammenarbeit über Abteilungen und Disziplinen hinweg

neu gedacht werden müssen, was herausfordernd

ist. Künstliche Intelligenz bietet hier über eine entsprechend

aufgebaute KI-Agenten-Infrastruktur die Chance,

solche Lösungen leichter in die Praxis zu bringen.

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Bild: Eplan

In der Eplan Plattform, deren 2026er

Version grundlegend überarbeitet und

funktional ausgebaut wurde, gehören

jetzt bislang optionale Erweiterungen

zum Standard.

Ein zentraler Punkt in der Eplan Plattform 2026 ist die deutliche Reduzierung von Komplexität.

Der Zugriff aus der Artikelverwaltung in Eplan erlaubt jetzt die direkte Artikeldatenauswahl im

Data Portal – Nutzer müssen damit nicht länger von der Plattform zum Portal „abspringen“.

Bild: Eplan

Und um ein weiteres, konkretes Beispiel zu nennen:

Auf der kommenden SPS 2025 in Nürnberg werden wir

unter anderem zeigen, wie wir Verwaltungsschale/

Eclass, Product Change Notification (PCN) und KI zusammenbringen.

Ein Anwendungsfall, an dem wir zusammen

mit Phoenix Contact arbeiten, ist etwa die automatisierte

Weiterleitung von Product Change Notifications.

Ändert Phoenix Contact eine Komponente,

fließt diese Information automatisch in unser Eplan

Data Portal und damit in die Kundenprojekte in der

Cloud. So sieht der Anwender direkt, an welcher Stelle

betroffene Teile verbaut sind und kann damit effizient

reagieren. Das ist eine echte Ökosystem-Kollaboration:

Der Hersteller meldet eine Änderung und wir können

identifizieren, in welchen Bestandsanlagen das Teil verbaut

ist. Das war bisher praktisch nicht möglich – KI

kann hier enorm helfen, komplexe Datenbestände zu

durchdringen, relevante Informationen sichtbar zu machen

und Alternativen vorzuschlagen.

KEM Konstruktion|Automation: Wenn ich Sie richtig

verstanden habe, eignet sich KI also einerseits

insbesondere für das Erkennen von Regeln in der

Produktentwicklung, was die Umsetzung einer regelbasierten

Automation der Engineeringprozesse vereinfacht.

Andererseits ist sie aufgrund der Fähigkeit,

»Auf der SPS werden wir zeigen, wie wir

Verwaltungsschale/Eclass, Product Change

Notification (PCN) und KI zusammenbringen.

Das ist eine echte Ökosystem-Kollaboration und

war bisher praktisch nicht möglich – KI kann

hier enorm helfen, Alternativen vorzuschlagen.«

Sebastian Seitz, CEO, Eplan

große Datenstrukturen zu durchforsten, geeignet, das

Änderungsmanagement zu beschleunigen. Kann KI

auch tatsächlich ‚intelligente‘ Lösungen liefern – im

Sinne einer ‚starken‘ KI?

Seitz: Das führt uns zum Anfang unseres Gespräches

zurück. Lassen Sie mich dazu zunächst aus einem Vortrag

zum Thema KI zitieren, den ich neulich hörte. Dort

hieß es: ‚Intelligenz ist das autonome Lösen von

Problemen. KI aber kennt keine eigenen Probleme

– die muss der Mensch beschreiben, damit die KI

sie löst.‘ Das finde ich ist eine spannende Sichtweise

und bestätigt, dass das eigentliche Problem ist, die

richtigen Fragen zu stellen. Aus meiner Sicht wirkt heute

jeder Algorithmus intelligent, aber es sind letzten

Endes regelbasierte Systeme. An welcher Stelle man

hier eine Grenze zwischen Intelligenz und reiner Regelanwendung

zieht, ist schwer zu sagen – und soll Sache

der Philosophie sein. Wir betrachten KI pragmatisch als

Werkzeug, wie zuvor auch andere Technologien. Wie

disruptiv sie letztlich wirkt, wird sich zeigen.

Unser Ziel ist, den Punkt zu erreichen, an dem die

Elektrokonstruktion autonom, automatisiert und auf

Basis einer guten Beschreibung durchgeführt werden

kann. Letztlich spielt es dabei auch keine Rolle, welche

Technologie eingesetzt wird – das Effizienzpotential ist

riesig. KI wird helfen, diesen Prozess zu beschleunigen.

Vergleicht man die Entwicklung der Elektrokonstruk -

tion mit der des autonomen Fahrens, befinden wir uns

aktuell am Beginn des Levels 4 – also des vollautomatisierten

Engineerings. In manchen Prozessen sind wir

auch schon etwas weiter, aber Level 5 – die echte Autonomie

– ist noch ein Stück entfernt. Unser Ziel ist es,

autonomes Engineering für alle zugänglich zu machen –

mit schrittweiser Integration neuer, KI-gestützter Features.

www.eplan.com, Messe SPS 2025: Halle 3C, Stand 321


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©SICK

Foto:

SICK präsentiert sich auf der diesjährigen SPS 2025 in Nürnberg unter dem Leitmotiv „WE CREATE VALUE TOGETHER“.

Smart Sensors: SICK auf der SPS

Auf der SPS 2025 präsentiert SICK intelligente Automatisierung in Aktion. Unter dem

Motto „We create Value together“ zeigt das Unternehmen, wie Sensorik, Datenanalyse

und Cybersecurity zu vernetzten Lösungen verschmelzen, die Effizienz, Qualität und

Sicherheit in Industrie und Logistik neu definieren.

Vom 25. bis 27. November 2025 zeigt SICK auf der

Smart Production Solutions (SPS) in Nürnberg

(Halle 7A, Stand 340), wie intelligente Sensorik und

digitale Services die Automatisierung von morgen gestalten.

Als ganzheitlicher Partner verbindet SICK

präzise Datenerfassung mit innovativer Software, um

Produktions- und Logistikprozesse effizienter, sicherer

und nachhaltiger zu machen.

In praxisnahen Erlebniswelten erleben Besucher,

wie kamerabasierte Qualitätskontrolle, Robotik, autonome

Fahrzeuge und IIoT-Plattformen zu durchgängigen

Gesamtlösungen werden. Auch Cybersecurity

und maßgeschneiderte Serviceangebote sind integraler

Bestandteil der Anwendungen.

„Für uns als Automatisierungspartner ist die SPS

die richtige Plattform, um unsere Stärke in der intelligenten

Automatisierung und unsere branchenübergreifende,

innovative Lösungskompetenz einen

breiten Fachpublikum zu präsentieren“, sagt Tobias

Güttler, Head of Marketing & Technology Competence

Center bei der SICK Vertriebs-GmbH in Düsseldorf.

„Besucher unseres Messestandes können sich

entsprechend ihrem Anliegen schnell und einfach in

unseren Erlebniswelten zurechtfinden und sich in

ansprechender Atmosphäre beraten lassen.“

Weiterführende Informationen und

Terminvereinbarung unter www.sick.de/sps.

KONTAKT

SICK Vertriebs-GmbH

Tel.: 0211 5301–0

info@sick.de

Terminvereinbarungen unter

www.sick.de/SPS



Vom Datenstrom zum Mehrwert: Machine Learning und KI direkt an der Maschine

„Sensordaten kombiniert mit technischem

Know-how ergeben Mehrwert“

Mit seinem Industrial-AI-Portfolio adressiert Weidmüller den barrierefreien Einsatz von Machine Learning (ML)

an der Maschine, ohne dass Ingenieure oder Bediener über tiefes Fachwissen in den Bereichen Data Analytics

oder Softwareprogrammierung verfügen müssen. Entscheidend ist bei all dem das konkrete Prozess-Know-how,

die Nachvollziehbarkeit der Ergebnisse und Offenheit für den erfolgreichen Einsatz ohne Vendor-Lock-in.


KEM Konstruktion|Automation:

Weidmüller hat sehr früh

mit Industrial AutoML den

Fokus auf den praxistauglichen,

schnellen Einsatz von

Machine Learning (ML) im

Maschinenbau gelegt. Heute

sprechen Sie von Industrial

AI – gibt es weiter einen

Unterschied zwischen künstlicher

Intelligenz (KI) und Machine

Learning?

Dr. Carlos Paiz Gatica (Weidmüller):

Die Basis unserer Lösungen sind Daten

aus den Maschinen – letztlich sind das

Zeitreihen. Dabei handelt es sich insbesondere

um Sensordaten, mit deren Hilfe

sich Maschinen steuern und Prozesse

überwachen lassen oder Verschleiß frühzeitig

erkannt werden kann. Diese Daten

wollen wir nutzbar machen und setzen

dafür primär Machine-Learning-Ansätze

ein, nutzen parallel aber auch KI-Methoden

wie Sprachmodelle. Dadurch lassen

sich Maschinendaten nicht nur analysieren,

sondern auch für den Menschen verständlich

erklären – zum Beispiel über

unsere natürliche Sprache.

Machine Learning ist dabei ein Teilbereich

der künstlichen Intelligenz. Während

Machine Learning Muster in Daten

erkennt und daraus Modelle ableitet, bietet

KI darüber hinausgehend auch Technologien

wie Sprachmodelle oder Agentensysteme,

die Entscheidungen treffen

und Maßnahmen vorschlagen können. In

»Offenheit und Flexibilität sind

zentrale Prinzipien unserer

Produktstrategie – das zeigt sich in

der Unterstützung von Standard -

formaten und der Plattformunabhängigkeit

unseres Betriebssystems u-OS.

Unsere Kunden sollen die Freiheit

haben, ohne Restriktionen die für sie

beste Lösung zu wählen.«

der Industrie bauen diese Systeme typischerweise

aufeinander auf: Das Machine-Learning-Modell

erkennt Anomalien

und Muster, ein Sprachmodell übersetzt

die Ergebnisse in verständliche Hinweise

und ein Agentensystem kann daraus

eigenständig Handlungsempfehlungen

ableiten.

Wesentlich ist für uns: Der eigentliche

Mehrwert entsteht erst, wenn das Wissen

über die Sprache der Maschinen – also

die Sensordaten – mit dem technischen

Know-how kombiniert wird. Generische

Sprachmodelle sind heute überall verfügbar,

aber entscheidend für den industriellen

Vorsprung ist die Fähigkeit, die spezifischen

Maschinendaten auszuwerten

und mit Blick auf den konkreten Prozess

an der Maschine nutzbar zu machen.

Bild: Weidmüller

Dr. Carlos Paiz Gatica, Product Owner Industrial Analytics, Weidmüller, Detmold

KEM Konstruktion|Automation: Wie

kann ich mir die praktische Umsetzung

vorstellen und welches Vorwissen muss

ich mitbringen?

Dr. Paiz Gatica: Unsere Strategie ist, den

Zugang zu Machine-Learning-Technologien

so zu gestalten, dass sie für typische

Ingenieure direkt an der Maschine einsetzbar

sind – ohne dass man ein Data

Scientist sein muss. Dies bedeutet: Daten

werden möglichst direkt dort verarbeitet,

wo sie entstehen, also on-premise an der

Maschine. Die Cloud bleibt optional,

spielt aber bei sensiblen oder teuren Anwendungen,

bei denen Daten die Anlage

nicht verlassen sollen, eine untergeordnete

Rolle.

Ein praktisches Beispiel ist unser Rail -

Assembler für die vollautomatische Bestückung

von Tragschienen: Hier dient

Machine Learning dazu, aus einer Vielzahl

von Sensorwerten das typische Normalverhalten

zu erlernen und frühzeitig auf


IM INTERVIEW

Dr. Carlos Paiz Gatica,

Product Owner

Industrial Analytics,

Weidmüller,

Detmold

Mit edgeML können industrielle Anwender Machine Learning direkt an der Maschine verwirklichen – ohne Anbindung an die Cloud.

Bild: Weidmüller

abweichende Muster hinzuweisen, bevor

Probleme in der Produktion auftreten.

Kritische Komponenten werden auf diese

Weise überwacht, die OEE (Overall Equipment

Effectiveness) bleibt hoch und ungeplante

Stillstände werden vermieden.

KEM Konstruktion|Automation: Wie

muss ich mir dabei das Training der Machine-Learning-Modelle

vorstellen?

Dr. Paiz Gatica: Der industrielle Einsatz

von Machine Learning gliedert sich

grundsätzlich in zwei Schritte:

• Zunächst müssen die relevanten Daten

zuverlässig und kontinuierlich erfasst

werden. Hier stellen wir entsprechende

Hard- und Software bereit, etwa Procon-Connect

für die Akquise der Energie-

und Maschinendaten. Das Einbinden

bestehender Sensorik und Steuerungen

funktioniert meist unkompliziert

– und in vielen Fällen reichen die

vorhandenen Datenquellen bereits aus.

• Im zweiten Schritt geht es darum, mit

diesen Daten Modelle zu entwickeln,

die Muster erkennen oder Anomalien

detektieren. Der große Vorteil unseres

Ansatzes dabei ist: Anwender können

dies selbst übernehmen – geführt

durch die Software und ohne dazu Programmierkenntnisse

besitzen zu müssen;

ein klassischer No-Code-Ansatz.

Entscheidend ist, dass die Ingenieure

dabei ihr Prozess- und Maschinenwissen

einbringen und gute Betriebsphasen

sowie sich ankündigende, potentielle

Störfälle markieren. Das System

generiert daraus das Machine-Learning-Modell

für genau diese Anwendung.

Validierung und der Transfer auf

die Maschine erfolgen ebenfalls mit

Hilfe der Software.

Wir nutzen die Technologie selbst beim

RailAssembler und hier zeigt sich: Ist beispielsweise

das Ziel, Leckagen im pneumatischen

System zu erkennen, kann man

die vorhandenen Druck- und Bewegungsdaten

erfassen, typische Verläufe analysieren

und damit ein Modell trainieren.

Was früher erfahrene Maschinenbediener

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Einsatz in den eigenen Produkten:

Weidmüller nutzt sein Industrial-AI-Angebot

auch zur

Optimierung des RailAssemblers

für die automatische Bestückung

von Tragschienen im Schaltschrankbau.

Bild: Weidmüller

Mit der App Procon-Connect können Anwender Maschinendaten einfach akquirieren, vorverarbeiten

und anderen Applikationen – etwa zum Training von Machine-Learning-Modellen – zur Verfügung

stellen.

Bild: Weidmüller

am ‚Sound‘ der Maschine hörten, wird auf

diese Weise heute über Zeitreihenmodelle

maschinell nachvollziehbar.

Wichtig ist zudem, dass ein Machine-

Learning-Modell nicht statisch bleibt: Im

Betrieb können neue Daten und Rückmeldungen

von Bedienern einfließen, um das

Modell zu verbessern. Dieses Vorgehen –

auch als MLOps (Machine Learning Operations)

bekannt – wird durch unsere Produkte

unterstützt. Die Modelle lassen sich

auf diese Weise überwachen, nachtrainieren

und an veränderte Rahmenbedingungen

anpassen. So lassen sich auch neue

Fehlerbilder oder Veränderungen an der

Maschine einbeziehen.

KEM Konstruktion|Automation: Und

all das kann ich ohne Vorkenntnisse im

Bereich Data Analytics oder Softwareprogrammierung

umsetzen?

Dr. Paiz Gatica: Exakt – genau das war

unser Ziel. Die Bedienung bleibt einfach:

Wer die Maschine kennt, kann die Software

nach kurzer Einarbeitung bedienen

und Modelle optimieren – ohne Data-

Science-Vorkenntnisse. Hintergrund ist,

dass unsere Erfahrung zeigt, dass sich der

Umgang mit vielen Standardmustern und

»Was früher erfahrene

Maschinenbediener am

‚Sound‘ der Maschine

hörten, wird heute über

Zeitreihenmodelle

maschinell

nachvollziehbar.«

Dr. Carlos Paiz Gatica, Weidmüller

Algorithmen automatisieren lässt – sofern

die richtigen Kontextinformationen

und Daten bereitstehen. An genau dieser

Stelle ist das prozessspezifische Knowhow

des Maschinenherstellers und -betreibers

gefragt.

KEM Konstruktion|Automation: Im

Zusammenhang mit dem Einsatz von KI

kennen wir das Auftreten von ‚Halluzinationen‘,

also plausiblen, aber falschen

Aussagen – sind diese ein Problem und

inwieweit kann ich meinen Machine-

Learning-Modellen ‚trauen‘?

Dr. Paiz Gatica: Bei klassischen Machine-Learning-Anwendungen

in der Industrie

ist das Risiko für das Auftreten von

Halluzinationen auch ein Problem, deshalb

setzen wir auf den Einsatz von Domänenwissen

bei der Erstellung von ML-

Modellen, da das solche Fehler von Anfang

an verhindern kann. Vertrauen

schaffen zudem Erklärbarkeit und Transparenz

– ein zentraler Aspekt ist die

Nachvollziehbarkeit der Modellergebnisse.

Um das etwas konkreter zu machen:

Unsere Tools zeigen beispielsweise an,

welche Sensordaten zu einer Anomalieerkennung

geführt haben. Auf diese Weise

lassen sich die Modelle validieren und die

Ergebnisse sind für den Ingenieur nachvollziehbar.

KEM Konstruktion|Automation: Basierend

auch auf Ihren eigenen Erfahrungen

mit dem Industrial-AI-Portfolio –

in welcher Weise lassen sich die Erkenntnisse

nutzen?

Dr. Paiz Gatica: Der Nutzen von Indus -

trial AI ist vielseitig – Betreiber können

Maschinenzustände besser erkennen und

vor allem Stillstand vermeiden, Qualität

und Produktionsziele überwachen, Predictive

Maintenance ermöglichen und

Material- sowie Energieverbräuche optimieren.

Maschinenbauer wiederum

schaffen datenbasierte Mehrwerte, entwickeln

neue Geschäftsmodelle wie zu-


Energieeffiziente Schaltschrankverdrahtung

der nächsten Generation

Modular, einfach,

energieeffizient!

Bild: Weidmüller

Mit seinem offenen Betriebssystem u-OS ermöglicht Weidmüller sowohl die Realisierung eigener

Apps als auch die Integration in andere Plattformen.

standsbasierte Wartungsverträge und

können durch die gewonnenen Erkenntnisse

auch die Konstruktion ihrer Maschinen

weiterentwickeln – etwa indem sie

das Overengineering reduzieren.

Ein Enabler an dieser Stelle ist unsere

Plattform-Strategie, insbesondere das offene

Betriebssystem u-OS, welches die

Integration von Apps für spezifische Anwendungen

ermöglicht. Maschinenbauer

können so eigene oder von uns bereitgestellte

Softwarelösungen flexibel auf ihren

Steuerungen einsetzen und nachträglich

neue Funktionen ergänzen – analog

zu Software-Updates im Consumer-Bereich.

Genau deswegen sind uns auch Offenheit

und Interoperabilität so wichtig:

Wir unterstützen gängige Industrie-Standards

und setzen auf Plattformoffenheit,

um ein Vendor-Lock-in zu vermeiden. Unsere

Lösungen laufen zudem nicht nur auf

eigenen Komponenten, sondern auch auf

Fremdsystemen.

KEM Konstruktion|Automation: Was

wird aus Ihrer Sicht noch kommen – wie

sieht Ihre Entwicklungs-Road-Map aus?

Dr. Paiz Gatica: Unsere Roadmap fokussiert

sich auf die gezielte Integration von

Machine-Learning-Funktionen in unsere

bestehenden Softwarelösungen. Besonders

im Energiemanagement sehen wir

großes Potential: Durch den Einsatz von

Forecast-Modellen können wir Energiebedarfe

präzise vorhersagen und daraus

konkrete Handlungsempfehlungen ableiten,

etwa zur Optimierung von Anlagenparametern

oder zur strategischen Energiebeschaffung.

So schaffen wir echten

Mehrwert für unsere Kunden und treiben

die intelligente Nutzung von Energie weiter

voran.

Ein weiteres wichtiges Thema ist der

ressourcenschonende Einsatz unserer Lösungen.

Unsere Machine-Learning-Modelle

laufen auf kleinen Edge-Devices –

die Anforderungen an Speicher und Rechenleistung

bleiben gering. Wir setzen

hier auch intensiv auf unsere eigenen

Produktionsstätten als Testfeld. Erkenntnisse

aus der eigenen Fertigung – etwa in

der Kunststoffverarbeitung oder Galvanik

– fließen direkt in die Weiterentwicklung

unserer Lösungen ein. Das Prinzip ‚do

what you preach‘ ist ein zentraler Bestandteil

unserer Innovationsstrategie.

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Das System AirSTREAM für die

kanallose Schaltschrankverdrahtung:

• Optimierung der passiven Schaltschrankkühlung

durch intelligente

Luftführung

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• Neue Maßstäbe bei Stabilität,

Modularität und Energieeffizienz

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und CO2

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Schaltschränke

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TRENDS » KI-unterstützte Sensorik

KI-basierte Bildverarbeitung für Objekterkennung und Defektkontrolle

„Schneller, flexibler und die

aufwendige Programmierung entfällt“

Klassische Bildverarbeitungssysteme stoßen bei neuen Anforderungen wie flexibler Objektidentifizierung oder

automatisierter Defektkontrolle zunehmend an ihre Grenzen. Grund genug für Turck, eine KI-basierte Kamera -

lösung zu entwickeln, die schneller und flexibler arbeiten soll und ohne aufwendige Programmierung auskommt

– wenige Bilddaten sollen bereits genügen. Details zur neuen KI-Kamera, die auf der SPS 2025 vorgestellt wird,

erläutert Produktmanager Raphael Penning.


KEM Konstruktion|Automation: Was war

der Anlass für die Entwicklung Ihrer KI-

Kamera-Lösung?

Raphael Penning (Turck): Blicken wir allein

auf die Intralogistik, so entstehen hier

viele neue Lager- und Logistikzentren und

wir bedienen diesen Markt bereits mit Steuerungskomponenten

und Sensorik, etwa im

Bereich der Fördersysteme mit Rollenmotoren.

