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» TECHNIK Nachhaltigkeit von Antriebskomponenten Auf den Fußabdruck kommt es an Praxisbeispiele zeigen, welchen Beitrag Antriebskomponenten wie Wälzlager und Kugelgewindetriebe zur Nachhaltigkeit von Maschinen und Anlagen leisten können. Klar ist: Ihr CO 2 -Footprint lässt sich deutlich reduzieren – in der Produktion und im Betrieb, über die gesamte Lebensdauer. » Ralf Petersen, Engineering Manager Industrial European Technology Center, NSK Deutschland GmbH Bild: NSK Die neuen Low-temp- Kugelgewindetriebe von NSK mit verringerter Reibung steigern die Energieeffizienz, verringern den CO 2 -Footprint und erhöhen zugleich die Wiederholgenauigkeit beim Positionieren. Neben den bekannten Daten zu Leistung, Verfügbarkeit, Investitionsund Lebenszykluskosten werden Maschinen künftig noch eine andere Kennzahl aufweisen: ihren CO 2 -Fußabdruck. Um ihn zu ermitteln, benötigen die Maschinenhersteller den entsprechenden Wert jeder einzelnen Komponente. Die Antriebskomponenten verdienen hier besondere Berücksichtigung, weil sie nicht nur als statisches Bauteil zur CO 2 -Bilanz beitragen, sondern – über ihre Effizienz – die CO 2 -Emission einer Maschine während der gesamten Lebensdauer beeinflussen. Erster Wälzlagerkäfig aus biobasiertem Kunststoff Im vergangenen Jahr hat NSK das weltweit erste Wälzlagerprogramm mit Käfigen aus Bioplastik und somit aus erneuerbaren Ressourcen vorgestellt. Bislang eigneten sich Bauteile aus Biokunststoff nicht für solche Anwendungen, weil ihre Wärmbeständigkeit zu gering war. Das ausgewählte Käfigmaterial hält jedoch, wie Dauertests bestätigten, Betriebstemperaturen von bis zu 120 °C stand. Die Tests zeigten auch, dass die Gebrauchseigenschaften dieser Käfige (Schlag- und Ermüdungsfestigkeit, Steifigkeit) denen von Käfigen aus Polyamid 66 entsprechen. Eine deutliche Verbesserung ergibt sich bei den werkstoff- und produktionsbedingten CO 2 -Emissionen: Sie sind um 91 % geringer als die von herkömmlichen, aus fossilen Brennstoffen hergestellten 48 Industrieanzeiger » 13 | 2023
Lebensdauer des Lagers und führt zu erheblichen Effizienzgewinnen des gesamten Antriebs. Bild: NSK Der Biokunststoffkäfig von NSK zeigt die gleiche Leistung wie herkömmliche Kunststoffkäfige aus Polyamid 66, jedoch mit 91 % geringeren CO 2 -Emissionen. Kunststoffkäfigen. Damit leisten der Hersteller und auch der Anwender einen Beitrag zum Klimaschutz. Zu den ersten Anwendungen gehören Rillenkugellager in den Lüftermotoren von Klimaanlagen. Eine ähnliche Entwicklung hat NSK kürzlich bei Kugelgewindetrieben ins Programm aufgenommen. Hier sind es Distanzelemente zwischen den Kugeln, die aus biobasiertem Kunststoff gefertigt werden. Die CO 2 -Einsparung liegt mit 90 % in ähnlicher Größenordnung wie bei den Wälzlagerkäfigen. Bild: NSK Durch reibungsoptimierte Rillenkugellager lässt sich der Energieverbrauch von Elektroantrieben senken – und der CO 2 -Footprint ebenfalls. einem konventionellen Rillenkugellager weist die neue Baureihe eine um 58 % verringerte Reibung auf, wenn ein Stahlkäfig verwendet wird. Kommt ein neu entwickelter Kunststoff-Schnappkäfig zum Einsatz, verringert sich die interne Reibung sogar um 79 %, Zugleich wird die Fettgebrauchsdauer um den Faktor 2,7 erhöht. Die Tragzahlen entsprechen weiterhin denen der Standardlager. Dieser Vorteil – in Form eines verringerten Energieverbrauchs des Antriebs – wirkt über die gesamte Erhöhte Lebensdauer und optimierter Ressourcenverbrauch Ein weiterer Faktor, der den CO 2 -Fußabdruck von Antriebs- und ganz generell von Maschinenkomponenten verringern kann, ist deren Lebensdauer. Wenn sie beispielsweise im Vergleich zu einer Vorgänger- oder Alternativbaureihe verdoppelt werden kann, ist der für die Produktion aufgewendete Ressourcenverbrauch, über die Lebensdauer betrachtet, nur halb so groß. Ein Beispiel dafür bietet eine neue Baureihe von Linearführungen, die NSK kürzlich auf der EMO 2023 vorgestellt hat. Aufgrund eines Spitzenwertes bei der dynamischen Tragzahl bietet die DH/DS-Serie eine mehr als doppelt so lange Lebensdauer wie die bewährte und durchaus langlebige NH/NS-Serie. Durch ihre Leistungsdichte erleichtert die neue Baureihe auch das Downsizing, weil sie dem Anwender die Verwendung kleinerer Linearführungen bei gleicher Leistung ermöglicht. Das wiederum führt zu geringerem Gewicht und verbesserter Energieeffizienz. Die Reibung im Blick: Energieeffizienz in der Produktion Die Verwendung von Werkstoffen aus erneuerbaren Quellen reduziert den CO 2 -Footprint von Antriebskomponenten in der Produktion. Beim Betrieb der Komponenten ist die innere Reibung der bestimmende Faktor. Sein Effekt sollte nicht unterschätzt werden. Aus diesem Grund arbeitet NSK intensiv daran, die Reibung von neuen Produktbaureihen konsequent zu reduzieren. Dabei gibt es verschiedene „Stellschrauben“, zu denen neben dem Werkstoff beziehungsweise der Beschichtung der Laufbahn und dem Design der Käfige auch der Fettfüllgrad der Lager und das Fett selbst gehören. Was hier möglich ist, zeigt ein weiteres Beispiel aus dem Produktprogramm von NSK. Bei der Entwicklung einer neuen Rillenkugellager-Baureihe wurden die erwähnten Einflussgrößen gezielt optimiert. Das Ergebnis: Im Vergleich zu Doppelte Lebensdauer heißt halbierter Ressourcenverbrauch: die neuen, auf der EMO 2023 vorgestellten DH/DS-Lineaführungen Bild: NSK Industrieanzeiger » 13 | 2023 49