Nachgefragt werden nun ergänzend vor

allem Anwendungen, bei denen es um

Objekt identifizierung, Objektklassifizierung

oder auch Defektkontrolle geht. Um diese

Aufgaben automatisiert zu lösen, bieten sich

vor allem Visionsysteme in Verbindung mit

künstlicher Intelligenz (KI) an.

Ein gutes Beispiel ist die automatische

Identifikation und Kontrolle von Objekten

beim sogenannten Self-Check-out im Einzelhandel.

Hier erkennen Kameras, wer was aus

dem Regal nimmt und der Bezahlvorgang

läuft dann vollautomatisch beim Verlassen

des Geschäftes ab. Solche Systeme werden

Die KI-Kamera kann

als Stand-alone-

System arbeiten und

Peripheriegeräten bis

zu 4 A liefern.

Bild: Turck

»Unser Ansatz reduziert den

Programmieraufwand erheblich –

während man früher zahlreiche

Szenarien manuell einprogrammieren

musste, reicht es nun, das System mit

wenigen Bildbeispielen zu trainieren.«

Raphael Penning ist Produktmanager bei der Turck GmbH in Mülheim an der Ruhr

sich in den nächsten Jahren durchsetzen.

Auch in der Industrie müssen immer häufiger

Objekte klassifiziert und Fehler erkannt werden

– und zwar schneller, flexibler und ohne

aufwendige Programmierung.

KEM Konstruktion|Automation: Ihr Fokus

liegt also auf einfacher Bedienbarkeit?

Penning: Exakt – und wir setzen dazu auf

Bildverarbeitungslösungen mit KI, während

klassische Kameras meist noch regelbasiert

arbeiten. Der Anwender definiert dazu Trainingsdaten,

aus denen die Kamera eigenständig

lernt, Objekte zu erkennen oder Fehler

zu detektieren. Besonders spannend ist

der sogenannte Difference-Check – hier erkennt

das System automatisch Abweichungen

zwischen Soll- und Ist-Zustand. Der große

Vorteil ist: Unser Ansatz reduziert den

Programmieraufwand erheblich.

KEM Konstruktion|Automation: Wie hoch

ist der Aufwand für die Inbetriebnahme?

Penning: Das hängt natürlich von der spezifischen

Aufgabe ab, aber der Aufwand ist

deutlich geringer als bei klassischer Programmierung.

Das Einrichten und Trainieren

dauert oft nur wenige Minuten. Warum ist

das so? Im industriellen Umfeld kommt bislang

meist Deep Learning zum Einsatz. Dabei

wird das neuronale Netz anhand von Trainingsdaten

speziell auf die jeweilige Anwendung

angelernt. Bei uns erfolgt das Training

direkt auf der Kamera, ohne zusätzliche Auswerteeinheit.

Das ist ein großer Vorteil, denn

so kann der Anwender das System eigenständig

an seine Prozesse anpassen – ohne

Unterstützung durch den Hersteller, sprich

uns. Gefragt ist vor allem das Domänenwissen

– und der Anwender weiß am besten,

was ein Gut- oder Schlechtteil ausmacht.

Wir setzen das System übrigens bereits in

unserer Montage ein, etwa beim Konfektionieren

von Sensoren in Schlauchverpackungen.

Mit der neuen Kamera können wir anhand

von Trainingsdaten exakt vorgeben, wie

viele und welche Komponenten in einer Verpackung

enthalten sein müssen. Die Kamera

prüft dann jedes Paket – fehlt ein Teil, wird

der Prozess gestoppt. Dieser sogenannte Kitting-Prozess

ist universell einsetzbar, egal ob

für Sensoren, Möbelteile oder sogar Süßwaren.

www.turck.de


Bild: Turck


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Tel.: +49 4181 92892-0

Fax: +49 4181 92892-55

info@koehler-partner.de

GESCHÄFTSFÜHRUNG

Jan Phillip Köhler, Julia Köhler-Cordes

REDAKTION

Bettina Jönsson, Carolin Möllmann, Sarah Ramos,

Esther Pereira da Silva, Ina Pollei, Ida Eggers-Koch,

Constanze Feige, Ramona Lienhop, Isabell Nemitz,

Isabel Grützmacher, Jakob Johannsen, Julia M. Wolff

BILDNACHWEIS

Archiv, Köhler + Partner GmbH

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Produktivität steigern. Eine wertvolle Hilfe können Manufacturing

Execution Systems (MES) und Betriebsdatenerfassungssysteme sein:

Sie sorgen für effizientere Abläufe und decken Einsparpotenziale auf.

Leistungsstarke HMI-Komplettlösungen von ROSE bilden die ideale

Hardware-Basis für die Programme.

Software zur Prozessoptimierung kann nur dann optimal arbeiten, wenn sie

auf einem zuverlässigen Hardware-System läuft. ROSE Systemtechnik entwickelt

seit mehr als 40 Jahren Panel PCs, Industrie-PCs und Industriemonitore

für diese Anwendungen. Jedes Gerät wird aus einem großen Portfolio an

Komponenten individuell konfiguriert: Zur Verfügung stehen nicht nur verschiedene

Display-Größen, CPU-Ausführungen (bis Intel Core i7) und Schnittstellen.

RFID-Lesegeräte, Barcode-Scanner, konventionelle Tasten sowie eine

unterbrechungsfreie Stromversorgung können ebenfalls in die Gehäuse integriert

werden.

Auf Wunsch liefert ROSE neben Einzelgeräten auch Komplettlösungen aus

Panel PC, Tragarmsystem, Höhenverstellungen und Abhängungen. „Dieses

Paket gibt es sonst nirgendwo“, erzählt Nils Stello, Geschäftsbereichsleiter

HMI. Bei der Zusammenstellung ihrer HMI-Lösung berät ROSE die Kunden

umfassend. Mit diesem Consulting hebt sich das Unternehmen von vielen

Wettbewerbern ab, die ausschließlich auf Standard-Produkte von der Stange

setzen. Durch die vielfältigen Ausstattungsoptionen und die kundenspezifische

Modifikation der HMI-Bedieneinheiten bieten die Panel PCs von ROSE

eine optimale User Experience.

DER SCHLÜSSEL ZU HÖHERER PRODUKTIVITÄT:

HMI-Systeme von ROSE Systemtechnik

sorgen für Effizienz in der Fertigung

MEHR INFOS:

ROSE SYSTEMTECHNIK GMBH

Erbeweg 13–15 | 32457 Porta Westfalica | Tel.: +49 571 5041-151

hmisolutions@rose-pw.de | www.rose-systemtechnik.com

24 MN KEM 2 Konstruktion|Automation » 11-12 | 2025

AMO hat den Abtastspalt und die

Montagetoleranzen seiner Messgeräte

deutlich vergrößert.

HÖCHSTE PRÄZISION AUF ENGSTEM RAUM

Ein Kabel für alles: Messgeräte von AMO benötigen ab sofort viel weniger Verdrahtung

Die absoluten Messgeräte von AMO lassen sich jetzt

noch einfacher in Maschinen und Anlagen integrieren.

Dank der eingebauten EnDat 3-Schnittstelle ist für die

Spannungsversorgung und Kommunikation mit der

Steuerung nur noch ein einziges Kabel erforderlich.

Konstrukteure gewinnen dadurch wertvollen Platz in

ihrer Anwendung.

Viele Maschinen- und Anlagenbauer schätzen die hohe

Präzision der absoluten Messgeräte von AMO. Sie erfassen

Längen und Winkel mit Abweichungen von weniger als

1 Mikrometer pro Signalperiode. Zum Einsatz kommen sie in

Werkzeugmaschinen ebenso wie in der Automatisierungstechnik,

der Medizintechnik oder der Elektronikproduktion.

Da die absoluten Messgeräte auch mit der EnDat 3-Schnittstelle

von HEIDENHAIN, mit rein serieller Datenübertragung

über zwei Adern, angeboten werden, sind sie auch mit

dem HMC 2-Hybrid-Motorkabel des Unternehmens kompatibel.

In das Kabel sind die Adern für das Messgerät, den

Motor und die Bremse integriert, sodass für die serielle Übertragung

keine weitere Verdrahtung benötigt wird. Konstrukteure

sparen so viel Bauraum und können den Aufwand für

die Verkabelung deutlich reduzieren.

Durch die Einsparung eines zweiten Kabels verkleinert sich

zudem die Störkontur des Motors, sodass er sich leichter

in das Maschinengehäuse einfügen lässt. Die universelle

Konzeption des HMC 2-Hybridkabels ermöglicht Motorenund

Maschinen-Herstellern zudem eine große Flexibilität,

denn sie können auf Standardkomponenten zurückgreifen.

MEHR INFOS:

AMO AUTOMATISIERUNG MESSTECHNIK OPTIK GMBH

Nöfing 4 | A-4963 St. Peter am Hart | Tel.: +43 7722 65856-0

office@amo.at | www.amo-gmbh.com

KEM Konstruktion|Automation » 11-12 | 2025 MN 3 25

INTELLIGENTE

ANTRIEBSLÖSUNGEN

VON NORD

Vom 25. bis 27. November 2025 zeigt

der Systemanbieter NORD auf der

SPS – Smart Production Solutions –

in Halle 3A, Stand 431 intelligente

Antriebslösungen für die

automatisierte Produktion.

Mit dabei dezentrale und zentrale Antriebselektronik mit den

Frequenzumrichtern der Produktfamilien NORDAC PRO,

NORDAC ON, NORDAC FLEX und NORDAC LINK. Sie sind

flexibel in jeder Anlagenarchitektur einsetzbar und ermöglichen

die Montage im Schaltschrank sowie am Motor im

Feld. Zudem unterstützen die Umrichter alle gängigen Ethernet-Protokolle,

zum Teil über Multi-Protokoll-Ethernet-Schnittstellen.

Durch Embedded Features wie den Positioniermodus

POSICON oder die on-board PLC können sie auch Aufgaben

übernehmen, die sonst über eine übergeordnete Steuerung

laufen. Zudem wird NORD die drive-based Functional Safety

seiner Antriebselektronik vorstellen.

EINFACHE UND SCHNELLE REINIGUNG

Besucher erleben in einer Live-Demonstration die Wirkungskraft

des Oberflächenschutzes NXD tupH ® – praxisnah unter

den extremen Bedingungen einer Wash-Down-Anwendung.

FÜR EINE OPTIMALE PERFORMANCE

Ebenfalls im Fokus stehen die datenbasierten Services von

NORD. Sie ermöglichen eine optimale Performance der

Antriebssysteme während des gesamten Lebenszyklus:

– der bewährte NORD ECO-Service für mehr

Effizienz im Betrieb,

– die neue IIoT-Lösung NORD DRIVE MONITOR

für Condition Monitoring und Predictive Maintenance,

– und neue Simulationsmodelle für Konstrukteure zur

virtuellen Inbetriebnahme von Antriebssystemen

über das Kundenportal myNORD

MEHR INFOS:

GETRIEBE + MOTOR + UMRICHTER = DER ANTRIEB.

GETRIEBEBAU NORD GMBH & CO. KG

Getriebebau-Nord-Straße 1 | 22941 Bargteheide | Tel.: +49 4532 289-0

info@nord.com | www.nord.com


KLARE SICHT AUF DEN

BEARBEITUNGSPROZESS

Klare Sicht auf den Bearbeitungsprozess

Mit dem Drehfenster SPINVISTA ermöglicht HEMA auch

bei laufender Produktion einen freien Blick in die Werkzeugmaschine.

Dadurch lassen sich Vorgänge sicher

per Sichtkontrolle überwachen.

Die SPINVISTA-Drehfenster sind für alle Arten von

CNC-Hochgeschwindigkeitsfräs- und Drehmaschinen sowie

Bearbeitungszentren geeignet. Der Einbau kann sowohl

in der OEM-Erstausstattung als auch nachträglich erfolgen.

Durch ihre flache Bauweise von < 32 mm können

SPINVISTA-Drehfenster sowohl in ein Maschinenfenster

als auch in eine Bedienertür eingebaut werden.

Auf Wunsch liefert HEMA Komplettlösungen wie Maschinenschutzscheiben

mit montiertem SPINVISTA-Drehfenster,

was zusätzlichen Montageaufwand vermeidet. Die Systeme

können so vorkonfiguriert werden, dass sie nur noch

eingebaut und angeschlossen werden müssen. Alle Drehfenstersysteme

erfüllen die jeweils geltenden Sicherheitsanforderungen.

Freie Positionswahl

360°- Ausrichtung

Extrem

überspüldicht

Drei Anschlusspositionen

konfigurierbar

Geringe

Aufbauhöhe

SPINVISTA-Drehfenster sind in zwei Größen &

Ausführungen lieferbar:

SPINVISTA EVO kompatibel mit HEMA-Montagerahmen,

einfacher Austausch und Ersatz von VISIPORT Drehfenstern

Außendurchmesser 253 mm

Sichtfläche ca. 284 cm²

SPINVISTA NEO bietet einen größeren Sichtbereich und ist

für Neukonstruktionen oder Retrofit geeignet:

Außendurchmesser 290 mm

Sichtfläche ca. 430 cm²

JETZT NEU:

MEHR INFOS:

Alle SPINVISTA-Drehfenster gibt es ab sofort

auch in der Black Edition für ein mittleres

Spanvolumen. Damit lässt sich das Sichtsystem

noch genauer an den individuellen

Applikationsbedarf anpassen.

HEMA MASCHINEN- UND APPARATESCHUTZ GMBH

Am Klinggraben 2 | 63500 Seligenstadt | Tel.: +49 6182 773-0

info@hema-group.com | www.hema-group.com


1000 UND EINE

KONFIGURATIONSMÖGLICHKEIT

Umfangreiches Rillenkugellager-Portfolio von Findling

Material, Toleranzklasse, Käfig, Dichtung … Die Freiheitsgrade

bei der Konfiguration von Rillenkugellagern

sind zahlreich. Die Anwendungsingenieure von

Findling Wälzlager unterstützen den Anwender mit

langjähriger Expertise und finden für jede Aufgabenstellung

die passende Lösung – schnell, persönlich und

unkompliziert.

Rillenkugellager sind Understatement pur. Sie halten sich

dezent im Hintergrund und tragen dabei in zahlreichen

Konstruktionen einen Großteil der Verantwortung. Sie sind

robust, vielseitig und passen sich flexibel den unterschiedlichsten

Anforderungen an. Egal ob in Hochleistungsmotoren,

Förderanlagen oder feinen Messgeräten – Rillenkugellager

sind überall und sorgen dafür, dass alles rund läuft.

Dabei sind die Konfigurationsmöglichkeiten nahezu endlos.

Ob Toleranz- und Lagerluftklasse, Material, Beschichtung

und Käfigform, maßgeschneiderte Dichtung oder passender

Schmierstoff – im umfangreichen Portfolio von Findling

Wälzlager gibt es für jede Aufgabenstellung die optimale

Lösung. Die Karlsruher Wälzlagerspezialisten beraten

bei der Auswahl und führen den Anwender anhand kluger

Spezifikationen zum technisch wie wirtschaftlich perfekten

Ergebnis.

Sonderlösungen für besondere Anwendungen

Ist die Anwendung speziell, kann die Lagertechnik

oftmals nicht „von der Stange“ kommen. Findling

unterstützt seine Kunden bei der Konstruktion

ihres individuellen Rillenkugellagers. Im Rahmen einer

professionellen Anwendungsberatung werden

mittels Simulationen und den hauseigenen ABEG ® -

Berechnungsprogrammen die Anforderungen der

Applikation genaustens analysiert.

MEHR INFOS:

FINDLING WÄLZLAGER GMBH

Schoemperlenstr. 12 | 76185 Karlsruhe | Tel.: +49 721 55999-0

info@findling.com | www.findling.com


SCHRAUB- UND DICHTSYSTEM HYGIENIC

USIT ® FÜR HYGIENISCHE PROZESSE

EHEDG-konforme Lösungen für sichere

und reinigungsfreundliche Verschraubungen

Mit dem neuen Schraub- und Dichtsystem Hygienic

Usit ® von Freudenberg Sealing Technologies bietet

norelem eine zuverlässige Lösung für hygienesensible

Bereiche. Die Kombination aus speziell entwickelten

Dicht- und Unterlegscheiben sowie Edelstahlkomponenten

erfüllt höchste Anforderungen an Reinheit

und Sicherheit.

In der Lebensmittelindustrie und vergleichbaren sensiblen

Bereichen sind strenge Sicherheitsstandards zwingend notwendig

– auch bei Verschraubungen von Maschinen und

Anlagen. Hier gilt es, Ablagerungen, Korrosion und Keimbildung

unbedingt zu vermeiden.

Mit dem neuen Hygienic Usit ® -System und ergänzenden

Edelstahlkomponenten stellt norelem ein komplettes

Schraub- und Dichtsystem bereit, das speziell für hygienesensible

Bereiche entwickelt wurde. Es kombiniert zuverlässige

Abdichtung, einfache Reinigung und konsequente

Hygienic-Design-Umsetzung und setzt damit neue Standards

für sichere Verschraubungen in der Lebensmittelindustrie

und anderen sensiblen Branchen.

DIE BASIS: EHEDG-KONFORME DICHT-

UND UNTERLEGSCHEIBEN

Die Dicht- und Unterlegscheiben Hygienic Usit ® bilden

die Basis der Produktreihe. Die Kombination aus metallischer

Unterlegscheibe und fest verbundenem EPDM- oder

Fluoroprene ® -Dichtungsring sorgt für eine sichere, totraumfreie

Abdichtung. Auch nach mehrmaligem Anziehen

und Lösen bleiben die Dichteigenschaften konstant.

KOMPLETTES HYGIENIC-DESIGN-SORTIMENT

Neben den Dicht- und Unterlegscheiben bietet norelem ein

umfangreiches Sortiment an Edelstahlkomponenten nach

Hygienic-Design-Richtlinien, die mit den Scheiben kombiniert

werden können.

MEHR INFOS:

norelem Normelemente GmbH & Co. KG

Volmarstraße 1 | 71706 Markgröningen | Tel.: +49 7145 206-0

info@norelem.de | www.norelem.de


ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe » Titelstory

Bild: Jeremias Wieland, maxon Gruppe / M2L/stock.adobe.com / KEM Konstruktion|Automation

Condition Monitoring mit maxon MIND neu gedacht

Der Motor als Sensor

Predictive Maintenance beginnt im Antriebssystem: Mit maxon MIND (motion insights

and diagnostics) hat der Schweizer Antriebsspezialist maxon eine Lösung entwickelt, die

den Motor zum intelligenten Sensor macht. Durch maschinelles Lernen, physikalisches

Know-how und eine offene Systemarchitektur ermöglicht die Lösung eine präzise Zustandsüberwachung

– transparent, nachvollziehbar und bereit für den industriellen Einsatz.

Claude Jaquemet, Business Development Manager Digital Business, maxon Gruppe


IM ÜBERBLICK

maxon MIND setzt Machine Learning ein, um den

Zustand des Antriebssystems zu ermitteln. Damit nimmt

dieses in Kundenanwendungen eine wichtige Rolle im

Bereich der Predictive Maintenance ein.

Der Motor wird zum zentralen

Element der Zustandsüber -

wachung – und damit zum

Schlüssel für mehr Effizienz

und Verfügbarkeit in der

Industrie 4.0.

In der industriellen Antriebstechnik ist der Motor

längst mehr als nur ein Aktuator. Er liefert wertvolle

Informationen über den Zustand des gesamten

Systems – vorausgesetzt, man weiß, wie man diese

Daten richtig interpretiert. Genau hier setzt maxon

mit seiner neuen Lösung maxon MIND (motion

insights and diagnostics) an. Das System nutzt die

Signale des Motors, um Rückschlüsse auf den Zustand

des Antriebssystems und dessen Umgebung

zu ziehen. Den Ansatz bringt das zuständige Entwicklungs-Team

bei maxon so auf den Punkt: „Der

Motor ist der beste Sensor in der Maschine.“

Die Lösung wurde entwickelt, um Condition

Monitoring und Predictive Maintenance auf ein

neues Niveau zu heben. Sie analysiert Daten, die

während des Maschinenbetriebs aus dem Controller

ausgelesen werden und erkennt daraus Muster, die

auf Verschleiß oder Fehlfunktionen hinweisen. Dabei

geht es nicht nur um die Überwachung des

Motors selbst, sondern um das gesamte Antriebssystem.

So lassen sich Abweichungen in diesem

System frühzeitig erkennen.

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig. Das System

ist besonders gefragt in Anwendungen, bei

denen unerwartete Ausfälle frühzeitig erkannt werden

müssen – etwa zur Erhöhung der Personen -

sicherheit oder zur Minimierung von Downtime.

Dabei erkennt maxon MIND auch Probleme, die in

klassischen Tests verborgen bleiben. Auch in Produktionslinien

mit mehreren Maschinen in Reihe

kann die Lösung helfen, kleinste Abweichungen zu

identifizieren, bevor sie sich auf nachgelagerte Prozesse

auswirken. Darüber hinaus bietet das System

einen Mehrwert im Serviceeinsatz bei Anwendungen,

bei denen der tatsächliche Gerätezustand für

die Wartungsplanung entscheidend ist.

Erklärbare, optimierte KI –

wenig Daten, hohe Nachvollziehbarkeit

Technologisch basiert maxon MIND auf erklärbarer,

künstlicher Intelligenz (KI). Damit ist sichergestellt,

dass jegliche Diagnosen und Voraussagen nachvollziehbar

sind. Das ist insbesondere in sicherheits -

kritischen und stark regulierten Anwendungen

essenziell. Das von maxon entwickelte Machine-

Learning-Modell kommt zudem mit wenig Daten

aus und kann auf einfacher Hardware betrieben

werden. Der Vorteil: Minimalinvasive Integration in

der Anwendung und geringer Zeitaufwand für das

Modelltraining. Zudem benötigt das Modell keine

GPU-Infrastruktur, was insbesondere ein Kostenvorteil

für Neuentwicklungen ist. Auch Retrofits in Bestandsanwendungen

sind möglich.

Die Datenverarbeitung folgt einem klar strukturierten

Ablauf. Zuerst werden die Rohdaten während

des Maschinenbetriebs erfasst. Diese werden

vorverarbeitet, bevor sie in das Machine-Learning-

Modell gelangen. Dort prüft das Modell die Daten

Bild: Jeremias Wieland, maxon Gruppe

»Wir verfolgen einen fokussierten Ansatz,

der die physikalischen Eigenschaften des

Antriebssystems in der Tiefe analysiert.

Die Kombination aus maschinellem Lernen,

physikalischem Know-how und offener

Systemarchitektur macht das System zu

einem zukunftsfähigen Werkzeug für

industrielle Anwendungen und echten

Erkenntnisgewinn.«

Claude Jaquemet ist Business Development Manager Digital Business bei maxon und hat gemeinsam mit seinem

Team maxon MIND entwickelt. Er ist seit fast 10 Jahren in verschiedenen Funktionen innerhalb der maxon Gruppe

tätig und arbeitet insbesondere an der nahtlosen Einbindung der Antriebstechnik in die digitale Welt.


ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe » Titelstory

maxon MIND überprüft den Zustand des Antriebssystems und stellt das Ergebnis in einem übersichtlichen Frontend dar.



Dank einer API können Kunden die Daten von maxon MIND

auch in ihre Systemumgebung integrieren.

und analysiert genauestens jede Abweichung von

einem gesunden Betriebszustand. Das Ergebnis wird

anschließend im Frontend visualisiert. Glassbox

statt Blackbox: Jeder Verarbeitungsschritt ist rückverfolgbar.

System lernt

aus der realen Anwendung

Ein wesentliches Merkmal von maxon MIND ist die

Integration von domänenspezifischem Know-how

in das Modell. Die physikalischen Zusammenhänge

eines mechatronischen Systems fließen direkt in die

Modellierung ein. Dadurch wird eine hohe Prognosequalität

bei gleichzeitig geringem Datenbedarf

erreicht. Das System lernt zudem aus der realen

Anwendung: Bei der Inbetriebnahme der Maschine

wird ein sogenannter Initialzustand erfasst, der den

Motor im Kontext seiner Umgebung beschreibt. Im

laufenden Betrieb werden dann regelmäßig neue

Daten eingespeist, die mit dem Modell abgeglichen

werden. Je nach Anwendung geschieht dies stündlich,

täglich oder einfach nach Bedarf.

Die Qualität der Daten spielt dabei eine zentrale

Rolle. Um valide Ergebnisse zu erzielen, müssen die

aufgenommenen Signale eine ausreichende Repräsentativität

für den Betriebszustand der Maschine

aufweisen. Deshalb arbeitet maxon eng mit seinen

Kunden zusammen, um geeignete Messzyklen zu

definieren. Diese können beispielsweise standardisierte

Bewegungsabläufe umfassen, die typische

Belastungssituationen abbilden. Auf diese Weise

entsteht ein auf die Kundenanwendung abgestimmtes

und robustes Modell, das auch unter variierenden

Bedingungen zuverlässige Aussagen trifft.

Eine offene Plattform

Eine wichtige Rolle bei dem System spielt auch der

Umgang mit Daten. Standardmäßig erfolgt die Datenverarbeitung

in der Cloud. Kunden können ihre

Daten einsehen und herunterladen. Es werden keine

personenbezogenen Informationen benötigt, alle

Daten können vom Kunden anonymisiert werden.

Die Plattform ist offen konzipiert. Kunden können

über ein User Interface auf ihre Daten zugreifen

oder diese über eine API in ihre Systemumgebung

integrieren. Die Lösung ist minimalinvasiv: Bestehende

Motoren, Elektronik und Steuerungen bleiben


unverändert. Einzige Voraussetzung ist die Installation

eines Softwarepakets auf dem Mastercontroller,

welches die Daten zum Beispiel via MQTT-Protokoll

überträgt. Ist die Maschine bereits ans Internet

angebunden und verfügt der Controller über die Fähigkeit

zur Datenakquise, kann das System innerhalb

weniger Tage in Betrieb genommen werden.

Alle nötigen Spezifikationen sind bereits definiert.

Kompatibilität ist gegeben

Ein Vorteil von maxon MIND liegt in seiner hohen

Kompatibilität mit bestehenden Systemen. Die Lösung

ist so konzipiert, dass sie sich nahtlos in unterschiedliche

Antriebskonfigurationen integrieren

lässt – unabhängig von Branche oder Anwendung.

Bestehende Hardware wie Motoren, Steuerungen

und Elektronik muss nicht ersetzt werden. Zudem ist

sie grundsätzlich im gesamten Antriebs-Portfolio

von maxon einsetzbar, sofern der entsprechende

Motor mit einer Steuerung ausgestattet ist.

Technischer Fokus, industrielle

Robustheit und offene Architektur

Im Marktumfeld positioniert sich maxon MIND als

hochspezialisierte Lösung für anspruchsvolle Anwendungen.

maxon verfolgt einen fokussierten Ansatz,

der die physikalischen Eigenschaften des Antriebssystems

in der Tiefe analysiert. Diese Kombination

aus technischem Fokus, industrieller Robustheit

und offener Architektur macht das System zu

einer Lösung, die nicht nur Daten sammelt, sondern

echten Erkenntnisgewinn liefert.

Mit maxon MIND bringt maxon eine durchdachte,

technisch fundierte Lösung auf den Markt, die den

Motor zum intelligenten Sensor macht. Die Kombination

aus maschinellem Lernen, physikalischem

Know-how und offener Systemarchitektur macht

das System zu einem zukunftsfähigen Werkzeug für

industrielle Anwendungen. Der Motor wird damit

nicht nur zum Antrieb, sondern zum zentralen Element

der Zustandsüberwachung – und damit zum

Schlüssel für mehr Effizienz, Sicherheit und Verfügbarkeit

in der Industrie 4.0.

www.maxongroup.de

Hinweis:

Wie sich maxon MIND in das Gesamtportfolio der

maxon Gruppe einfügt, hat vor Kurzem CEO Eugen

Elmiger im Interview mit KEM Konstruktion|Auto -

mation (Ausgabe 10/2025, S. 30ff) erläutert. Darüber

hinaus ging er neben dem Thema integrierte Sensorik

auch auf Trends wie die Miniaturisierung und

funktionale Sicherheit ein.

maxon MIND auf der SPS 2025

Mit dieser Demonstrations-Einheit auf Basis einer IDX-Einheit können

verschiedene Zustände von maxon-Antrieben simuliert werden.

Besucherinnen und Besucher der Messe SPS (25.-27.11.2025)

können in Nürnberg einen Blick auf maxon MIND für das Condition

Monitoring von Antriebslösungen inklusive Predictive Maintenance

werfen. Die Lösung unterstützt Datenaustausch und die Optimierung

der Antriebe im Betrieb durch den Einsatz künstlicher Intelligenz

(KI). Der Antrieb lässt sich dadurch gezielt an die jeweilige

Applikation anpassen und bietet den Anwendern einen echten

Mehrwert. Darüber hinaus präsentiert das Unternehmen zahlreiche

Neuheiten im Produktportfolio, darunter

• ein neues Wellgetriebe

• die kompakte Steuerung EPOS4 Compact sowie

• den leistungsstarken Motor EC frameless DT.




ANTRIEBSTECHNIK » Elektrische Antriebe » Perspektiven

Energieeffizienz, Normung und Nachhaltigkeit in der elektrischen Antriebstechnik

„Mit der Systembetrachtung machen wir

einen Sprung bei der Energieeffizienz“

Drehstrom-Asynchronmotoren mit einer Leistung von 75 bis 200 kW müssen heute die Anforderungen der

Energieeffizienzklasse IE4 erfüllen. Für drehzahlvariable Antriebe ist zudem bereits IE5 vorgesehen. Im Markt

tauchen aber bereits höhere Energieeffizienzklassen auf, ohne dass diese bereits definiert wurden – sie lassen

sich rechnerisch aus der jeweils vorangehenden Klasse durch eine Reduzierung der Verluste um jeweils

20 % ableiten. Doch der Fokus auf die einzelnen Komponenten greift zu kurz und kann in extremen Fällen

negativ sein – gefragt ist deshalb die Systembetrachtung der jeweiligen Applikation. Die EU greift diesen

Gedanken in der Ökodesign-Verordnung ESPR (Ecodesign for Sustainable Products Regulation) auf.


KEM Konstruktion|Automation: In der Diskussion

um die Energieeffizienz von Elektromotoren tauchen

neben den Energieeffizienzklassen IE1 bis IE4 jetzt

auch IE5, IE7 oder sogar IE9 auf. Bevor wir auf die

Frage der Sinnhaftigkeit eingehen – können Sie uns

einen Überblick über das zugrundeliegende Regelwerk

geben?

Dr. Rainer Kimmich (SEW-Eurodrive): Zu unterscheiden

sind EU-Richtlinien und technische Normen.

Bei den EU-Richtlinien stammt die erste Ökodesign-

Richtlinie aus dem Jahr 2009 (2009/125/EG) und definiert

den allgemeinen Rahmen für energieverbrauchsrelevante

Produkte. Darauf aufbauend wurde im gleichen

Jahr die erste Motorenverordnung verabschiedet,

die erstmals Wirkungsgradklassen für Asynchronmotoren

festlegte. Seit 2019 gibt es nun die Ökodesign-

Verordnung 2019/1781, die bis zur Energieeffizienzklasse

IE4 reicht. Sie regelt die Anforderungen nicht nur

an Motoren, sondern auch an Umrichter.

Die technische Basis legen weiterhin die Normen der

IEC, der International Electrotechnical Commission.

Dazu gehören vor allem die IEC 60034-30-1, die

Energieeffizienzklassen IE1 bis IE4 für Netzanlaufmotoren

mit 50 oder 60 Hz definiert, sowie die IEC

60034-30-2 mit den Energieeffizienzklassen IE1 bis

IE5 für drehzahlvariable Antriebe, also den Betrieb an

einem Umrichter. Beide Normen befinden sich derzeit

in der Überarbeitung.

Gregor Dietz (SEW-Eurodrive): Interessanterweise

nimmt die Ökodesign-Verordnung keinen Bezug auf die

Norm – üblicherweise wird ansonsten in der EU oft auf

harmonisierte Normen referenziert. Hier wurden nun

aber die Mindestvorgaben als Zahlenwerte direkt in den

Gesetzestext aufgenommen. Damit soll verhindert werden,

dass über die Änderung der Norm die Anforderungen

gesenkt werden können. Ziel bei all dem ist ja, dass

sich der Anwender im Sinne der Vergleichbarkeit und

Fairness auf die Begriffe verlassen kann – und nicht

herstellerspezifische Definitionen der IE5 existieren.

Deswegen ist auch auf internationaler Ebene das Ziel,

vergleichbare Klassifizierungen auch in den USA und

China zu erreichen, auch wenn sie dort anders heißen.

KEM Konstruktion|Automation: Höhere Energieeffizienzklassen

als IE5 sind also noch nicht definiert?

Kimmich: In der IEC 60034-30-2 sind die Energieeffizienzklassen

bis IE5 definiert. Darüber hinaus wird ein

Ausblick auf mögliche höhere Klassen gegeben, aber

ohne präzise Tabellenwerte oder Marketingbegriffe.

Dabei gilt die Regel: Jede neue Klasse bedeutet 20 %

weniger Verluste. Das bezieht sich aber nur auf die jeweils

vorhergehende Stufe – der Effizienzgewinn pro

weiterer Stufe fällt also immer geringer aus. Nicht nur

sprachlich stößt man deswegen hier bezüglich der

möglichen Einsparungen mit Begriffen wie Premium

Efficiency oder Super beziehungsweise Ultra Premium

an Grenzen.

Dietz: Die Verwendung von Energieeffizienzklassen

wie IE7 oder IE9 im Marketing ist dabei durchaus kritisch

zu sehen – schließlich könnten solche Claims die

Politik in Versuchung bringen, diese Werte zum gesetzlichen

Standard zu machen. Das kann für den Mittelstand

zum Problem werden, selbst wenn große Konzerne

solche Grenzwerte einhalten können. Deutsch-


Gregor Dietz (links) ist Marktmanager Motoren

bei SEW-Eurodrive und bei ZVEI und VDMA

aktiv – unter anderem als Vorsitzender der

Motoren-Arbeitskreise. Er berät auch die

Politik bei der Ausgestaltung von Richtlinien.

Dr. Rainer Kimmich ist bei SEW als Senior-

Experte für elektrische Antriebssysteme in den

Normungsgremien aktiv, vor allem im Bereich

der Wirkungsgrade elektrischer Maschinen.

IM GESPRÄCH

Gregor Dietz,

Marktmanager Motoren,

und Dr. Rainer Kimmich,

Senior-Experte für

elektrische Antriebssysteme,

SEW-Eurodrive,

Bruchsal


Bild: KEM Konstruktion|Automation


Erhebliche Effizienzpotentiale – und damit Möglichkeiten für einen niedrigeren Energieverbrauch und damit CO 2 -Ausstoß – lassen sich erschließen, wenn

über den einzelnen Motor hinaus das gesamte Antriebssystem inklusive Antriebsstrang in der jeweiligen Applikation betrachtet wird.

Bild: SEW-Eurodrive

lands Innovationskraft liegt aber gerade im Mittelstand

– und wenn wir diese Vielfalt durch eine zu

strenge Regulierung beschneiden, verlieren wir unsere

Exportstärke und gefährden den Arbeitsmarkt.

Harmonisierte Messmethodik

ist gefragt

Für die Wahl der 20-%-Schritte sprachen übrigens

vor allem messtechnische Gründe – wenn ich einen

Wirkungsgrad bestimmen will, muss ich ihn auch zuverlässig

bestimmen können. Zwar kann ich bei kleinen

Motoren noch direkt über das Verhältnis von mechanisch

abgegebener zu aufgenommener elektrischer

Leistung den Wirkungsgrad bestimmen, bei großen

Motoren – bei denen es nur noch um wenige Prozent

Unterschied geht – wird das aber schwierig. Bei hohen

Wirkungsgraden ist das Verfahren zu fehleranfällig.

Deshalb nutzt man hier das Einzelverlustverfahren,

bei dem auf Basis verschiedener Messungen im Leerlauf

oder unter Belastung von der aufgenommenen

Leistung jeweils Reibungs-, Lüftungs- beziehungsweise

Kupfer- und Eisenverluste abgezogen werden, woraus

sich dann die abgegebene Leistung errechnen

lässt. Damit die Ergebnisse vergleichbar bleiben, ist das

Verfahren international harmonisiert. Da auf diese

Weise die Toleranzen bei etwa 15 % liegen, wurde der

Stufenabstand mit jeweils 20 % gewählt.

KEM Konstruktion|Automation: Erlaubt mir das auch

eine bessere Beurteilung der Qualität der Konstruktion

und kann KI hier sinnvoll eingesetzt werden?

Dietz: Ja, denn ich kann direkt sehen, an welcher Stelle

die Verluste entstehen, sei es im Kupfer, Eisen oder

aufgrund der Reibung – und das definiert dann die

Stellschrauben für Verbesserungen. Simulationen dazu

sind heute der Schlüssel für Fortschritte: Musste

man früher noch alles händisch bauen, lassen sich

heute viele Varianten digital durchspielen, was Zeit

und Kosten spart. Lagen mit IE1 die Verluste in der

Summe noch bei 12 %, sind es heute nur noch 5 bis

6 %. Allerdings sind die ‚low hanging fruits‘ inzwischen

geerntet und wir haben als Industriemotorenhersteller

dabei auch von den Entwicklungen im Bereich

der Elektromobilität mit ihren hohen Stückzahlen

profitiert, etwa im Bereich der Werkstoffe.

Kimmich: Inwiefern wir an dieser Stelle KI nutzen

können, schauen wir uns intensiv an. Auch wenn wir

hier noch empirisch arbeiten, ist das datenbasierte

Entwickeln mit KI unser Ziel – das Potential ist groß

und die Tools dafür werden aufgebaut. Der Vorteil ist,

dass sich Daten mit Hilfe von KI viel einfacher aggregieren

und konsolidieren lassen, so dass deutlich effizienter

Schlussfolgerungen gezogen werden können.

Ein weiterer Pluspunkt ist, dass wir das Know-how im

Unternehmen halten können, wenn Kollegen absehbar

in Rente gehen – ein wichtiger Aspekt auch mit Blick

auf den Fachkräftemangel.

KEM Konstruktion|Automation: Werden Energieeffizienzklassen

auch für Servomotoren folgen?


Kimmich: Im Gegensatz zu den gut normierbaren

Asynchronmotoren ist die Vielfalt bei Servomotoren

sehr groß – das erschwert die Erstellung einer umfassenden

Norm. Zudem werden Servomotoren

meist über einen weiten Drehzahl- und Drehmomentenbereich

eingesetzt, bis hinein in den Überlastbereich.

Dennoch wird derzeit an einer eigenen Norm für

Servomotoren gearbeitet, die diese Besonderheiten

abbildet. Das wird dann die IEC 60034-30-4, die -3

behandelt Hochspannungsmotoren.

Dietz: Ziel ist es, wenigstens eine vergleichbare Wirkungsgradklassifizierung

zu schaffen. Dabei ist sowohl

das Messen als auch das Rechnen gefordert. Viele Einflussgrößen

– etwa Drehzahl-Drehmoment-Profile –

lassen sich nicht so einfach im Labor abbilden. Deshalb

wird auch ein passendes Berechnungsverfahren zugelassen,

ähnlich wie das in den USA mit den Alternative

Efficiency Determination Methods (AEDM) schon

Standard ist.

Systemansatz & Energiemanagement

führen in die Zukunft

KEM Konstruktion|Automation: Bislang liegt der

Fokus ja immer auf einzelnen Antrieben – wird das

so bleiben?

Dietz: Nein – und Mitte 2024 wurde deshalb auch die

Ökodesign-Verordnung durch die neue EU-Verordnung

für das Ökodesign nachhaltiger Produkte ersetzt,

genannt ESPR – Ecodesign for Sustainable Products

Regulation. Hier geht es neben der Energieeffizienz

auch um das Thema der Kreislaufwirtschaft und

nicht mehr nur um Motoren, sondern auch andere

Technologien. Kern ist, dass nach Möglichkeit nicht

mehr nur einzelne Komponenten betrachtet werden.

Bild: SEW-Eurodrive

Dr. Rainer Kimmich, Senior-Experte

für elektrische Antriebssysteme

bei SEW-Eurodrive in Bruchsal

»Jede neue Energieeffizienzklasse

bedeutet

20 % weniger Ver luste.

Das bezieht sich aber nur

auf die jeweils vorhergehende

Stufe – der Effizienzgewinn pro weiterer

Stufe fällt also immer geringer aus.«

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass wir zwar für

alle Motoren – egal ob Netz- oder Umrichtermotor –

nur noch IE4 oder besser vorschreiben können, damit

aber nicht das übergeordnete Ziel erreichen, CO 2 einzusparen.

Entscheidend dafür ist der Systemansatz.

Und solch ein System besteht eben nicht nur aus Motor

und Umrichter, sondern auch aus anderen Komponenten

im Antriebsstrang beziehungsweise der Maschine

oder Anlage. Diese Systembetrachtung erschließt

deutlich größere Potentiale zur Reduzierung

des Energieverbrauchs – auch wenn wir als Komponentenhersteller

darauf kaum Einfluss haben.

Dass der Fokus nur auf die Einzelantriebe auch negativ

sein kann, zeigt das Beispiel der Pumpenantriebe.

Die Anforderungen an die Motoren wurden hier so

hoch angesetzt, dass man sie praktisch nur noch mit

einem Umrichter für die Drehzahlregelung betreiben

kann. Folglich gibt es keine netzgetriebenen Pumpen

mehr. Doch dieser sehr strenge Ansatz ist nicht in jeder

Anwendung sinnvoll. Manchmal arbeitet ein einfacher

50-Hz-Motor alleine einfach effizienter als die Alternative

mit einem vorgeschalteten Umrichter, der dann

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ebenfalls mit 50 Hz betrieben wird. Die Drehzahlregelung

macht nur Sinn, wenn ich sie in der jeweiligen

Anwendung auch einsetze.

Kimmich: Der Systemgedanke lässt sich in der Praxis

so umsetzen, dass wir als Komponentenhersteller die

Effizienzwerte für die Motoren liefern, der OEM die

Maschine oder Anlage beschreibt und am Ende der Betreiber

mit diesen Möglichkeiten den Energieverbrauch

reduzieren und dadurch Geld sparen kann. Am Ende

profitieren davon alle, weil sich so auch der CO 2 -Ausstoß

senken lässt – was die ESPR ja auch bezweckt.

Praxisbeispiele für den Systemansatz

KEM Konstruktion|Automation: Können Sie ein Beispiel

für einen erfolgreichen Systemansatz nennen?

Dietz: Ein passendes Beispiel liefert die Flughafenlogistik

– hier werden drehzahlveränderliche Antriebe

inzwischen so eingesetzt, dass sie nur dann auf Volllast

laufen, wenn wirklich Bedarf ist und beispielsweise

ein A380 mit 500 Koffern angekommen ist. Ansonsten

lässt sich über die Drehzahlregelung die Geschwindigkeit

und damit der Energieverbrauch reduzieren.

Das System als Ganzes zu betrachten, ist hier aufgrund

der vielen, zu berücksichtigenden Parameter komplex

– aber hier kann ein digitaler Zwilling helfen, das System

zu optimieren. Ein weiteres Beispiel für einen Systemansatz

ist ein Regalbediengerät, bei dem ich die

Teilkomponenten Fahr- und Hubwerk sowie Lastaufnahmemittel

sinnvoll mitein ander kombinieren und einen

Energieausgleich zwischen ihnen ermöglichen

kann. Senkt sich das Hubwerk, kann das Fahrwerk loslegen.

An dieser Stelle verlassen wir dann aber auch

die Ebene der reinen Hardware und nähern uns dem

Energiemanagement.

Kimmich: Durch solch einen Systemansatz können

übrigens nicht nur Effizienzgewinne erzielt werden,

parallel lässt sich auch die Betriebssicherheit verbessern,

weil sich das System als Ganzes besser steuern

lässt. Eine gute Grundlage für drehzahlveränderbare

elektrische Antriebe bietet bereits die IEC 61800-9-2

zum Ökodesign für Antriebssysteme, Motorstarter,

Leistungselektronik und angetriebene Einrichtungen.

Sie gibt bereits den Systemgedanken vor und bezieht

neben Motor und Umrichter auch nachgelagerte Antriebsstränge

und Mechanik ein. Das zeigt zudem: Die

Systembewertung ist für die Industrie nicht neu –

neu ist sie als gesetzliche Vorgabe in Europa.

KEM Konstruktion|Automation: Mit Blick auf sehr

dynamische Vorgänge wie beim Beispiel des Regalbediengeräts

könnte sich dann ja auch eine Gleichstromversorgung

lohnen?

Kimmich: Definitiv – das kann im Rahmen solch eines

Projektes eine der technologischen Maßnahmen sein.

Und weil ich Bremsenergie im Zwischenkreis der Umrichter

speichern und bei Bedarf wieder abrufen kann,

gewinne ich mit einem geschickten System-Energiemanagement

möglicherweise mehr als durch immer

effizientere Einzelkomponenten. Im ZVEI hat die Open

DC Alliance – kurz ODCA – dazu ja auch schon Gleichstromnetze

auf Hallenebene untersucht, insbesondere

auch im Zusammenspiel mit Photovoltaik. Erste

Hersteller bieten bereits Schalt- und Schutzgeräte für

Gleichstrom an. SEW selbst bietet ergänzend Energiemanagementsysteme,

mit denen sich solche Anwendungen

projektieren und optimieren lassen – und das

über die Antriebstechnik hinaus bis hin zu Smart-Grid-

Themen – das alles wird zunehmend softwarelastig.

KEM Konstruktion|Automation: Kommt der Systemansatz

auch der Nachhaltigkeit zugute?

»Das Ökodesign-Forum halte ich

für einen großen Fortschritt,

denn erstmals sitzen dort alle

Akteure – Verbände und

NGOs – gemeinsam an einem

Tisch und haben so

auch die Möglichkeit,

Querbeziehungen zu erkennen.«

Gregor Dietz, Marktmanager Motoren bei SEW-Eurodrive in Bruchsal

Bild: SEW-Eurodrive

Dietz: Für die Nachhaltigkeit und den Investitionsschutz

spielt vor allem die Lebensdauer von Antrieben

eine wichtige Rolle. In Europa laufen Schätzungen

zufolge 300 bis 500 Millionen Antriebe, etwa 10

bis 20 % davon sind älter als 20 Jahre. Im Gespräch

ist nun die Einführung einer Altersgrenze

– was bedeuten würde: Fällt ein Antrieb aus, der

älter als 30 Jahre ist, dürfte er nicht mehr repariert

oder einfach ersetzt werden, sondern müsste

auf den aktuellen Stand gebracht werden. Das wäre

schon produktionsseitig ein enormer Aufwand: Müssten

jährlich 20 Millionen Antriebe ersetzt werden,

würde sich der normale Neuverkaufsmarkt verdoppeln

– die Produktionskapazitäten dafür müssten erst geschaffen

werden.


Bild: SEW-Eurodrive

Als dezentraler Antrieb vereint Movimot performance ELV einen permanenterregten Synchronmotor mit einem dynamischen Antriebsregler in einem

Gehäuse. In Kombination mit dem energiesparenden Motor sorgt die integrierte Elektronik für eine erhöhte Effizienz, Regeldynamik und Regelgüte.

Nachhaltiger ist deshalb aus unserer Sicht der Ansatz

der Neuwertreparatur: Damit erhalte ich meine

Investition, indem ich die Verschleißteile ersetze – und

hebe so die Alterung auf. Das gebrauchte Produkt wird

in einen annähernden Neuzustand versetzt und Kunden

erhalten darauf von uns wieder eine Gewährleistung.

Was zu tun ist, sollte jeweils mit Blick auf das

Kosten-Nutzen-Verhältnis abgewogen werden. Die

Schaffung des ‚Ökodesign-Forums‘ ist hier sicher ein

wertvoller Schritt.

KEM Konstruktion|Automation: Wollen Sie das

etwas näher erläutern?

Dietz: Die EU-Kommission konsultiert im Rahmen

des Ökodesign-Forums die Mitglieder zu allen wichtigen

Schritten des Ökodesign-Prozesses. Das halte

ich für einen großen Fortschritt, denn erstmals sitzen

dort alle Akteure – Verbände und NGOs – gemeinsam

an einem Tisch und haben so auch die Möglichkeit,

Querbeziehungen zu erkennen. Das Ökodesign-

Forum wird auch eine beratende Rolle bei der Umsetzung

der Vorschriften für die Energieverbrauchskennzeichnung

spielen. Die Industrie ist über ihre

Verbände wie den VDMA und ZVEI vertreten – und

jeder Verband kann Experten benennen, die sich bewerben

müssen. Das ist zwar ein bürokratischer Aufwand,

aber so fließt das Praxiswissen zumindest indirekt

ein.

Auf diese Weise lässt sich dann vielleicht auch eine

Lösung dafür finden, dass bislang nach dem Greenhouse-Gas-Protokoll

die gesamte elektrische Aufnahmeleistung

eines Antriebs auf der Seite des Herstellers

als CO 2 -relevant betrachtet wird – die mechanische

Nutzleistung am Abtrieb aber unberücksichtigt

bleibt. Fairer wäre es, uns hier nur entsprechend

der Verluste im Motor zu bewerten, für die wir

als Hersteller verantwortlich sind – im Gegensatz zur

Leistung, die in der Applikation benötigt wird. Hier

wird aber bereits an einer Lösung gearbeitet.

Umgekehrt ist zudem die Frage, inwiefern ‚negative‘

Auswirkungen von Effizienzmotoren berücksichtigt

werden: So verschlechtert sich mit jeder höheren

Effizienzklasse der Cosinus Phi – sprich die Blindleistung.

Und Umrichter für die Drehzahlregelung erzeugen

Netzverzerrungen. Ob man das in die Bilanz einbezieht

oder nicht, ist nicht abschließend geklärt.

Das zeigt, wie komplex die Systembewertung mittlerweile

geworden ist – und dass innovative Produkte

durch die aktuelle Bewertungspraxis sogar ausgebremst

werden können.

KEM Konstruktion|Automation: Sie hatten bereits

die Bedeutung von Software und digitalem Zwilling

bei der Optimierung von Maschinen oder Anlagen

erwähnt – lässt sich dieses Know-how auch

bei der Antriebsauslegung im Engineering nutzen?

Dietz: Ja – vor allem mit Blick auf die im klassischen

Maschinenbau oft verwendeten Sicherheitszuschläge.

Rechne ich mit einem Leistungsbedarf von

3,8 kW, wähle ich lieber einen Motor mit 4 oder besser

noch 5,5 kW – zur Sicherheit! Alternativ könnte

ich aber gezielt auch die Überlastfähigkeit des Mo-



tors nutzen – für kurze Überlastzeiten lässt sich der

problemlos mit 120 bis 130 % Überlast fahren. Im

Ergebnis kann ich also oft auch eine kleinere Baugröße

wählen und damit Energie sparen. Dass dies geht,

muss aber noch in die Köpfe der Konstrukteure und

Betreiber. Und entscheidend ist das Vertrauen in den

Hersteller, dass dieser weiß, was der Motor leisten

kann – und die Gewährleistung erhalten bleibt. Die

Überzeugungsarbeit lohnt sich – und wir können das

mit Erfolgsbeispielen belegen: Kunden sparen auf

diese Weise 30, manchmal sogar 50 %.

An dieser Stelle sprechen auch die Daten für sich:

Mit realen Lastprofilen kann ich nachweisen, dass eine

Überdimensionierung ineffizient ist – dadurch

entsteht Vertrauen. Im Rahmen eines Praxisbeispiels

für die Getränkeindustrie konnten wir etwa zeigen,

dass durch intelligente Vernetzung von Flachgetriebe,

Synchronmotor und Elektronik bis zu 50 % Energie

eingespart werden kann. Oder nehmen wir ein

Gurtband: Bestehende Anlagen wurden neu berechnet,

mit realistischen Angstfaktoren belegt und es

zeigte sich, dass die Systeme auch in Überlastzeiten

sicher laufen. Die Investition in einen neuen, effizienteren

Motor rechnet sich so schon nach fünf

Monaten.

Kimmich: Überdimensionierung ist gerade bei hocheffizienten

Motoren ineffizient. Je höher die Effizienzklasse,

desto mehr ist der Motor auf einen klaren

Betriebspunkt optimiert. Entferne ich mich in

der Praxis davon, sinkt die Effizienz. Deshalb müssen

wir als Hersteller gemeinsam mit dem Kunden passgenaue

Antriebslösungen entwickeln – dann erst ergibt

sich der maximale Nutzen. Hilfreich ist zudem,

dass im Auslegungsprozess viele Daten zusammenkommen,

die unterschiedliche Lastzustände des Antriebs

beschreiben. Diese Daten lassen sich mit Blick

auf die Steuerung nutzen, um den Antrieb auch im

Betrieb ‚on the fly‘ zu optimieren.

KEM Konstruktion|Automation: Setzen Sie an

dieser Stelle auch auf das Thema ‚Autotuning‘ –

also Antriebe, die sich selbst an die jeweilige Applikation

anpassen?

Dietz: Vorausgehen sollte als erster Schritt immer

eine saubere Auslegung und damit Grundparametrierung

des Antriebs – also ein ‚vorgedachtes‘ Autotuning.

Darauf aufbauend können wir Daten aus der

Anwendung in die Geräte bringen, so dass sich beispielsweise

Motor und Umrichter gegenseitig erkennen

und passende Parameter einstellen. Das funktioniert

auf Komponentenebene schon lange, die Geräte

kommunizieren und sind innerhalb weniger Sekunden

betriebsbereit. Die anlagenspezifische Parametrierung

muss aber noch übergeben werden. Hier ist

das Ziel, die Inbetriebnahmezeit deutlich zu verkürzen.

Ein komplett autonomes Autotuning – wie ein

Autopilot – sehe ich nicht direkt, aber die Startbedingungen

werden besser und die Zeit zur Inbetriebnahme

verkürzt sich erheblich.

Kimmich: Allerdings kann etwa der Umrichter aus

den Betriebsdaten und Lastzuständen erkennen, wie

der Antrieb gefahren wird. Dabei werden die Entwicklungsdaten

zu Drehzahl, Drehmoment und

Strom genutzt, um zum Beispiel die Magnetisierung

optimal einzustellen. Auf diese Weise lässt sich der

Antrieb auf maximale Effizienz trimmen oder –

wenn gewünscht – auf maximale Dynamik. Die Geräte

können Kennfelder und Prioritäten erlernen und

anwenden. Am Ende muss dann aber der Betreiber

entscheiden: Will er mit Blick auf den Energieverbrauch

auch noch die letzte Kilowattstunde herausholen

oder stehen Produktivität und Dynamik im Vordergrund?

Das ist eine Betreiberentscheidung – die

Antriebssysteme sind flexibel.

KEM Konstruktion|Automation: Lassen Sie uns

abschließend – um die Bedeutung der Systembetrachtung

wissend – dennoch gerne auf die Komponente

Elektromotor schauen: Lässt sich die

Energieeffizienz denn überhaupt noch steigern?

Dietz: Das ist durchaus herausfordernd, zumal die

Motoren mit jeder neuen Effizienzklasse größer werden.

Laut unserem Katalog von 1977 wog ein

0,75-kW-Motor damals 10 kg – der gleiche Typ als

IE4-Motor liegt inzwischen bei 20 kg und auch die

Baugröße hat enorm zugelegt. Mit dem Einsatz von

Permanentmagneten können wir das wieder um

zwei Baugrößen reduzieren und das Gewicht bleibt

im Rahmen. Allerdings sind wir dazu auf die Metalle

der Seltenen Erden angewiesen. Deswegen setzen

wir bei kleinen Leistungen auf Magnete, bei den größeren

auf Synchron-Reluktanz. Für jede Anwendung

gibt es die passende Technologie – und unser

Job als Hersteller ist es, den Baukasten intelligent zu

gestalten.

Kimmich: Die Synchron-Reluktanzmaschine ist ein

interessantes Konzept, das den Drehstrom-Asynchronmotor

in vielen Anwendungen ersetzen kann –

abgesehen vom Netzanlauf. Ihr Vorteil ist die exzellente

Regelbarkeit der Drehzahl, besonders im Bereich

um Null – bei Asynchronmaschinen ist das geberlose

Fahren nahe Null dagegen oft schwierig.

Möglich gemacht haben das moderne Rechentechnik


Bild: SEW-Eurodrive

Gregor Dietz (links) und Dr. Rainer Kimmich (rechts) gingen im Gespräch mit der Redaktion auch darauf ein, wie die Innova tionskraft des Maschinenbaus

erhalten werden kann.

und bessere Feldberechnungen im Umrichter. Dass

sich der Synchron-Reluktanzmotor heute in allen Betriebszuständen

präzise regeln lässt, war vor 20 Jahren

noch undenkbar. Nachteilig ist nur, dass noch die

großen Stückzahlen fehlen, die der Asynchronmotor

heute erreicht.

Dietz: Der Vorteil beim Bau eines Synchron-Reluktanzmotors

ist, dass ich mir die Aluminium-Käfige im

Rotor sparen kann – ich brauche nur das Schnittmuster

im Blechpaket, das allerdings stabil und patentgeschützt

sein muss. Mittlerweile wurden dazu

zahlreiche Patente angemeldet, nicht zuletzt auch

von Tesla. Ob in Zukunft 20, 40 oder 50 % aller Motoren

nach diesem Prinzip gebaut werden, hängt davon

ab, wie weit wir die Kunden überzeugen können

und wie die Regulierung wirkt.

In der Entwicklung nutzen wir hierzu die Möglichkeiten

der Simulation. 30 Varianten zu rechnen dauert

fünf Tage, 30 Varianten zu bauen fünf Jahre. Simulationen,

digitale Zwillinge und Magnetfeld -

berechnungen sind also der Schlüssel hin zu noch effizienteren

Motoren. Noch komplexer wird die Thematik

dadurch, dass die neue Gesetzgebung verlangt,

Motoren so zu konstruieren, dass die Magneten am

Lebenszyklusende zerstörungsfrei und recyclingfähig

entnommen werden können. Das ist durchaus ein Paradigmenwechsel:

Die Produktion muss recycling -

gerecht sein, damit der Recycler später die Wertstoffe

sauber entnehmen kann – möglichst zerstörungsfrei.

Aber auch hier werden wir weiter innovativ sein.

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78132 Hornberg-Niederwasser

Tel.: 07833 96 03 0

info@kammerer-gewinde.com

www.kammerer-gewinde.com


IMPRESSUM

ANTRIEBSTECHNIK » News

ISSN 1612–7226

Herausgeberin: Katja Kohlhammer

Verlag:

Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,

Ernst-Mey-Straße 8,

70771 Leinfelden-Echterdingen, Germany

Geschäftsführer: Peter Dilger

Verlagsleiter: Peter Dilger

Redaktion:

Chefredakteur:

Dipl.-Ing. Michael Corban (co), Phone + 49 711 7594–417

Korrespondent:

Nico Schröder M.A. (sc), Phone +49 170 6401879

Newsdesk:

Frederick Rindle (Leitung, fr), Bettina Tomppert (bt),

Evelin Eitelmann (eve), Dr. Ralf Beck (bec)

Redaktionsassistenz:

Carmelina Weber

Phone +49 711 7594–257, Fax: –1257

carmelina.weber@konradin.de

Layout:

Helga Nass, Phone +49 711 7594–278

Anja Carolin Graf, Phone +49 711 7594–297

Gestaltungskonzept:

Katrin Apel

Gesamtanzeigenleiter:

Andreas Hugel, Phone +49 711 7594–472

Auftragsmanagement:

Diana Rabalt, Phone +49 711 7594–328

Leserservice:

KEM Konstruktion|Automation,

Phone +49 711 82651–254

E-Mail: konradinversand@zenit-presse.de

KEM Konstruktion|Automation erscheint monatlich und wird

kostenlos nur an qualifizierte Empfänger geliefert.

Bezugspreise: Inland 84,90 € inkl. Versandkosten und MwSt.;

Ausland: 84,90 € / 92,70 CHF inkl. Versandkosten.

Einzelverkaufspreis: 8,60 € / 16,00 CHF inkl. MwSt., zzgl.

Versandkosten. Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals

vier Wochen zum Ende des ersten Bezugsjahres gekündigt

werden. Nach Ablauf des ersten Jahres gilt eine

Kündigungsfrist von jeweils vier Wochen zum Quartalsende.

Auslandsvertretungen:

Großbritannien: Jens Smith Partner ship, The Court, Long

Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone 01256

862589, Fax 01256 862182, E-Mail: jsp@trademedia.info

USA: TD.A. Fox Advertising Sales, Inc., Detlef Fox,

5 Penn Plaza, 19th Floor, New York, NY 10001,

Phone +1 212 8963881, Fax +1 212 6293988,

detleffox@comcast.net

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nicht unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt

eingesandte Manuskripte keine Gewähr. Alle in KEM

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Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Stuttgart.

Druck: Vogel Druck und Medienservice GmbH,

Leibnizstraße 5, 97204 Höchberg

Printed in Germany.

Konstruktion

Automation

© 2025 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,

Leinfelden-Echterdingen.

Servoregler mit erweiterten Funktionen

Es muss nicht immer eine SPS sein

Groschopp hat den Servoregler RBD-S+

um eine zweite CAN-Schnittstelle erweitert

und damit sein Einsatzspektrum

deutlich vergrößert. Der Regler mit

800 V AC unterstützt gängige Feedback-

Systeme wie Hyperface, EnDat, Resolver

und SinCos und verfügt über eine integrierte

Positioniersteuerung für ruckfreies,

zeitoptimiertes Positionieren und die

Regelung einfacher Handling-Systeme.

Durch die zusätzliche Schnittstelle können

bis zu 255 digitale I/O-Module angebunden

werden, so dass der Regler vielfältige

Antriebs- und Steuerungsaufga-

Bild: Groschopp

Auslegungstool

Mehrachs-Servosysteme valide modellieren

Ab sofort sind technische Daten der Standard-Servoantriebe

von Wittenstein

Cyber Motor im Auslegungstool Servosoft

verfügbar. Anwender aus Maschinen- und

Anlagenbau, etwa aus Konstruktion, Applikation,

Simulation oder Projektierung,

können damit komplette mehrachsige

Servosysteme inklusive aller elektrischen

und mechanischen Komponenten (wie

Servomotor, Getriebe, Lastprofil, Servoantriebsregler)

mit wenigen Klicks berechnen,

auslegen und simulieren. In Servosoft

bereits integriert sind große Teile des

ben selbst übernimmt. Damit ersetzt er in

vielen Anwendungen wie Stanzen, Wickelmaschinen

oder Pressen eine übergeordnete

SPS. Das spart Platz im Schaltschrank

und reduziert die Anschaffungskosten

erheblich. Zusatzmodule für

Ethercat und Profinet sind ebenfalls verfügbar.

Groschopp liefert komplette Antriebssysteme

aus Servomotor, Getriebe

und Regler und bietet optional ein modernes

Touchdisplay sowie eine flexible

Softwarearchitektur. Der umfassende

Programmierservice erleichtert Integra -

tion und Inbetriebnahme, besonders bei

Sonderlösungen und Retrofits.

Einfache Diagnosefunktionen,

3D-Visualisierungen

und eine Bluetooth-Schnittstelle

für Condition-Monitoring

und Ferndiagnose per

App sorgen zudem für höheren

Bedienkomfort, schnelle

Wartung und reduzierte Stillstandzeiten.

Standard-Portfolios: die Cyber Dynamic

Line, Cyber Force Line (inklusive Force

Actuator MG), Cyber Kit Line sowie der

radintegrierte Cyber TAS Actuator 2 für

FTS und AMR. Weitere Produkte, etwa

Aktuatoren, Servoregler und Kompakt -

antriebssysteme, folgen in Kürze. Ein direkter

Link führt zudem zum Cadenas

Partcommunity Produktkatalog, über den

vollständige und aktuelle 2D-/3D-CAD-

Modelle, CAE-Daten und 3D-PDFs ohne

Zeitverlust in den Entwicklungsprozess

integriert werden können.

Bild: Wittenstein


News « ANTRIEBSTECHNIK

Servoantriebssystem

Präzise Bewegung für jede industrielle Achse

Beim Kollmorgen Essentials Motion System

handelt es sich um eine neue Familie

von Servoantriebslösungen, die laut Anbieter

eine Bewegungssteuerung für

praktisch jede Achse einfacher und kostengünstiger

macht. Vorkonfigurierte

Komponenten und integrierte Kommunikationsprotokolle

(Ethercat, EtherNet/IP,

Profinet) ermöglichen eine schnelle Inbetriebnahme

und Integration in bestehende

Steuerungsumgebungen. Die kompakten

Servoregler unterstützen Mehrachsensynchronisation,

bieten integrierte

STO-Sicherheitsfunktionen

(SIL2/Cat 3 PL d) und lassen

sich mit der Kollmorgen

Workbench-Software konfigurieren.

Das System besteht aus abgestimmtem

Servoregler, Servomotor mit

integriertem SFD-M Multiturn-Feedback

(24 bit Singleturn, 16 bit Multiturn, batterielos)

und einem vorkonfektionierten

Einkabelsystem. Die Servomotoren sind

für 120, 240, 400 oder 480 V AC ausgelegt

und für die gängigsten Leistungsanforde-

Bild: Kollmorgen

rungen von 200 bis 4000 W konzipiert.

Jede Wicklungsvariante liefert eine Nenndrehzahl

von 3000 min -1 , wobei die Spitzenleistung

bis zu 6000 min -1 beträgt.

Eine integrierte 24-V DC -Bremse ist optional

erhältlich.

Kompakter Servomotor

Viel mehr Leistung bei gleicher Baugröße

Bild: B&R

B&R, die Machine Automation Division

von ABB, hat die Acopos-P3-Reihe weiterentwickelt.

Mit bis zu 60 % mehr Leistungsdichte

und achtfacher Rechenleistung

bei gleicher Baugröße ist es der bislang

leistungsstärkste Servoantrieb des

Anbieters. Die Serie ermöglicht den Bau

von Hochleistungsmaschinen bei minimalem

Platzbedarf und verschafft damit

Wettbewerbsvorteile: höhere Produk -

tionsgeschwindigkeiten, bessere Produktqualität

und gesteigerte Produktivität.

Die neue Generation umfasst sieben

Geräte mit Ein- und Zweiachsvarianten

von 32 bis 80 kW. Das Zweiachsmodul

bietet doppelte Leistungsdichte gegen-

über früheren Versionen und erweitert so

die Skalierbarkeit. Zykluszeiten von nur

50 µs für alle Positions- und Geschwindigkeitsregelkreise

erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit.

Intelligente Funktionen

können direkt im Antrieb ausgeführt werden,

unabhängig von SPS oder Netzwerk.

Ein neu entwickeltes Luftstromsystem

sowie beschichtete Leiterplatten schützen

kritische Komponenten zuverlässig

vor Staub und Partikeln. 17 integrierte

Temperatursensoren sorgen für thermische

Überwachung, ermöglichen Betrieb

an der Leistungsgrenze und reduzieren

den Bedarf an teuren Überdimensionierungen.

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AUTOMATISIERUNG » Steuerungstechnik/Transportsysteme

Schwebende Mover steigern Durchsatz und sparen Stellfläche im Reinraum

Besser das Produkt bewegen

als die Dosierköpfe

Mit dem Transportsystem XPlanar konnte der Life-Science-Spezialist Automation NTH die hohen Anforderungen

an die Flexibilität einer innovativen Montageanlage für medizinische Diagnosegeräte erfüllen. Mit seinen

schwebenden Movern ermöglicht das Transportsystem einen völlig freien Produkttransport und eine Hand -

habung mit bis zu sechs Freiheitsgraden. Gleichzeitig ließ sich so der Platzbedarf im Reinraum um den Faktor

10 reduzieren und der Durchsatz beschleunigte sich von 5 min auf nur 5 s pro Gerät.

James Figy, Marketing Content Leader, Beckhoff Automation LLC

Bild: Beckhoff

Die hochflexible Diagnosegeräte-Montageanlage kann drei verschiedene, jeweils mit

einem XPlanar-Mover transportierte Gerätetypen mit einer Auswahl aus 50 Wirkstoffen

je nach Rezeptur befüllen und anschließend inspizieren.

Bei den meisten der kundenspezifischen Automatisierungsprojekte,

insbesondere bei der Montage

medizinischer Geräte, liege ein Schwerpunkt auf

der Software, berichtet Peter Sarvey, Vertriebsleiter

bei Automation NTH. Deswegen greift der Life-

Science-Spezialist bei der Automatisierung der oft

hochkomplexen und datenintensiven Anwendungen

gern auf neuartige Technologien zurück – aktuell das

flexible Transportsystem XPlanar von Beckhoff. „Das

System ist flexibel genug, um zahlreiche Produkte

mit einer hohen Variabilität zu transportieren und alle

möglichen zukünftigen Änderungen zu berücksichtigen“,

ergänzt Projektleiter Rich Snodgrass von

Automation NTH.

XPlanar besteht aus elektrisch aktiven Motormodulen,

über denen schwebende und elektrisch passive

Mover sechs Freiheitsgrade bei der Bewegungssteuerung

mit einer hohen Präzision und Wiederholgenauigkeit

bieten. Dies ermöglicht nach Aussage von

Automation NTH eine hervorragende Rückverfolgbarkeit,

eine kompakte Stellfläche in kostspieligen

Reinräumen und höchste Produktintegrität beim Dosieren

sensibler Reagenzien.

Um die Anforderungen für die Automatisierung des

bis dahin manuellen Montageprozesses zu definieren,

trafen sich 2023 Vertreter eines Startup-Unternehmens

mit Molly Blazek, Leiterin der strategischen

Kundenbetreuung bei Automation NTH und Vertriebsleiter

Peter Sarvey. Gesucht wurde ein System

für die automatische Abfüllung von etwa 50 verschiedenen

Wirkstoffen an unterschiedlichen Einfüllstellen

von drei verschiedenen Gerätetypen. „Die Dosierköpfe

zum Produkt zu bringen – mit Förderbändern,

Robotern oder anderen Handhabungstechnologien

– hätte einen enormen Kosten- und Platzbedarf

verursacht“, erinnert sich Sarvey. „Da wurde uns klar,

dass es besser wäre, das Produkt zu bewegen und

nicht die Dosierköpfe.“

Zudem sollte die Anlage in einem Reinraum betrieben

werden, in dem die Stellfläche aufgrund der erforderlichen

Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle

kostspielig ist. Daher musste das System so kompakt

wie möglich sein und gleichzeitig Spielraum für zukünftige

Änderungen bieten. Traditionelle Rundtakttische

und lineare Transportsysteme erfüllten keines

der Kriterien, berichtet Molly Blazek.

Randbedingungen führen

zu komplexer Aufgabenstellung

Joseph Cocchini, leitender Steuerungsingenieur bei

Automation NTH, begann mit der Evaluierung der

Optionen. Nach dem Test eines Wettbewerbssystems


Bild: Beckhoff

Ein grafischer XPlanar-Konfigurator

erleichtert es, das Anlagenlayout

mit Motormodulen zu erstellen,

Mover hinzuzufügen, Stationen und

Wege zu definieren sowie Bewe -

gungen zu simulieren.

ging Cocchini die Spezifikationen mit Todd Thollot

durch, Advanced Applications Group Manager bei

Beckhoff USA. „Ich hatte eine Liste mit hochgesteckten

Zielen. Wir mussten die XPlanar-Mover dynamisch

steuern können, um das Produkt auf den Movern

mit einem federgelagerten Haken zu fixieren

und wieder freizugeben, die Mover zum Entladen auf

den Motorkacheln zu parken und sicherzustellen,

dass der Hub, die Neigung, die 360-Grad-Drehung

und andere Funktionen den Zielvorgaben entsprachen“,

erläutert Cocchini. „Todd hatte mehrere Szenarien

programmiert, die die meisten Anforderungen

sofort erfüllten. Darüber hinaus war die Schwebe -

höhe mit XPlanar besser als beim zuvor getesteten

System, so dass die Mover stärker kippen konnten.“

Insgesamt war Todds Implementierung viel sauberer,

weil das Beckhoff-System den Zugriff auf jeden Bewegungsaspekt

jedes einzelnen Movers ermöglicht,

bis hin zu den ABC- und XYZ-Koordinaten. „Diese nahezu

unbegrenzte Konfigurierbarkeit ist der Grund,

warum wir uns für XPlanar entschieden haben.“

In der fertigen Montagemaschine führen die Bediener

die Diagnosegeräte manuell über eine Schublade

zu. Dann setzt ein Roboter das Produkt auf einem

der 18 XPlanar-Mover ab, wo es mit einem kun-

denspezifischen Werkzeug fixiert wird. Anschließend

wird das Produkt bei einer 360-Grad-Drehung einer

Sichtprüfung unterzogen. Die Mover transportieren

die Diagnosegeräte an verschiedenen Dosierstationen

vorbei, die auf der von 18 XPlanar-Kacheln gebildeten

Arbeitsfläche verteilt sind. Die schwebenden

Mover halten nur an den Dosierstationen an, die in

der Rezeptur des jeweiligen Geräts definiert sind,

und führen auf halber Strecke eine zweite Sichtprüfung

durch. Beim Abfüllen dreht der XPlanar-Mover

das Gerät so, dass die Reagenz an der passenden

Stelle gemäß Rezeptur platziert wird.

Bild: Beckhoff

Ein leistungsfähiger

Industrieserver C6670

von Beckhoff mit Intel-Xeon-Technologie

übernimmt die anspruchsvolle

Steuerung

des Transportsystems

XPlanar sowie von

Fremdgeräten in der

Anlage.

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der Industrieautomation

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Zukunft der Industriekommunikation und gestalten

die Sensorvernetzung und Prozessdatenübertragung

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eine noch nie dagewesene Leichtigkeit des Alltags

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AUTOMATISIERUNG » Steuerungstechnik/Transportsysteme

Automation NTH setzt eine

Vielzahl von Ethercat- und

Twinsafe-Klemmen in

der Montageanlage und

der Bandzuführeinheit zur

Versiegelung der

Diagnosegeräte ein.

Nach der abschließenden Sichtprüfung wird das

Gerät vor einem Bandrollenzuführer positioniert, der

eine selbstklebende Kunststoffkappe mit einer Wiederholgenauigkeit

von ±30 µm aufbringt. Danach

liefert der Mover das Produkt an eine Bedienersta -

tion. Er schiebt den Auslösehaken in eine Nut, kippt

nach vorn, um das Produkt freizugeben, und parkt bei

ausgeschaltetem Strom – also ohne zu schweben –

auf der darunter liegenden Motorkachel. Ein Bediener

kann dann gefahrlos durch den Lichtvorhang

greifen, um das fertige Gerät zu entnehmen.

Die Automatisierungssoftware Twincat bot für all

diese Aufgaben eine durchgängige Engineering- und

Laufzeitplattform. Integriert in Microsoft Visual Studio

ermöglicht Twincat die Programmierung in den

Sprachen, die am besten zur Anwendung passen. Darüber

hinaus erleichtert die Software mit einem grafischen

Konfigurator für XPlanar die Planung von Anlagen-Layouts

mit den kachelförmigen Motormodulen,

das Hinzufügen von Movern per Drag-and-Drop,

die Definition von Wegen und Stationen sowie die

Simulation von Bewegungsprofilen.

Bild: Beckhoff

Auf der Hardwareseite unterstützt ein Schaltschrank-Industrie-Server

C6670 von Beckhoff die

Steuerung von XPlanar und Fremdgeräten. Der Industrie-PC

mit 40 Kernen verfügt über große Kapazitäten,

wobei einige Kerne für zukünftige Funktionen

reserviert sind. Was Joseph Cocchini außerdem beeindruckt,

ist der Ultra-Kompakt-Industrie-PC

C6017, der das vierachsige Rollenzuführsystem steuert.

„Der C6017 verfügt über 8 GB DDR4-RAM, eine

320-GB-Festplatte, vier Ethernet- und vier USB-Anschlüsse

– damit steuert der kleine Windows-

10-Rechner unser Smartphone-großes HMI mit benutzerdefiniertem

Solid JavaScript, einen Python-

Webserver und eine MongoDB-Datenbank für OEE,

Rezepte, Konfigurationen und mehr. So etwas habe

ich in meiner Laufbahn noch nicht gesehen.“

Der fertiggestellte Diagnosegeräte-Montageautomat

ermöglichte die Automatisierung des zuvor in -

effizienten Fertigungsprozesses des Endanwenders.

Verglichen mit traditionellen Ansätzen minimiert die

Anlage den Verbrauch an kostspieliger Reinraumfläche

um den Faktor 10. Darüber hinaus reduziert

XPlanar laut Automation NTH den Energieverbrauch

im Vergleich zu Lösungen von Mitbewerbern, was

Wärmelast und Kühlbedarf verringert. „Die verwendeten

Reagenzien sind sehr feuchtigkeits-, temperatur-

und bewegungsempfindlich, so dass die kontaktlose

XPlanar-Bewegung und die von Beckhoff

angebotene Kühloption zur Kompatibilität mit dem

Produkt des Kunden beitrugen“, so Molly Blazek abschließend.

www.automationnth.com

www.beckhoff.com


»Die nahezu unbegrenzte Konfigurierbarkeit ist der

Grund, warum wir uns für XPlanar entschieden haben.«

Joseph Cocchini, Automation NTH

Bei Automation NTH in LaVergne, Tennessee (v.l.n.r.):

Vertriebsleiter Peter Sarvey und leitender Steuerungsingenieur

Joseph Cocchini (beide Automation NTH),

Vertriebsingenieur Richard Smith (Beckhoff USA), die

Co-Präsidenten Jeff Buck and Greg Young (Automation

NTH), Applikationsingenieur Adam Hoffman (Beckhoff

USA) und die Leiterin strategische Kundenbetreuung

Molly Blazek (Automation NTH)

Bild: Beckhoff

Schaltschrankbau « AUTOMATISIERUNG

Weniger CO 2 -Emissionen durch das richtige Kühlkonzept im Schaltschrank

Energieeffizienz steht nicht

im Gegensatz zur Betriebssicherheit

Der Druck, in modernen Produktionsumgebungen weiter Maßnahmen zu ergreifen, um die Produktion netto

CO 2 -neutral zu gestalten, bleibt bestehen – sei es durch interne Vorgaben, externe Einflüsse oder immer

strengere externe Regulierungen. Häufig sieht es dabei so aus, als ob Betriebssicherheit und Energieeffizienz

im Widerspruch stehen. Eine genauere Betrachtung zeigt aber, dass sich beides verbinden und eine klare

Entscheidungsgrundlage gewinnen lässt. Auch die betriebswirtschaftlicher Sicht kommt nicht zu kurz mit Blick

auf Reduktionsmaßnahmen, die den geringsten Investitionsaufwand pro eingesparter Tonne CO 2 erfordern.

Daniel Haag, Produktmanager Cabinet und Michael Bautz, Head of Product Management Automation bei der Friedrich Lütze GmbH

Bei Lütze beschäftigt man sich seit Jahren mit der

Frage, wie Schaltschränke, die in nahezu allen

industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen,

möglichst effizient gekühlt werden können. Schaltschränke

müssen gekühlt werden, da sonst im Inneren

zu hohe Temperaturen entstehen können, die zu

thermisch bedingten Ausfällen der Komponenten

führen. In einer vernetzten Produktionsumgebung

kann ein solcher Ausfall den Betrieb einer ganzen

Produktionslinie lahmlegen. Daher wird dem Thema

Betriebssicherheit seitens der Betreiber eine höhere

Priorität eingeräumt als dem Thema Energieeffizienz.

Das ist verständlich und richtig, aber die beiden Themen

müssen sich nicht zwangsläufig widersprechen.

Hier setzt Lütze an: Zunächst sollten alle Maßnahmen

im und am Schaltschrank ergriffen werden, die

die Betriebssicherheit erhöhen oder erhalten und

gleichzeitig möglichst wenig Energie verbrauchen.

Einfacher Einstieg über Lüfter

Ein Beispiel dafür ist das kanallose Verdrahtungssystem

AirStream, das bereits von Haus aus thermische

Vorteile bietet. So wird durch die Trennung von Komponenten-

und Verdrahtungsebene pro Komponente

der Platzbedarf reduziert und bei gleicher Anzahl von

Komponenten die Abwärme auf ein größeres Luft -

volumen verteilt. Außerdem wird die Gefahr der Bildung

von Hotspots verringert, da Kabelkanäle den

Luftstrom nicht behindern können. Reicht dies nicht

aus, kann zusätzlich ein AirBlower Lüfter installiert

werden. Dieser wird rückseitig auf dem obersten

Montagesteg platziert und sorgt bei vergleichsweise

geringem Energieaufwand (das Bewegen von Luft ist

aus energetischer Sicht deutlich weniger aufwändig,

als die Lufttemperatur zu ändern) für eine geordnete

Zirkulationsströmung um den Verdrahtungsrahmen.

Dadurch wird die gesamte Außenfläche des Schaltschranks

zur Wärmeabgabe an die Umgebung genutzt.

Hotspots, die sich durch temperaturbedingten

Auftrieb trotz AirStream System bilden könnten,

werden so aufgebrochen. Der AirBlower benötigt mit

der IoT-fähigen Regeleinheit AirTemp Controller lediglich

einen Leistungsbedarf von maximal 30 W.

Dieses Vorgehen stößt jedoch aufgrund der Thermodynamik

bei einer bestimmten Außentemperatur

(der Temperatur in der Industriehalle) an seine Grenzen.

Reicht die Temperaturdifferenz zwischen der Innentemperatur

des Schaltschranks und der Außentemperatur

nicht mehr aus, um die Verlustleistung

der Komponenten über die Schaltschrankwände abzuführen,

muss ein Kühlgerät eingesetzt werden.

Dies wird bei Lütze nicht infrage gestellt. Dennoch

Bereits auf kleinstem Raum ist der Einstieg in die effiziente Schaltschrankkühlung

möglich – hier über die Trennung von Komponenten und Verdrahtungsebene im

Schaltschrank und den Einsatz eines Lüfters des Typs AirBlower Compact.

Bild: Lütze


AUTOMATISIERUNG » Schaltschrankbau

Bild: Lütze

Die Trennung von

Komponenten und

Verdrahtungsebene

gelingt mit dem

Verdrahtungssystem

AirStream.

Abbildung 1: Temperaturverlauf in einer nicht-klimatisierten Industriehalle

für das Jahr 2024 unter Darstellung der Werte für das Tagesmaximum und

-minimum.

Quelle: Lütze

Die Simulation betrachtet speziell das Takt- und

Laufzeitverhalten eines Kühlgeräts (1,6 kW Kompressionskältemaschine

mit temperaturabhängigem EER

zwischen 1,5 und 2,0). Es wird eine Hystereseregelung

angenommen, bei der das Kühlgerät bei 40 °C

anspringt und bei 35 °C wieder abschaltet. Untersucht

wird ein Standgehäuse (2 m x 1 m x 0,6 m), in

dem während der Produktion eine effektive Verlustleistung

von 500 W anfällt. Zudem wird ein Zwei-

Schicht-Betrieb (jeweils 8 Stunden) und ausschließlich

Werktagsbetrieb angenommen. Im Ausgangszustand

liegt entweder freie Konvektion im Schaltschrank

vor oder das Kühlgerät ist in Betrieb. Weitersollte

durch eine geeignete Auslegung des Kühlsystems

und unter Berücksichtigung der zuvor genannten

Schritte sichergestellt werden, dass das Kühlkonzept

und der Kühlbedarf aufeinander abgestimmt

sind. Warum dies häufig nicht der Fall ist und welche

Rolle die Außentemperatur dabei spielt, möchten die

Autoren im Folgenden erläutern.

Abstimmung von

Kühlkonzept und Kühlbedarf

Neben der Verlustleistung, die im Schaltschrank entsteht,

ist die Umgebungstemperatur, der ein Schaltschrank

ausgesetzt ist, der wichtigste Einflussfaktor

auf die Innenlufttemperatur und damit auf den Kühlbedarf.

Bei der Festlegung oder Annahme einer Umgebungstemperatur

besteht jedoch häufig Uneinigkeit:

Oft wird pauschal eine Umgebungstemperatur

von 40 °C bei der Planung zugrunde gelegt, die jedoch

nur in Ausnahmefällen oder gar nicht erreicht

wird. Sie entspricht mit Sicherheit nicht der Durchschnittstemperatur,

der ein Schaltschrank über das

Jahr hinweg ausgesetzt ist. Wenn zusätzlich eine

maximal zulässige Innentemperatur von 40 °C angenommen

wird, erscheint die Auswahl eines Kühlkonzepts

einfach: Ein Kühlgerät ist zwangsläufig erforderlich,

da keine Temperaturdifferenz zwischen Innen-

und Außentemperatur besteht, die für die Kühlung

genutzt werden könnte. Dass dies jedoch in der

Praxis nicht der Regel entspricht, soll im Folgenden

anhand einer Mess- und Simulationsstudie veranschaulicht

werden.

Abbildung 1 zeigt den Temperaturverlauf, der in

einer nicht-klimatisierten Industriehalle bei einem

Kunden von Lütze gemessen wurde. Es wurden insgesamt

an sieben verschiedenen Positionen Messungen

durchgeführt, wobei der Temperaturverlauf an

den Messpunkten ohne direkte Sonneneinstrahlung

nur geringfügig variierte. Bei Betrachtung von Abbildung

1 wird deutlich, dass auch im Hochsommer die

Temperaturen nur wenig über 30 °C ansteigen. Es

lässt sich eine klare Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur

erkennen (diese ist hier nicht dargestellt,

aber als Randbedingung wurde das Wetter

für 2024 im Großraum Stuttgart berücksichtigt). In

den Sommermonaten bewegt sich die Temperatur in

der Industriehalle meist nur zwischen 25 und 30 °C.

Die Autoren erkennen an, dass es sich hierbei um eine

Einzelfallaufnahme handelt und der Temperaturverlauf

von Fall zu Fall unterschiedlich sein kann.

Vergleichbare Temperaturverläufe wurden jedoch in

mehreren weiteren Messungen bestätigt und zeigen

immer ähnliche Tendenzen. Das wesentliche Fazit ist,

dass die Industriehallentemperatur im Jahresverlauf

stark schwanken kann – hohe Temperaturen sind

möglich, aber nicht die Regel. Im Folgenden wird der

Temperaturverlauf aus Abbildung 1 als Randbedingung

für eine Simulationsstudie verwendet.

Simulation mit Kühlgerät


Schaltschrankbau « AUTOMATISIERUNG

Abbildung 2: Stromverbrauch für die Kühlung eines Schaltschrankes mit

einem 1,6-kW-Kühlgerät, einer maximal zulässigen Innentemperatur von

40 °C und einer wirksamen Verlustleistung von 500 W für den Umgebungstemperaturverlauf

nach Abbildung 1.

Quelle: Lütze

Abbildung 3: Summierte(r) Stromverbrauch und CO 2 -Emissionen für die

Kühlung eines Schaltschranks mit einem 1,6-kW-Kühlgerät, 40 °C maximal

zulässiger Innentemperatur und einer wirksamen Verlustleistung von 500 W

für den Umgebungstemperaturverlauf nach Abbildung 1.

Quelle: Lütze

hin wird angenommen, dass die Rückwand des

Schaltschranks keinen signifikanten Beitrag zur Wärmeabgabe

leistet, da sie durch die Montageplatte

thermisch verblockt ist. Im optimierten Zustand wird

angenommen, dass im Schaltschrank sowohl das Airstream

System als auch ein AirBlower Lüfter zum

Einsatz kommen. Es kann also entweder freie Konvektion,

Luftzirkulation durch den AirBlower und/

oder zusätzlich ein aktives Kühlgerät vorliegen.

Abbildung 2 zeigt für beide Szenarien die für die

Kühlung des Schaltschranks aufzuwendende elektrische

Energie (Stromverbrauch), beschränkt auf das

Kühlgerät. Es ist ersichtlich, dass das Kühlgerät im

Ausgangszustand (rote Balken) in jedem Monat läuft

beziehungsweise aktiv ist. In den Sommermonaten

ist der Stromverbrauch logischerweise höher, da der

Kühlbedarf in dieser Zeit durch die geringe Temperaturdifferenz

zur Umgebung ebenfalls steigt. Im optimierten

Zustand (blaue Balken) ist die Laufzeit des

Kühlgeräts hauptsächlich auf die Monate Mai bis

September begrenzt. Im August wird der kumulierte

Stromverbrauch von etwa 95 auf rund 64 kWh reduziert.

Der AirBlower ist hier noch nicht berücksichtigt,

wird jedoch in einer abschließenden kumulierten

Betrachtung einbezogen.

Weniger Stromverbrauch

und CO 2 -Emissionen

Das Fazit dieser Untersuchung lautet: Die Thermodynamik

setzt wie erwartet Grenzen für den über das

Schaltschrankgehäuse abführbaren Wärmestrom. Bis

zu diesen Grenzen sollten, wie bereits oben ausgeführt,

alle anderen Maßnahmen umgesetzt werden.

Wenn diese Maßnahmen so einfach umzusetzen sind

wie die Verwendung eines AirStream Verdrahtungssystems

– das neben den thermischen Vorteilen auch

eine Platzersparnis und Einsparungen bei der Verdrahtungszeit

ermöglicht – fällt die Entscheidung

eigentlich leicht. Der AirBlower stellt eine gute Ergänzung

zum Kühlgerät dar. Für Schaltschränke mit

geringerer Verlustleistung besteht jedoch auch die

Möglichkeit, die Größe des Kühlgeräts (Nennkühlleistung)

zu reduzieren, bei einer Schaltschrankkombination

ein Gerät weniger einzusetzen oder in bestimmten

Fällen ganz auf ein Kühlgerät zu verzichten.

Lütze unterstützt hier bei einer bedarfsgerechten

Planung.

Vergleicht man abschließend den Stromverbrauch

für die Kühlung des Schaltschranks zwischen den

beiden Szenarien, zeigt sich, dass im Ausgangszustand

etwa 667 kWh Strom verbraucht werden,

während im optimierten Zustand nur noch etwa

280 kWh erforderlich sind – einschließlich AirBlower.

Dies entspricht einer Reduktion des Stromverbrauchs

und der CO 2 -Emissionen um 58 %, also einer

Einsparung von rund 137 kg CO 2 (unter Berücksichtigung

des deutschen Strommixes im Jahr 2024).

In der Praxis kommen natürlich viele Schaltschränke

in einer Produktionslinie zum Einsatz, wodurch

sich diese Einsparung gut auf die gesamte Produk -

tionslinie skalieren lässt. Den Autoren ist bewusst,

dass es sich hierbei um eine theoretische und fallabhängige

Analyse handelt. Da der Energieverbrauch

für die Kühlung von Schaltschränken jedoch so gut

wie nie gemessen wird, stellt diese Methode die einzige

Möglichkeit dar, fundierte Aussagen zu treffen.

Für Lütze ist der nächste Schritt, weitere Praxismessungen

durchzuführen um damit zu zeigen, dass

Energieeffizienz und Betriebssicherheit keine Gegensätze

sein müssen.

www.luetze.com



Bild: Rittal

Mit Wasser kühlen direkt an den Rechenchips? Das Direct Liquid Cooling ermöglicht genau das und damit die Nutzung der hohen Wärmekapazität

von Wasser für die ausreichende Kühlung von KI-Anwendungen.

KI braucht einen kühlen Kopf: Direct Liquid Cooling im Rechenzentrum

Hochleistungskühlung

für Hochleistungsrechner

Im Green IT Cube findet das Rechenzentrum des GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt

künftig ausreichend Abkühlung: Gemeinsam mit den Automatisierungsspezialisten von Rittal wurde ein Blueprint

für KI-Infrastruktur mit Direct Liquid Cooling geschaffen, weil die bis heute übliche Luftkühlung an den Prozessoren

dabei an ihre physikalischen Grenzen kommt. Die bekannt guten Eigenschaften von Wasser für die Wärmeabfuhr

lassen sich so auch im Rechenzentrum nutzen – also genau da, wo Wasser ansonsten eher ein Problem ist.

Steffen Maltzan, Unternehmenskommunikation, Rittal und David Schahinian, freier Journalist in Frankfurt

Bild: GSI

Helmholtzzentrum

Wenn im GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung

Wissenschaftler erkunden, was

Millisekunden nach dem Urknall passierte oder wie

sich Krebszellen bekämpfen lassen, ist ein kühler Kopf

gefragt – und eine leistungsfähige Kühlung für die

Hochleistungsrechner im Rechenzentrum dahinter.

Diese sind in Darmstadt im eigens konzipierten „Green

IT Cube“ untergebracht. Die bis heute übliche Luftkühlung

an den Prozessoren kommt allerdings an ihre

physikalische Grenze, wenn die Leistungsdichte für

das High Performance Computing (HPC) und KI weiter

erhöht wird. Deswegen muss eine Kühlflüssigkeit

wie Wasser direkt zu den Chips – ansonsten

lassen sich KI-Anwendungen in keinem Rechenzentrum

in großem Stil betreiben. Rittal und GSI

haben dazu in Darmstadt einen Blueprint für KI-

Infrastruktur mit Direct Liquid Cooling geschaffen.

Die Kühlverteilertechnik hat Rittal gemeinsam mit

Server-Herstellern und Hyperscalern entwickelt. Sie

erreicht im kompakten Rack-Format eine Kühlleistung

von über 1 MW. Erstmals gesehen hat Dr. Helmut Kreiser,

der stellvertretende Abteilungsleiter IT, Leiter IT

Core Services and Applications sowie Leiter des Green

IT Cubes am GSI Helmholtzzentrum die Kühllösung auf

einer Messe. Dort wurde ihm schnell klar, dass sie ideal

in den Green IT Cube passt. Die Coolant Distribution

Unit (CDU) schließt die letzte luftgekühlte Lücke bis zu

den Servern. Im GSI wird die Wärme ohnehin schon

hocheffizient ab der Rücktür der Racks mit Wasser abgeführt.

Bereits heute erreicht das Rechenzentrum so

einen Effizienz-Kennwert (PUE – Power Usage Effec -

tiveness) von unter 1,07.

Schnell waren sich GSI und Rittal deshalb einig, dass

es nicht nur um den Einsatz der Kühltechnik, sondern

»Wir leisten Pionierarbeit, wie Systeme für das Direct Liquid Cooling

im größeren Stil in Rechenzentren angewendet werden können.«

Dr. Helmut Kreiser, stellvertretender Abteilungsleiter IT, Leiter IT Core Services and Applications und Leiter des Green IT Cube am GSI Helmholtzzentrum


Schaltschrankbau/Künstliche Intelligenz (KI) « AUTOMATISIERUNG

auch um deren Entwicklung gehen sollte. So wurde

eine Kooperation beschlossen, um den Praxiseinsatz zu

erproben und gleichzeitig die Effizienz der Lösung zu

steigern sowie den CO 2 -Footprint weiter zu senken.

„Mit der neuartigen direkten Chipkühlung betreten wir

gemeinsam technisches Neuland – und leisten gleichzeitig

Pionierarbeit, wie solche Systeme im größeren

Stil in Rechenzentren angewendet werden können“,

erläutert Kreiser. Und Uwe Scharf, bei Rittal Geschäftsführer

für den Vertrieb Deutschland, ergänzt:

„Wenn wir Wertschöpfung für die Industrie und Fortschritte

in der Forschung durch KI und High Performance

Computing erreichen wollen, müssen wir

schnell auch die Voraussetzungen in den Rechenzentren

schaffen.“

Vorbildfunktion für den

Betrieb von Rechenzentren

Je besser die praktischen Probleme bei Installation,

Betrieb und Instandhaltung gelöst werden können,

desto eher werden Betreiber von Großrechenzentren

solche Lösungen einsetzen. „Diese Infrastruktur muss

schnell auch in Deutschland entstehen, damit KI zum

Wachstumstreiber für Industrie, Forschung und Digitalindustrie

werden kann“, so Scharf weiter. „Zusammen

mit Eplan (siehe Interview S. 10) treiben wir bereits

KI-Anwendungen in der Industriesoftware voran

und mit GSI leisten wir nun die Grundlagenarbeit für

die IT-Infrastruktur – wenn wir es richtig machen,

können sich Forschung, Industrie und Digitalwirtschaft

auf diese Weise beflügeln.“

Eine der größten Herausforderungen bei der flächendeckenden

Nutzung von KI-Anwendungen ist das

Management ihres großen Energieverbrauchs. Bei der

Kooperation zwischen Rittal und GSI steht daher diese

Art der Optimierung weit oben im Lastenheft – nicht

nur auf Geräteebene, sondern im gesamten Rechenzentrum

als ganzheitliches Kühlsystem. Dafür steuert

das Darmstädter Start-up etalytics eine KI-basierte

Lösung bei – KI optimiert den KI-Einsatz. Hervorgegangen

aus einer Forschungsgruppe der TU Darmstadt,

bringt etalytics Deep-Tech-Entwicklungen aus den Bereichen

Datenanalyse, KI und Energiewissenschaften

aus der Forschung in die Praxis. Mit digitalen Zwillingen

des Systems sorgt KI aus Hessen so für mehr Energieeffizienz

beim Einsatz von KI-Anwendungen.

Übrigens: GSI öffnet die Kapazitäten im Hochleistungs-Rechenzentrum

auch für externe Kooperationspartner.

Das „Digital Open Lab“ stellt Infrastruktur

und IT-Kompetenzen bereit für gemeinsame

Entwicklungsprojekte und Kollaborationen

rund um die Themen Rechenzentrum, High Performance

Computing und KI.

www.gsi.de

www.rittal.com

Messe SPS 2025: Halle 3C, Stand 321

Bild: Rittal

»Um Wertschöpfung durch KI für die Industrie und Forschung zu erreichen,

muss schnell auch die IT-Infrastruktur dafür fit werden.«

Uwe Scharf, Geschäftsführer Vertrieb Deutschland, Rittal

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Bild: Phoenix Contact

PSRswitch RFID in der Anwendung

Berührungsloses Schalten für höchste Sicherheit bis Kat.4/PL e

Einfache Montage,

hoher Manipulationsschutz

Mit den magnetisch wirkenden Reed-Schaltern und RFID-kodierten Sicherheitsschaltern der Produktfamilie

PSRswitch erhalten Konstrukteure in Verbindung mit den PSR-Sicherheitsrelais einen durchgängigen Baukasten

für die sichere Abfrage beweglicher trennender Schutzeinrichtungen. RFID-kodierte Schalter punkten beim Manipulationsschutz

und in vernetzten, diagnostikintensiven Anlagen. Magnetisch wirkende Reed-Schalter sind

die robuste, wirtschaftliche Wahl für viele Standardanwendungen. In beiden Fällen erleichtern die normkonforme

Montage nach DIN EN ISO 14119 und eine zweikanalige Auswertung über PSR-Relais den sicheren Nachweis

bis PL d/e gemäß DIN EN ISO 13849 – bei schlanker Feldverdrahtung und hoher Anlagenverfügbarkeit.

Florian Salmen B.Eng., Product Management Safety Automation Infrastructure, und

Manuel Ungermann M.Eng., Strategic Product Marketing Safety Automation Infrastructure, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Bad Pyrmont

Im Maschinenbau schließen sich Produktivität und

Personensicherheit nicht aus. Es handelt sich vielmehr

um zwei Seiten einer Medaille. Immer dann,

wenn Risiken gemäß DIN EN ISO 12100 nicht allein

durch konstruktive Maßnahmen ausreichend reduziert

werden können, kommen trennende Schutzeinrichtungen

wie Türen, Klappen oder Hauben zum

Einsatz. Deren sichere Stellung wird von Sicherheitsschaltern

überwacht.

Mit der Produktfamilie PSRswitch stellt Phoenix

Contact ein Portfolio vor, das magnetisch wirkende

Reed-Schalter und RFID-kodierte Sicherheitsschalter

abdeckt. Die Geräte lassen sich gut mit den

PSR-Sicherheitsrelais des Unternehmens kombinieren.

Im Ergebnis profitieren die Anwender von einer

einfachen Verdrahtung, hohem Manipulationsschutz

gemäß DIN EN ISO 14119 sowie einem Performance

Level (PL) bis zur Kategorie 4/PL e nach DIN EN ISO

13849 in geeigneter Architektur.

Sicherheitsschalter müssen verschiedene Normen

erfüllen. Die DIN EN ISO 14119 regelt zum Beispiel

die Auswahl und den Einbau von Verriegelungseinrichtungen.

Sie fordert unter anderem einen wirksamen

Manipulationsschutz durch geeignete Codierung

und eine Montage, die Umgehungen verhindert.

Als weitere Norm strukturieren die EN ISO 13849-1

und -2 den Prozess: Aus der Risikobeurteilung wird

der PL r bestimmt und die Architektur (Kat. 1-4) festgelegt.

Auf Basis der Bauteildaten und des Diagnosedeckungsgrads

DC avg erfolgt ferner die Ermittlung der


Sicherheitstechnik « AUTOMATISIERUNG

Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls

pro Stunde PFH d als Ergebnisgröße. Außerdem wird

die Sicherheitsfunktion validiert. Alternativ ist die

IEC 62061 anwendbar. Die Auslegung geschieht dort

über den Safety Integrity Level (SIL) und die PFH D . In

beiden Normenbereichen unterstützt das PSR-Produktportfolio

bei der Umsetzung.

RFID- und Reed-Varianten im Vergleich

Ob Reed oder RFID: Beide Technologien zielen auf ein

sicheres Schalten ab. Bei den RFID-kodierten berührungslosen

Sicherheitsschaltern erkennt ein

elektronischer Sensor aufgrund der Codierung lediglich

den passenden Betätiger. Dies reduziert das Risiko

einer Umgehung der Sicherheitsmaßnahme durch

einen baugleichen, jedoch nicht zugeordneten Betätiger.

Neben dem hohen Manipulationsschutz überzeugen

die RFID-kodierten berührungslosen Sicherheitsschalter

durch hohe Toleranzen bei Versatz und

Vibration. Hinzu kommen die gute Eignung für eine

Reihenschaltung mit Status-/Fehlerdiagnose sowie

die hohe elektrische Lebensdauer, da die Kontaktabbrand-Thematik

hier nicht greift. Zu beachten sind

allerdings höhere Geräte- und Systemkosten als bei

einfachen Reed-Schaltern. In der Regel ist eine

Spannungsversorgung notwendig, oft in Verbindung

mit einem Auswertegerät oder einer OSSD-Schnittstelle.

Darüber hinaus müssen der Einfluss metallischer

Umgebungen sowie die Einbauabstände gemäß

Datenblatt berücksichtigt werden.

Bei den magnetisch wirkenden Reed-Sicherheitsschaltern

löst ein im Betätiger integrierter Magnet

im Sensor ein hermetisch gekapseltes Reed-Kontakt-

PSRswitch RFID in einer Reihenschaltung bis PL e

paar aus. Reed-Schalter stellen eine einfache, kosteneffiziente

Lösung bis PL e dar. Abhängig von der

Architektur lässt sich bei einer zweikanaligen Ausführung

mit PSR-Relais die Kat. 3/4 erreichen. Zudem

ist keine Elektronik im Sensorkopf erforderlich.

Die robusten Reed-Schalter in Schutzart IP65/67

bieten sich auch für raue Industrieumgebungen an.

Weitere Vorteile liegen in ihrem geringen Installa -

tionsaufwand, den großen Schaltspielzahlen sowie

dem Verzicht auf eine mechanische Betätigung. Bei

dieser Lösung ist zu bedenken, dass sich der Manipulationsschutz

als grundsätzlich geringer als bei der

RFID-Lösung erweist. Daher müssen die Kodiergrade

konstruktiv erhöht werden, zum Beispiel durch eine

verdeckte oder schwer zugängliche Montage und andere

Maßnahmen nach IEC 60947-5-3. Reed-Schalter

sind ferner anfällig für starke Fremdmagnetfelder


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AUTOMATISIERUNG » Sicherheitstechnik



Magnetisch wirkende Sicherheitsschalter aus der Produktfamilie PSRswitch

PSRswitch in Kombination mit den Sicherheitsrelais PSRuni

und eine Fehlausrichtung. Deshalb müssen die Einbaurichtlinien

strikt beachtet werden. Gleiches gilt

für die Kontaktphysik, beispielsweise Prellen oder

Kontaktlasten. Für einen hohen Diagnosedeckungsgrad

ist eine zweikanalige Verschaltung mit einer

passenden Plausibilisierung unerlässlich.

Typische Einsatzbereiche

Als typische Einsatzbereiche der RFID-codierten und

Reed-Sicherheitsschalter zeigen sich Schutztüren

und -hauben an Bearbeitungszentren sowie Verpackungs-

und Montageanlagen. Sie werden ergänzt

durch Rundschalttische sowie Dreh- und Schwenkeinrichtungen,

sofern eine berührungslose Abfrage

ohne mechanische Abnutzung benötigt wird. In hygienischen

und staubigen Umgebungen verringern

die gekapselten Sensorköpfe durch Verschmutzung

entstehende Ausfallrisiken.

In Kombination mit dem Relais-Portfolio bilden die

PSR-Geräte eine sichere Brücke zwischen der Sensorik

und Aktorik: Zwei Reed-Kanäle oder zwei OSSD-

Signale werden über ein PSR-Sicherheitsrelais sicher

überwacht. Die Querschlussüberwachung sowie der

Start-/Rückführkreis sorgen für den notwendigen Diagnosedeckungsgrad.

In Verbindung mit den passenden

PSR-Relais lassen sich mehrere Schalter in Serie

verdrahten. Selbst bei der Bereitstellung von Sammelmeldungen

sowie des Einzelstatus über IO-Link

respektive klassischen Meldekontakten bleibt die

Verdrahtung im Feld schlank. Die PSR-Relais umfassen

zwangsgeführte Kontakte gemäß EN 60947-5-1,

um Motorstarter, F-Eingänge, Ventile oder Antriebe

bis zum geforderten PL zuverlässig abzuschalten. Die

kompakte Baubreite und geringe Leistungsaufnahme

der RFID-codierten und Reed-Schalter senken den

Platzbedarf im Schaltschrank und die Betriebskosten

– ein wichtiger Faktor bei Retrofit-Projekten und

Serienmaschinen.

Auslegungsschritte im Überblick

Wie sehen nun die einzelnen Auslegungsschritte

aus? Als Erstes sind eine Risikobeurteilung nach DIN

EN ISO 12100 sowie die Festlegung des PL r vorzuneh-

men. Für Zugangsstellen mit einer hohen Gefährdung

ergibt sich zum Beispiel PL e. Anschließend erfolgt

die Auswahl der Technologie. RFID-codierte Schalter

bieten sich immer dann an, wenn hoher Manipula -

tionsschutz und eine umfassende Diagnose im Vordergrund

stehen oder viele Türen in Reihe zu überwachen

sind. Reed-Schalter erweisen sich als Mittel

der Wahl, sofern eine robuste, kosteneffiziente Standardlösung

ausreicht und sich Manipulationsrisiken

konstruktiv beherrschen lassen.

Im dritten Schritt muss die Architektur definiert

werden. Zur Umsetzung des Performance Levels d/e

sind beispielsweise Kat.3/4-Geräte mit einer zweikanaligen

Auswertung über ein PSR-Relais notwendig.

Durch einen Rückführkreis und die Querschlusserkennung

erhöht sich der Diagnosedeckungsgrad. Danach

findet die Berechnung/Validierung nach DIN EN

ISO 13849-1/-2 statt. Dazu werden der PFH d - oder

B10d-Wert der Komponenten aus den Datenblättern

übernommen, der DC-Wert unter Beachtung der Diagnosefunktionen

der PSR-Relais bewertet und der

PFH d -Wert oder PL nachgewiesen. Zuletzt geschieht

die Montage gemäß DIN EN ISO 14119. Hierzu gehören

die verdeckte Anordnung des Betätigers, ausreichende

Betätigungsabstände sowie der Schutz gegen

Überbrückung. Bei den magnetischen Reed-Schaltern

muss die Absicherung vor Fremdmagneten sowie

eine mechanisch gesicherte Befestigung berücksichtigt

werden.

Um sich spätere Probleme zu ersparen, sollten

Sensorleitungen getrennt von Motorleitungen verlegt,

die Schirmung geerdet und Schleifen vermieden

werden. Mechanische Toleranzen sind bei den RFIDcodierten

Sicherheitsschaltern großzügiger auszulegen,

wohingegen bei beiden Schaltern die Ausrichtfenster

aus den Datenblättern genau eingehalten

werden müssen. Als wichtig zeigt sich außerdem die

Klärung von Umgebungsbedingungen wie Temperatur,

Reinigungschemikalien oder IP-Schutzart. Wiederkehrende

Funktionsprüfungen sollten eingeplant

werden.

www.phoenixcontact.com



Sicherheitstechnik « AUTOMATISIERUNG

Das Electronic-Key-System EKS2 vereinfacht die sichere Betriebsartenwahl an Maschinen und Anlagen.

Maschinenzugang und Gefahrenbereiche zuverlässig absichern

Betriebsartenwahl leicht gemacht

Eine sichere und normgerechte Betriebsartenwahl bis Performance Level e ermöglicht das Electronic-

Key-System EKS2 von Euchner. Es lässt sich einfach implementieren, bedienen und anpassen und stellt

manipulationssicher den Zugang zu Maschinen und deren Funktionen sicher. Vereinfacht wurde zudem

die Integration in industrielle Steuerungssysteme.

Bild: Euchner

Mit der MGB2 Modular, die die Anbindung an

alle etablierten Feldbussysteme ermöglicht, wird

das Portfolio der Zuhaltungen erweitert.

Bild: Euchner

IO-Link Safety für die

sichere Kommunikation

Sicherheitskomponenten mit IO-Link Safety

Euchner kombiniert seine Sicherheitskomponenten

mit den Vorteilen der sicheren Kommunikation

über IO-Link Safety. Anwender profitieren

damit von einer einheitlichen Schnittstelle

für Schalter, Zuhaltungen und

Schutztürsysteme.

Bild: Euchner

Mit dem Electronic-Key-System EKS2 können Anwender

den Zugang zu Maschinen und deren

Funktionen einfach, individuell und manipulations -

sicher verwalten. Das Komplettsystem besteht aus

einem leicht integrierbaren Auswertegerät und einer

Leseeinheit in kompaktem Design. Dazu kommen robuste

Schlüssel in unterschiedlichen Farben.

Euchner hat das System mit dem Ziel entwickelt,

dass es leicht zu implementieren, zu bedienen und anzupassen

ist – bis hin zur vereinfachten Integration der

Betriebsartenwahl mit Touchpanel. Wo zuvor hoher

Programmieraufwand in der Steuerung nötig war, ermöglicht

das EKS2 eine schnelle Konfiguration und Implementierung

durch die sichere Auswertung der Betriebsartenwahl

bereits im Gerät selbst. Die ausgewählte

Betriebsart wird anschließend nur noch über die integrierten

1-aus-n-Sicherheitsausgänge an die Steuerung

übermittelt. Damit ermöglicht das System die

Umsetzung der Betriebsartenwahl bis Performance Level

e. Personalisierte Zugriffsberechtigungen für bis zu

sechs Betriebsarten lassen sich einfach über Eingabemasken

vergeben und auf dem Schlüssel speichern.

Leichte Integration in Netzwerke

Die Datenkommunikation zur Steuerung erfolgt über

Profinet. Durch den integrierten RT-Switch lässt sich

das System einfach in bestehende Netzwerkstrukturen

integrieren. Die Transpondertechnologie Mifare Desfire

sorgt für zusätzliche Daten- und Manipulationssicherheit.

Die Verwaltung über die PC-Software Transponder

Coding TC2 und den Electronic-Key-Manager EKM2 in

Kombination mit der Programmierstation erlaubt Anwendern,

Schlüssel individuell zu beschreiben und

Rechte flexibel zu verwalten.

Für die Sicherung der Zugänge an Schutztüren und

Zäunen bietet der Hersteller ergänzend mit der MGB2

Modular eine Lösung, die zuverlässig bei Temperaturen

bis -30 °C arbeitet. Anwender erreichen damit Sicherheit

der Kategorie 4 / PL e / SIL3.

www.euchner.de, Messe SPS 2025: Halle 7, Stand 280


AUTOMATISIERUNG » Sensoren & Messtechnik

Kleinste Strukturen und unterschiedlichste Materialien mit kompakten Geräten erfassen

Licht trifft Genauigkeit –

Präzision im Nanometerbereich

Nanometerauflösung beim berührungslosen und hochpräzisen Messen von Abständen, Positionen und Schichtdicken

ermöglichen zwei neue Controller der Baureihe confocalDT von Micro-Epsilon. Der kleinste passt selbst in

kleinste Schaltschränke. Zudem lassen sich bis zu fünf transparente Schichten innerhalb einer Messung erfassen.

Konfokal-chromatische Sensoren messen berührungslos und arbeiten materialunabhängig. Sie eignen sich

besonders für das Messen auf anspruchsvollen Oberflächen wie Glas, spiegelnden Metallen oder Siliziumwafern.

Dr.-Ing. Alexander Streicher, Produktmanager konfokal-chromatische Sensoren, Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG, Ortenburg

Bild: Micro-Epsilon

Konfokal-chromatische Sensoren erfassen selbst

kleinste, empfindliche Strukturen und unterschiedlichste

Materialien. Das prädestiniert sie für den

Einsatz in Branchen wie der Halbleiter- und Glasproduktion

oder der Elektronikfertigung. Konfokale Sensoren

können Auflösungen bis in den Nanometerbereich

darstellen, arbeiten verschleißfrei und messen den Abstand

sowie die Dicke von Mikrolinsen, Glas oder Folien.

Ein Vorteil im Gegensatz zu anderen Messprinzipien ist

die Möglichkeit, auf unterschiedlichsten Oberflächen –

von schwach reflektierend bis spiegelnd – präzise und

genau zu messen.

Mit der Baureihe confocalDT bietet Micro-Epsilon

eine großen Auswahl an Sensoren für verschiedenste

Messbereiche und dazu passende Controller. Eine Besonderheit

der Controller ist das schnelle und automatische

Regeln der Belichtungszeit – wichtig, um stabile

Messsignale sicherzustellen und eine schnelle Signalverarbeitung

zu ermöglichen.

Neu ist der weltweit kleinste konfokal-chromatische Controller confocalDT2411 mit einer

einstellbaren Messrate von 100 Hz bis 8 kHz und Nanometerauflösung. Für sehr schnelle

Abstands- und Dickenmessungen mit bis zu 25 kHz ist der confocalDT2416 konzipiert.

Dieser erfasst bis zu fünf Schichten mit einer Messung.

Nanometergenaue Auflösung

mit dem confocalDT2411

Neu ist der weltweit kleinste konfokal-chromatische

Controller confocalDT2411 mit einer einstellbaren

Messrate von 100 Hz bis 8 kHz und Nanometerauflösung.

Dank seiner kompakten Bauform lässt er sich problemlos

in bestehende Anlagen und Systeme integrieren

sowie einfach an einer Hutschiene montieren. So

passt er selbst in kleinste Schaltschränke.

An den Controller lassen sich nahezu alle verfügbaren

konfokalen Sensoren in den Messbereichen 100 µm

bis 30 mm anschließen. Das ermöglicht das Messen auf

nahezu allen Oberflächen sowie einseitige Dickenmessungen

auf transparenten Objekten. Ein robustes

IP40-Aluminiumgehäuse sorgt selbst unter rauen Umgebungsbedingungen

für optimalen Schutz. Hinzu

kommen Zertifizierungen gemäß Schock (DIN EN

60068-2-27) und Vibration (DIN EN 60068-2-6). Zugute

kommt dem Controller auch seine hohe Fremdlichtbeständigkeit

bis 30.000 Lux. Aufgenommene Messwerte

lassen sich digital über Ethernet, Feldbus und

RS422 oder als Analogsignale (Strom oder Spannung)

ausgeben. Anwender können die gesamte Konfigura -

tion des Controllers und der Sensoren über ein einfach

zu bedienendes Webinterface durchführen, eine zusätzliche

Software ist dabei nicht erforderlich. Für das

Messen von Dicken hat der Hersteller hierfür eine

eigens editierbare Materialdatenbank hinterlegt.

Äußerst schnelle Messrate

mit dem confocalDT2416

Ebenfalls hohe Präzision mit Nanometerauflösung verspricht

der neue, kompakte Controller confocalDT2416,

der sich ideal für sehr schnelle Abstands- und Dickenmessungen

von 100 Hz bis 25 kHz eignet. Mit dem

Controller lassen sich sogar bis zu fünf transparente

Schichten innerhalb einer Messung erfassen. Dies bezeichnet

man auch als Mehrschichtdickenmessung,


Sensoren & Messtechnik « AUTOMATISIERUNG

Dank der kompakten Bauform lassen sich die Controller in bestehende Anlagen

und Systeme integrieren und einfach an einer Hutschiene montieren.

Bild: Micro-Epsilon

Glasscheiben für das Fertigen von Displays benötigen ein homogenes Dickenprofil.

Konfokal-chromatische Sensoren ermitteln die Dicke berührungslos

und von einer Seite.

Bild: Micro-Epsilon

bei Micro-Epsilon als „Multipeak“-Option ausgewiesen.

So lassen sich mit dem Controller problemlos Materialien

wie Glas, Metall, Gummi, Spiegel, Leiterbahnen

oder Linsen vermessen, bei einem zulässigen Fremdlicht

bis 30.000 Lux.

Aufgrund seiner hohen Lichtstärke liefert der Controller

eine äußerst hohe Signalqualität und -stabilität.

Im kompakten IP40-Aluminiumgehäuse ist er optimal

geschützt und lässt sich damit in Maschinen oder Produktionslinien

unter rauen Umgebungsbedingungen

integrieren. Um den Controller in bestehende Anlagen

zu integrieren und aufgenommene Messwerte zu übertragen,

bieten sich diverse Schnittstellen wie Ethernet

oder RS422 an. Die Messwerte lassen sich ebenfalls als

Analogsignal (Strom oder Spannung) ausgeben. Zum

optimalen Steuern von Prozessen sind Encoder-Eingänge

sowie ein Synchronisations- und Schaltausgang

vorhanden. Vier Farb-LEDs zur Status-Anzeige dienen

der besseren Übersicht und Einstellbarkeit.

Einfache Integration in bestehende Anlagen

Besonders die umfangreichen Anschlussmöglichkeiten

bedienen heutige Anforderungen moderner Industrieanlagen

an die Konnektivität. So lassen sich beide Controller

bequem per Patch-Kabel über Ethernet und

Schnittstellen wie Ethernet/IP, Ethercat oder Profinet

mit einem PC oder einer SPS verbinden. Eine Verbindung

ist des Weiteren über zusätzlich erhältliche USBund

Schnittstellenmodule möglich. Mit einem umfangreichen

Zubehör zur Montage, auch unter Vakuum -

bedingungen, können Anwender die Sensoren und Controller

in unterschiedlichste Einbausituationen integrieren.

Beispiele sind etwa:

• Dickenmessung von Glas:

Für das Messen von Glasdicken in Fertigungsprozessen

eignen sich konfokal-chromatische Sensoren

sehr gut. Im Gegensatz zu anderen Messverfahren

sind konfokale Sensoren unempfindlicher gegenüber

Schwingungen und Verkippungen. Aus diesem Grund

lassen sich Sensoren des Typs confocalDT2411/16 für

die Dickenmessung von Glasscheiben beim Herstellen

von Displays in der Smartphone-Produktion einsetzen.

Hierbei ermitteln sie die Dicke berührungslos

und von einer Seite. Auch die gleichmäßige Dicke

von Containerglas lässt sich so ideal überprüfen.

• Bauteilvermessung in Koordinatenmessmaschinen:

Konfokal-chromatische Sensoren erweitern Koordinatenmessmaschinen

um die Möglichkeit, empfindliche,

transparente oder sehr kleine Bauteile, gekrümmte

Flächen, Winkel oder Konturen berührungslos

und hochpräzise zu vermessen. Aufgrund

der schnellen und berührungslosen Messung entsteht

kein Abrieb auf dem Target, zudem schwingen

die Bauteile nicht. Daher eignen sich die Sensoren

zum Messen von Schichtdicken, zur Oberflächenanalyse

oder zum Prüfen komplexer Mikrostrukturen,

wo taktile Taster an ihre Grenzen stoßen. Koordinatenmessmaschinen

profitieren dabei von der

großen Auswahl an Messbereichen und Öffnungswinkeln,

der einfachen Integration sowie den umfangreichen

Schnittstellen.

Neben den Standard-Sensoren für hochpräzise Messaufgaben

stehen übrigens konfokale Miniatursensoren

mit axialer und radialer Messrichtung im 90-Grad-

Winkel zur Verfügung, die auch in Bohrungen und Vertiefungen

messen können. Außerdem kann die erforderliche

Bauraumtiefe durch den Einsatz der 90-Grad-

Sensoren oder Modellen mit sehr kleiner Bauform reduziert

werden. Zahlreiche Möglichkeiten bieten sich

auch beim Anschluss: vom schleppketten- und robotertauglichen

Lichtleiter bis hin zu Ultrahochvakuum-

Varianten.

www.micro-epsilon.de

Messe SPS 2025: Halle 7A, Stand 130


AUTOMATISIERUNG » News

Robuste Hybridleitungen

Ausfallsicherheit für die digitale Landwirtschaft

TKD Kabel widmet sich mit den robusten

Feldbus-Leitungen der Reihe Induline Isobus

der digitalen Landwirtschaft. Isobus

ist der weltweite Standard für Datenbus-

Anwendungen in der Landwirtschaft, wie

er in der Norm ISO 11783 festgelegt ist. Er

regelt das Zusammenspiel zwischen Traktoren

und Anbaugeräten, das sich dadurch

herstellerunabhängig über ein zentrales

Terminal steuern lässt.

Die PUR-Variante der Leitung ist für

den Dauerbetrieb und extreme Bedingungen

in der Agrartechnik konzipiert. Der

PUR-Mantel ist öl-, UV-, fett-, kühlmittel-

und schmiermittelbeständig, zudem

flammwidrig, abrieb- und kerbfest. So

bleiben Datenkommunikation und Stromversorgung

auch bei starker mechanischer

Belastung zwischen Traktor und

Anbaugerät zuverlässig erhalten. Dank

UV-, Ozon- und Hydrolysebeständigkeit

sowie Schutz vor Mikroben ist eine lange

Lebensdauer auch im Freien gewährleistet.

Die PVC-Variante bietet eine wirtschaftliche

Lösung für Anwendungen, bei

denen nicht alle Schutzmerkmale erfor-

derlich sind. Der spezielle PVC-Mantel ist

öl- und weitgehend fett- sowie kühlmittelbeständig,

UV-resistent und somit innen

wie außen einsetzbar. Beide Varianten

besitzen den typischen Isobus-Aufbau

mit vier verseilten Datenadern und zwei

Energieadern. Induline-Leitungen sind

auch kundenspezifisch konfektionierbar.

Bild: TKD Kabel

LED-Leuchten

Präzises Weißlicht und RGB-Signalisierung vereint

Bild: Binder

Mit den LED-Leuchten von Binder steht

Anwendern nun eine Technologie zur Verfügung,

die Arbeitsplatzbeleuchtung und

Statusanzeige in einem System vereint.

Ob detailgenaue Ausleuchtung mit Weißlicht

oder eindeutige Prozesssignale im

RGB-Spektrum – sie sorgen für mehr Sicherheit,

Ergonomie und Effizienz. Die

LED-Leuchten in unterschiedlichen Farbtemperaturen

ermöglichen es, das Licht

optimal an die jeweilige Anwendung anzupassen

– von einer tageslichtähnlichen

Beleuchtung für lange Arbeitsphasen bis

hin zu kontrastreichem Licht für besonders

präzise Inspektionsaufgaben. Das integrierte

Tageslichtweiß mit 4000 K sorgt

für eine gleichmäßige, flimmerfreie Beleuchtung.

Mit einem hohen Farbwiedergabeindex

(CRI > 90) lassen sich bei Prüfund

Inspektionsprozessen auch sehr kleine

Details zuverlässig erkennen.

Die Leuchte bietet das vollständige

RGBW-Farbspektrum und ermöglicht so

eindeutige Statusanzeigen. Ein weißes

Licht signalisiert einen störungsfreien Be-

trieb und zeigt dem Bedienpersonal an,

dass alle Prozesse reibungslos laufen. Tritt

hingegen eine Störung auf, warnt ein rotes

Licht sofort und alarmiert das Personal,

um ein rasches Eingreifen zu gewährleisten.

Darüber hinaus lassen sich weitere

Farben flexibel einsetzen, beispielsweise

zur Visualisierung von Prozessen oder

zur Implementierung individueller Signalcodes.

Auf diese Weise vereint die Leuchte

zwei Funktionen in einem Gerät, ohne

dass zusätzliche Signaltechnik oder ein

erhöhter Installationsaufwand erforderlich

sind. Auch kundenspezifische Ausführungen

bietet der Hersteller an – von

adressierbaren LEDs bis zu speziellen

Wellenlängen wie UV- oder IR-Licht.

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58 KEM Konstruktion|Automation » 11-12 Sonderausgabe | 2025 Antreiben - Steuern - Bewe-

News « AUTOMATISIERUNG

Industriebeleuchtung

Durchdacht, leistungsstark und langlebig

Bild: Helukabel

Unter der neuen Marke Helulight halten durchdachte,

leistungsstarke und langlebige Beleuchtungs -

lösungen Einzug ins Portfolio der Helukabel GmbH.

Mit der Helulight Smart Process beispielsweise lassen

sich Prozesszustände an Maschinen und Anlagen

schnell und eindeutig visualisieren. Das Lauflicht aus

einzeln ansteuerbaren RGB-LEDs zeigt etwa Füllstände,

Temperaturverläufe oder Bearbeitungsfortschritte

visuell an. Die Helulight Solid40 wiederum

wurde speziell für anspruchsvolle Bedingungen

entwickelt, etwa für den

Einsatz in Werkzeugmaschinen und

rauen Produktionsumgebungen. Das

robuste Gehäuse mit ESG-Sicherheitsglas

schützt zuverlässig vor Kühlschmierstoffen,

Ölen und Staub. Die leistungsstarke

LED-Technologie sorgt für eine gleichmäßige,

flächige Ausleuchtung mittlerer Arbeitsbereiche.

Steckverbinder

Jetzt auch für den manuellen Einsatz

Mit dem neuen ODU-MAC Power Connector

M216 / M316 erweitert ODU sein

Portfolio um eine manuell steckbare Lösung

für Hochstrom- und Hochspan-

Bild: ODU

nungsanwendungen. Neben den Dockingund

Einbauvarianten D216 / D316 steht

damit nun auch eine Gehäusevariante aus

robustem Aluminium zur Verfügung. Der

Steckverbinder kombiniert Hochstromund

Hochspannungsübertragung bis

600 A in einem System, mit IP2X Berührschutz,

ODU Lamtac Flex-Kontakten für

geringe Steckkräfte und über 10.000

Steckzyklen Lebensdauer. Typische Einsatzfelder

sind Elektromobilität, End-of-

Line-Testing und Hochspannungsprüfungen.

Die Varianten D216 / D316 dienen als

Andocklösungen mit zwei oder drei

Powerkontakten, ideal für automatisierte

Testumgebungen. Durch die Kombination

von Hochstrom-, Hochspannungs- und

Datenübertragung in einem Connector erfüllen

sie höchste Anforderungen im Automotive-

und Battery-Testing.

Robuste Leitungen für bewegte Anwendungen

Mehr Ausfallsicherheit für Vision-Systeme

Sein Sortiment an konfektionierten Ready -

cable-Leitungen erweitert igus für bewegte Industrieanwendungen.

Neu sind Varianten mit

Steckverbindungen für Systeme des Automatisierungsspezialisten

Keyence. Konstrukteure

können die anschlussfertigen Plug-and-Play-

Leitungen direkt an High-Speed-Kameras oder

andere bewegte Komponenten anschließen und

so die Ausfallsicherheit erhöhen, ohne eigene

Verkabelungslösungen entwickeln zu müssen.

Mit dem Readychain-Service liefert igus darüber

hinaus komplette, einbaufertige Energiekettensysteme

wie die Triflex E-Kette für dynamische

Robotikanwendungen. So entstehen

montagefertige Lösungen aus einer Hand. Jährlich

werden über 10 Mio. m Chainflex-Leitun-

Bild: igus

gen auf über 200 automatisierten Anlagen gefertigt.

Jede Leitung wird elektrisch und mechanisch

getestet, die Ergebnisse fließen in einen

Online-Lebensdauerrechner ein. Auf Basis

dieser Daten gibt igus eine vierjährige Garantie

auf Produkte mit berechneter Lebensdauer.

Richtig gute

Verbindungen

Distribution und Fertigung von Spezial- & Standardkabel-Lösungen.

Kundenspezifi sche Sonderkonstruktionen

auch in kleinen Chargen.

Gerne erreichen Sie uns unter:

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KOMPONENTEN » Spanntechnik/Prozessautomation

Konventionelle Spannsysteme für die

Zerspanung können mit digitalem

Werkstückanschlag „e-sensing“ und

hybrider Drehzuführung „HRU 1“

nachgerüstet werden.

Bild: SMW-Autoblok

SMW realisiert automatisierte Dreh-Fräsbearbeitung auch mit konventionellem Spannfutter

Automation mit Zwei-

Komponenten-Lösung

Wie lässt sich die Werkstückbearbeitung mit einem konventionellen Spannsystem

automatisieren? Die gängigste Antwort dürfte wohl „gar nicht“ oder „indem man es durch

Mechatronik ersetzt“ lauten. Bei SMW-Autoblok und SMW-electronics sieht man das

anders. Sie liefern ein Konzept, das nur zwei Komponenten benötigt, um auch mit einem

konventionellen Spannfutter automatisierte Dreh- und Fräsprozesse zu realisieren.

Am SMW-Standort in Meckenbeuren befindet es sich bereits im Einsatz.

Petra Müller, Marketing, SMW-Autoblok


Für die spanende Fertigung entwickelt und fertigt

SMW-Autoblok geeignete Spannmittel. 2021

bündelte die Gruppe ihre globalen Aktivitäten im Bereich

digitalisierter Prozesse und Automation in dem

eigenständigen Unternehmen SMW-electronics. Damit

forcierte SMW die Digitalisierung der Spannsysteme,

um Rüstzeiten zu verkürzen und eine größere

Variantenvielfalt ohne Spannmittelwechsel fertigen

zu können. Heute kann der Hersteller komplette Automationsprozesse

mit schlüsselfertigen Lösungen

aus einer Hand ausrüsten.

Für die Entwickler geht es dabei stets um zwei Fragen:

Wie erfasst ein Spannmittel alle relevanten Informationen,

damit die Steuerung den Bearbeitungsprozess

durch die Maschine fehlerfrei durchführen

lassen kann? Und: Wie werden diese vom Entstehungsort

zum Steuerungssystem übertragen? Antworten

liefern die Schlüsseltechnologien Sensorik

und induktive Kopplung. Im jüngsten SMW-Konzept

finden sie sich als digitaler Werkstückanschlag

„e-sensing“ und hybride Drehzuführung „HRU 1“ wieder.

Damit lassen sich auch bestehende konventionelle

Spannsysteme für die Zerspanung nachrüsten.

Schlüsseltechnologie Sensorik

In seiner eigenen Fertigung hat SMW eine Dreh-Fräsmaschine

Mazak Integrex mit seinem neuen Konzept

ausgestattet. Hier werden Bauteile des Spannzangenfutters

„Comot“ gefertigt. Der Prozess kann bei Beladung

durch einen Roboter vollautomatisch erfolgen.

Auf dem Spannfutter der Maschine ist dafür der digitale

Werkstückanschlag „e-sensing“ angebracht. Er

besteht aus drei Einzel-Anschlägen; auf ihnen befindet

sich jeweils eine e-sensing-Einheit.

„Ohne Sensorik ist keine Automation möglich“,

sagt Tobias Schneider, der bei SMW-Autoblok für das

Business Development verantwortlich ist. „Sie erfasst

SMW eröffnet mit dem Konzept auch

für bestehende konventionelle Spannfutter

den Weg in die digitale Fabrik.

die entscheidenden IST-

Zustände, anhand derer

eine Steuerung über

den nächsten Prozessschritt

entscheidet.“ In

der Drehbearbeitung

ist ein solcher entscheidender

Moment die Bauteilerkennung.

Erst, wenn eine

fehlerfreie Bearbeitung möglich

ist, startet der Zerspanungsvorgang.

IM FOKUS

Eine Nachrüstlösung von

SMW-Autoblok und

SMW-electronics automatisiert

die Dreh- Fräsbearbeitung

mit konventionellem

Spannfutter.

Der Werkstückanschlag wird digital

Beim e-sensing übernimmt die Sensorik genau diese

Aufgabe. Sie ermittelt, ob das zu bearbeitende Bauteil

vorhanden ist und ob es korrekt im Spannmittel

aufliegt. Die Sensoren decken einen Messbereich von

bis zu 5 mm ab. Auf diese Weise lässt sich das System

selbst in der OP 10 durchführen, bei der die unbearbeiteten

Rohteile mit ihrer unebenen Oberfläche

häufig nicht plan am Werkstückanschlag aufliegen.

Die bislang noch weit verbreitete Luftanlagekontrolle,

die nur bis zu einem Abstand von 0,02 mm arbeitet,

ist für dieses Verfahren nicht geeignet.

SMW bearbeitet verschiedene Teile auf der Mazak

Integrex. Spannmittelwechsel sind dennoch kaum

nötig. Die e-sensing-Sensoren können in insgesamt

vier Auflagepunkte gesetzt werden, wodurch sich der

Werkstückanschlag an unterschiedliche Werkstück-

Bild: SMW-Autoblok

Bild: SMW-Autoblok

Die hybride Drehzuführung HRU 1 stellt neben der induktiven Energie- und

Signalübertragung auch die Versorgung mit Luft, Öl oder Kühlmittel sicher.

Mit seinen zylinderförmigen Sensoren erfasst der

digitale Werkstückanschlag namens e-sensing das

Vorhandensein und die Lage eines Bauteils.

Bild: SMW-Autoblok


KOMPONENTEN » Spanntechnik/Prozessautomation

»Ohne Sensorik ist keine Automation möglich.

Sie erfasst die entscheidenden Ist-Zustände,

anhand derer eine Steuerung über

den nächsten Prozessschritt entscheidet.«

Bild: SMW-Autoblok

Bild: SMW-Autoblok

Tobias Schneider,

Business Development, SMW-Autoblok

abmessungen anpassen lässt. In der

Standardversion deckt er beim Einsatz

eines Spannfutters KNCS-2G 325

Durchmesser von 178 bis 320 mm ab.

Zusätzlich können auch die Einzel-Anschläge

über einen Schnellwechsel getauscht

werden; dafür sind lediglich zwei

Schrauben zu lösen.

Energie und Signale

kontaktlos übertragen

Die Übertragung der Messsignale erfolgt analog im

Spannungsbereich von 0 bis 10 V an die Maschinensteuerung.

Daneben ist e-sensing auch in der Lage,

seine Signale via IO-Link zu übermitteln. Die Herausforderung

besteht hierbei in der Drehbewegung der

Spindel. „Die Rotation macht weder eine Energieversorgung

der Sensorik noch eine Signalübertragung

über Kabel möglich“, schildert Tobias Schneider das

Problem. Gelöst hat es SMW mit der induktiven

Koppelung.

Mit dieser Technologie hat der Hersteller schon

mehrere Spann- wie auch Greifsysteme für die Automation

erschlossen. Sie überträgt Energie und Signale

zwischen einem Base- und einem Remote-Koppler

über einen Luftspalt von bis zu 10 mm. Damit lässt

sich eine rotierende Einheit ohne hinderliche Kabel

mit einer stationären Basis koppeln. SMW bietet die

induktiven Koppelsysteme in unterschiedlichen Varianten

an und kann damit ein breites Anwendungs-

Die Übertragung der Messsignale erfolgt analog im Spannungsbereich von 0 bis 10 V

an die Maschinensteuerung.

Die Bauteilerkennung wird über die Maschinensteuerung

überwacht. Die Beladung selbst kann komplett mannlos

erfolgen.

spektrum vom Palettenwechsel bis zum End-of-Arm-

Tooling bedienen. Für die Nachrüstlösung hat SMW

die Energie- und Signalübertragung in die Drehzuführung

integriert.

Die hybride Drehzuführung „HRU 1“ (Hybrid Rotary

Union) versorgt die Dreh-Fräsmaschine während der

Bearbeitung mit Kühlmittel. Auch die Versorgung mit

Luft oder Öl ist wahlweise möglich. Gleichzeitig verbindet

sie den digitalen Werkstückanschlag e-sensing

mit der Steuerungseinheit der Maschine. HRU 1

sitzt direkt am Zugrohr, das doppelwandig ausgeführt

ist. Es dient sowohl als Kabelführung zwischen

Remote-Koppler und Werkstückanschlag als auch als

Leitung für ein Versorgungsmedium. Bei Drehzahlen

von bis zu 7.000 min -1 liefert HRU 1 die e-sensing-

Messsignale über seine drei analogen beziehungsweise

digitalen PNP-Anschlüsse. Empfangen werden

sie von der Controlbox AI, einer Steuerungseinheit,

die SMW speziell zur Überwachung digitalisierter

Spannmittel anbietet. Sie lässt sich ebenfalls als

Nachrüstlösung in Maschinensteuerung oder SPS

einbinden. Dafür stehen neben analogen 0-10-Vund

PNP-Anschlüssen auch Schnittstellen zum IO-

Link- und Ethernet-Protokoll zur Verfügung.

SMW konnte seinen Bearbeitungsprozess auf der

Mazak Integrex seit der Spannfutter-Nachrüstung

mit e-sensing und HRU 1 in mehrfacher Hinsicht optimieren.

„Allein, dass wir einen Anschlag für mehrere

Bauteile nutzen können, bringt eine enorme Flexibilität“,

so das Fazit von Tobias Schneider. „Die beiden

größten Vorteile sind jedoch die Fähigkeit zum

OP-10-Verfahren und die Konnektivität.“ Dank ihnen

kann die Beladung komplett durch Roboter erfolgen.

Auf diese Weise macht SMW auch für bestehende

konventionelle Spannmittel den Weg in die digitale

Fabrik gangbar.

(sc)

www.smw-autoblok.com & www.smw-electronics.com


Bild: SMW-Autoblok


Maschinenelemente « KOMPONENTEN

Blick auf den neuen Horizontalprüfstand von ACE mit hochwertigem elektrischem Antrieb sowie Linearführungen, Signalprozessoren und Kraftmessern.

Hier werden alle Kleinstoßdämpfertypen für den Einsatz in Handlingsystemen für die Halbleiterproduktion vorab getestet.

Bild: ACE

ACE testet Kleinstoßdämpfer auf neuem Prüftstand

Geprüfte Dämpferauslegung macht

Halbleiterfertigung ausfallsicher

Mit kundenspezifisch dimensionierten und geprüften Kleinstoßdämpfern für die Endlagen werden

die Handlingsysteme in Laserlithografiemaschinen für die Herstellung von Elektronikchips zuver -

lässig vor zu hohen Kräften geschützt. Um die exakte Auslegung der Dämpfer sicherzustellen, hat

ACE Stoßdämpfer mit Partnern aus dem deutschen Mittelstand einen Prüfstand neu aufgelegt.

Maschinenhersteller und Anwender können sich so auf das sichere Handling der Wafer verlassen.

Die Stoßdämpfer in Kleinserie eignen sich für die hohen Anforderungen der Halbleiterherstellung

hinsichtlich Präzision und Hygiene.

Jens Frantzen M. A.; Robert Timmerberg M. A., Fachjournalist (DFJV), plus2 GmbH, Düsseldorf, Deutschland

Eine essenzielle Komponente für die Sicherheit der

Chipfertigung mittels Laserlithografiemaschinen

sind hydraulische Stoßdämpfer. Sie werden als Notstoppdämpfer

in den Bewegungsachsen der in den

Maschinen integrierten Handlingsysteme eingesetzt,

was neben der X- und Y-Achse auch die mittig angeordnete

Center-Pole-Achse (CP) betrifft. Diese Achsen

dürfen bei einem Strom- oder Steuerungsausfall

nur mit maximal zulässigen Kräften belastet werden,

damit die viele Millionen Euro teuren Maschinen unbeschadet

bleiben. Ein führender Hersteller setzt

hierbei auf Kleinstoßdämpfer der ACE Stoßdämpfer

GmbH, den zur Stabilus-Gruppe gehörenden Dämpfungsspezialisten

aus Langenfeld im Rheinland.

Deren robuste und stromunabhängige Maschinenelemente

sind reinraumtauglich und erfüllen die Anforderungen

der Branche hinsichtlich Hochwertigkeit

und Zuverlässigkeit.

In einer für ACE typischen, ausführlichen Entwicklungsphase

werden für jede der drei Achsen passende

Komponenten aus dem Kleinstoßdämpfer-Portfolio

gewählt und dann individuell auf die Anforderungen

hin angepasst. ACE geht zudem die Extra-Meile und

testet die nach Maß angepassten Dämpfer jeweils

vor der Auslieferung auf einem eigens für diese Anwendung

gebauten Prüfstand. Dazu kooperieren die

Langenfelder mit dem deutschen Unternehmen Ferchau

aus Gummersbach, spezialisiert auf Engineering-Dienstleistungen.

Gemeinsam mit Thomas Büttner, heute Leiter der

Forschungs- und Entwicklungsabteilung bei Ferchau

am Standort Schweinfurt, entstand bereits 2003 ein

Prüfstand, der individuell für die Kundenanforderungen

konzipiert und konstruiert wurde. Dieser leistete

viele Jahre sehr gute Arbeit und half, die hohe Qualität

der Kleinstoßdämpfer für die Laserlithografiema-


KOMPONENTEN » Maschinenelemente

Dämpfungstechnik in Kleinserie: Kundenspezifisch

modifizierte Kleinstoßdämpfer, die für

bestmöglichen Schutz der Endlagen des

Handlingsystems vor der Auslieferung etliche

Testläufe auf dem Prüfstand durchlaufen.

Bild: ACE

schinen zu kontrollieren und zu sichern. Als das Risiko

bestand, dass der Prüfstand bei einem Defekt aufgrund

mittlerweile fehlender Ersatzteile nicht mehr

verfügbar sein würde, wurde die Kooperation von

ACE mit Ferchau neu aufgesetzt.

Das Handlungsfeld für den neuen Prüfstand war

mit dem des alten identisch: Es galt weiterhin, drei

verschiedene Kleinstoßdämpfertypen zu testen, die

als Notstoppdämpfer in den Achsen der Laserlithografiemaschinen

eingesetzt werden. Die zu bewältigenden

Massen und Geschwindigkeiten entsprechen

den Angaben der Kunden:

• Für die CP-Achse sind 95,83 kg bei einer

Verfahrgeschwindigkeit von 1,29 m/s zu dämpfen.

• Für die Y-Achse ebenfalls 95,83 kg – jedoch mit

einem Antriebstempo von 1,08 m/s.

• Für die X-Achse sind es schließlich

26 kg bei 2,48 m/s.

Um die Aufgabe zu erfüllen, wurde ein Horizontalprüfstand

konzipiert, der die verschiedenen Massenkräfte

auf einem Schlitten mit Hilfe eines elektrisch

angetriebenen Linearmotors auf hochwertigen

Linear führungen auf die genannten Werte beschleunigt.

Gleichzeitig hatte der Endkunde neue Wünsche

an „seinen“ neuen Prüfstand, durch die er noch präzisere

Ergebnisse und letztendlich noch mehr Sicherheit

erzielen wollte.

Präzision fordert

die Antriebstechnik heraus

„Der Teststand ist eigentlich eine Verkörperung des

Impulserhaltungssatzes und kann über seinen generischen

Aufbau, seine verwendete Antriebstechnologie

sowie seine integrierte Mess- und Regelungstechnik

die geforderte Kraft-Weg-Kurve darstellen“,

erläutert Büttner die Kundenanforderungen an die

neue Evolutionsstufe. Und Stephan Melzer, Projektleiter

System- & Funktionsentwicklung bei Ferchau,

ergänzt: „Vom Kunden gab es als Anforderung ein

sehr enges Toleranzband für die Abweichung der Geschwindigkeit

des Schlittens. Diese wird bei uns im

Frequenzumrichter über einen Linien-Encoder gemessen

und nachgeregelt.“ Um nun die Genauigkeit

im Vergleich zum Vorgängersystem zu erhöhen, verbauten

die Entwickler einen Encoder mit einer Auflösung

von 50 µm. Damit kann die Geschwindigkeit

wiederholgenau mit einer Toleranz von kleiner

±0,02 m/s eingestellt werden.

Eine zweite Herausforderung betraf den Abschaltpunkt

des Antriebs. Der Wunsch lautete: Um die

Messung möglichst wenig zu verfälschen, soll der

Antrieb 1 mm vor dem Dämpfer abgeschaltet werden.

So soll nur die Bewegungsenergie der bewegten

Masse vom Dämpfer absorbiert werden. „Um das zu

erreichen, muss der Motor bei Erreichen der gewünschten

Position innerhalb von 403 µs stromlos

geschaltet werden“, so Projektleiter Melzer. „Diese

Zeiten waren mit der üblichen Kombination aus SPS

und Frequenzumrichter nicht darstellbar.“ Die Lösung

bestand darin, die Bewegung auf einem programmierbaren

Frequenzumrichter zu realisieren und die

Kommunikation über einen Industriebus zu vermeiden.

„Ein Test im Herstellerlabor hat uns das bestätigt:

Ein Industriebus wäre einfach zu langsam

gewesen.“

Reibverluste mitgedacht

– von der Simulation zum Test

Das Entwicklungsteam von ACE und Ferchau ging im

Sinne der Präzision aber noch einen Schritt weiter.

So wurden bei den Berechnungen auch Reibverluste

und sogenannte Cogging Forces (Rastmomente), also

Polfühligkeiten der Magnete des Linearmotors berücksichtigt.

Dies erfolgte über eine Gewichtskompensation.

Weil das Vorgehen auf dem Weg zum gut abgestimmten

Stoßdämpfer mehrstufig ist, wählen die

Ingenieure nun zunächst die für die jeweilige Achse

geeigneten Typen aus dem Katalogprogramm von

ACE. In einem zweiten Schritt werden dann jeweils

konkrete theoretische Auslegungen für jedes dieser

Produkte mit Hilfe einer Simulationssoftware durchgeführt.

Konkret werden dabei Anzahl und Größe der

Drosselbohrungen im Inneren der Dämpfer am Computer

simuliert, um die Kraft-Weg-Kurve zu optimie-


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KOMPONENTEN » Maschinenelemente

Bild: Ferchau

ren. Diese optimierten Bohrbilder werden folgend

in Prüflingen realisiert und die realen Messungen auf

dem Prüfstand dann mit den Simulationsergebnissen

verglichen.

Moderne Messtechnik mit Piezotechnik

Bei diesen Messungen vertraut ACE den Lösungen

der Burat & Klein Datentechnik GmbH aus Meckenbeuren

im Bodenseekreis. Es galt, bei dem neu entwickelten

Prüfstand zum einen den Dämpfungsweg

über ein Laser-Weg-Messsystem zu ermitteln und

zum anderen die tatsächliche Stützkraft über Kraftsensoren.

Hierfür installierten die Spezialisten von

Burat & Klein eine individuell angepasste Messanlage,

die MultiMessBOX. Die daran angeschlossenen

Piezo-Kraftsensoren und die Wegaufnehmer gewinnen

dann die erforderlichen Daten, die mit der Software

MessMax ausgewertet werden können.

Auf diese Weise ist es möglich, die beim Realtest

gemessene Kurve mit der in der Simulation erstellten

übereinanderzulegen – also die Theorie in der Praxis

zu validieren. „Mit der Auswertesoftware von Burat

& Klein können wir die drei essenziellen Parameter

abgleichen und die Ergebnisse automatisch in Excel

exportieren“, freut sich Jörg Küchmann, Ingenieur

aus der Forschungs- und Entwicklungsabteilung von

ACE. Im vorliegenden Fall werden die maximale

Stützkraft, der maximale Dämpfungsweg und zusätzlich

die Energie – also die Fläche unterhalb der

Kraft-Weg-Kurve – ausgewertet und überprüft.

Im Alltag bei ACE läuft der Prüfstand in einem

eigenen, gesicherten Bereich. Zuerst muss er mit Gewichten

bestückt werden, je nachdem, für welche

Achse der Laserlithografiemaschine die zu prüfenden

Stoßdämpfer vorgesehen sind. Dann wird der Prüfling

in eine axial verschiebbare Dämpferaufnahme

eingeschraubt, hinter der drei Piezo-Kraftsensoren

positioniert sind. Diese Sensoren sind speziell auf die

Darstellung der geplanten automatisierten Bestückung des Prüfstands bei ACE.

zu erwartenden Kräfte kalibriert, wodurch die Messungen

noch genauer werden. Dann kann der Bediener

an einem Touch-Display die Prüfgeschwindigkeit

einstellen. Nach dem Start wird die Masse vom

Linear motor beschleunigt und fährt mit konstanter

Geschwindigkeit weiter. 1 mm vor dem Referenzpunkt

– der Kolbenstange des Stoßdämpfers – wird

die Antriebskraft abgeschaltet und die Masse fährt

mit der kinetischen Energie in den jeweiligen Klein -

stoßdämpfer.

Der speziell für den Kunden optimierte Dämpfer

verzögert sodann die Masse gleichmäßig und baut

die Geschwindigkeit entsprechend linear ab. Die von

den Piezosensoren gemessene Stützkraft bleibt dabei

über den gesamten Dämpferhub annähernd konstant.

Die gemessenen Resultate können nun mit den

zulässigen Grenzwerten der Anwendung abgeglichen

werden – so dass sich der Dämpfer entsprechend als

„in Ordnung“ oder „nicht in Ordnung“ bewerten lässt.

ACE testet so für seinen Hightech-Kunden mehrere

Tausend Dämpfer pro Jahr.

Neuer Prüfstand bietet mehr Sicherheit

Neben der erhöhten Zukunftsfähigkeit durch die

technische Aktualisierung bietet der neue Prüfstand

nun auch weitere Vorteile im Alltag. So ist er wiederholgenauer

mit seinem optimierten Messsystem und

der genaueren Steuerung in Verbindung mit dem optischen

Weg-Messsystem. Auch konnten die Toleranzen

der Messung reduziert werden – ein zusätzliches

Plus an Sicherheit für ACE und damit für den Kunden.

Außerdem verfügt der Prüfstand über ergonomische

Vorteile und ist vom Prüfpersonal besser und schneller

zu bedienen.

Derzeit wird der Prüfstand händisch mit Prüflingen

bestückt – bis zu 200 Klein stoßdämpfer werden so

pro Tag getestet. Aktuell erstellen die Entwickler deswegen

ein Konzept für einen automatisierten Bestückungsprozess,

um das Potential für mehr Tests zu

erschließen. Dafür soll jeder Prüfling für die Zuordnung

der aufgenommenen Kennlinie gescannt werden.

Eine KI-Kamera liest dazu die gravierte Seriennummer

jedes Dämpfers ein. Dann schraubt ein Roboterarm

den Probanden in den Prüfstand hinein und

nach dem Test wieder heraus. So kann ACE künftig

komplette Stoßdämpfer-Chargen vollautomatisiert

checken und per Vergleich die Kennlinien validieren.

Damit wird eine weitere Stufe der Optimierung erreicht

und die Erfolgsgeschichte des Teams der drei

deutschen mittelständischen Spezialunternehmen

ACE, Ferchau sowie Burat & Klein kann weitergehen.

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