konstruktionspraxis 04/2024

2024

4

ALLES, WAS DER KONSTRUKTEUR BRAUCHT

AUTOMATISIERUNG

NACHHALTIGKEIT

Wie ASi-5 beim Muting die Performance steigert und Kosten reduziert

Gute Wahl: Ultraschall-Fügeverfahren für die Batterieproduktion

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Steckbare Systemlösung für die schaltschranklose Automatisierung: das MX-System

2023

hochflexible und schaltschranklose Automatisierungslösung robustes, wasser- und staubdichtes Design (Schutzart IP67) Plug-and-play mit steckbaren Funktionsmodulen für IPC, Koppler, I/O, Drive, Relais und System standardisierte Steckverbinder zur Übertragung von Daten und Leistung EtherCAT-Kommunikation langjährig bewährte Anschlussstecker für die Feldebene geringer Engineering-Aufwand hohe Zeit- und Kostenersparnis integrierte Diagnosefunktionen

Lernen Sie die Welt der schaltschranklosen Automatisierung kennen!

Halle 9, Stand F06

EDITORIAL

Gewusst wie – mit Digitalisierung

N

och sind es gut zwanzig Jahre, bis wir in Deutschland klimaneutral sein wollen. Bis 2045 wird Klimaneutralität angestrebt, bis 2030 sollen die Treibhausgasemissionen um mindestens 65 Prozent sinken. Damit das gelingt, ist zum einen jeder Einzelne von uns gefragt; zum anderen müssen Unternehmen ihre Emissionen weiter reduzieren. Ein Hebel hierfür ist die Digitalisierung, wie eine Studie des Digitalverbands Bitkom aufzeigt: Demnach könne Deutschland bis 2030 durch eine beschleunigte Digitalisierung bis zu 58 Prozent Emissionen einsparen – eine beeindruckende Zahl! Windräder, die mithilfe von Sensoren ihre Rotorblätter optimal an die Windstärke anpassen, Felder, die auf Basis von Satellitendaten sparsamer gedüngt werden, oder Produktionsstätten, die dank künstlicher Intelligenz effizient produzieren und Energie einsparen, sind nur einige Beispiele.

Doch Unternehmen, die nachhaltiger werden wollen, benötigen zuallererst Informationen, wann, wo und wodurch sie die größten Umweltauswirkungen erzeugen. Um diese Daten zu erfassen und auszuwerten, aber auch um entsprechende Maßnahmen durchzuführen, benötigen sie Softwarelösungen. Deshalb sind die Nachhaltigkeitsstrategien eines Unternehmens eng mit seinem Digitalisierungsgrad verbunden wie unser Beitrag auf Seite 30 zeigt.

In unserem Spezial „Nachhaltige Konstruktion“ zeigen wir noch weitere Ansätze, Ideen und Lösungen, die den Ressourceneinsatz von der Produktentstehung über den kompletten Lebenszyklus hinweg senken. Ökobilanzierungslösungen etwa unterstützen bei der Umsetzung der Kreislaufwirtschaft, gezieltes Monitoring senkt Druckluftverluste und es gibt auch schon grüne Energieführungen. Sehr interessant ist auch ein aktuelles Projekt des ZVEI: In „PCF@ControlCabinet“ dreht sich alles um die Frage, wie mithilfe des digitalen Produktpasses die Berechnung des Fußabdrucks transparent und effizient gelingen kann – auch und im Besonderen, wenn verschiedenste Unternehmen an Entwicklung, Produktion und Betrieb eines Produktes, in diesem konkreten Fall eines Schaltschrankes, beteiligt sind. Lesen Sie mehr im Spezial „Effizienter Schaltschrank“ ab Seite 70.

Übrigens: Auch mit dem KonstruktionsleiterForum möchten wir Wege aufzeigen, wie die aktuellen Herausforderungen in der Produktentwicklung intelligent, smart und effizient gelöst werden können. Bis Ende April läuft noch das Call for Papers für die Veranstaltung, die im Oktober in Würzburg stattfindet – bewerben Sie sich gerne, wenn Sie Lösungen haben!

Redakteurin konstruktionspraxis

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Inhalt

Inhalt MAGAZIN 3 6 8

Editorial Aktuelles Faszination Technik: Polymerfilm mit Licht schalten

TI TELSTORY 10

ASi-5 Safety für effizientere Mutingapplikationen gesponsert von: Bihl+Wiedemann

EN TWICKLUNG

TITEL STORY S. 10

ENTWURF 14 Agil und effizient – auch bei physischen 16 18

Produkten Interview: Kostspielige Probleme verhindern Digitaler Turbo für die Designfindung

FORMGEBUNG 21 Die fünf häufigsten Irrtümer beim 3D-Druck 22 Flaschendesigns mit 3D-Druck schneller 24 26

entwerfen Digitales Warenlager auf Knopfdruck Produkte und Lösungen

NAC H H A LT IGK E I T 30

NACHHALTIGKEIT

S. 32

32 36 38 40 42 44 46 48 50

Feature: Digitalisierung – Basis für nachhaltigere Produkte Grüne Technologie für die Fertigung von Batterien gesponsert von: Telsonic Umweltauswirkungen kennen und bewerten Druckluftverluste in der Produktion gezielt senken Return on Invest in weniger als einem Jahr So wird der ökologische Fußabdruck transparent Wie eine „grüne“ Energieführung aussieht Interview: Wiegand-Sensoren können oft Batterien ersetzen Polymere Additive als Schlüsselkomponenten Produkte und Lösungen

MECHANIK

S . 70

EFFIZIENZ IM SCHALTSCHRANKBAU 4 konstruktionspraxis 4 | 2024

FÜGE- & VERBINDUNGSTECHNIK 52 Verbindungstechnik im Hygiene-Check

54 57

Eine starke Verbindung Produkte und Lösungen

KONSTRUKTIONSBAUTEILE 58 Smarte Unterstützung bei manuellen 60 62

Prozessen So werden Dichtungen noch leistungsfähiger Produkte und Lösungen

FLUIDTECHNIK 64 Effiziente Presse mit Energierückgewinnung 66 Reinstwasser-Durchfluss hygienisch messen 69 Produkte und Lösungen

EFFIZIENZ IM SC H A LT SC H R A N K BAU 70 72 74 76 78 80 82 83

Feature: Was der digitale Produktpass leisten kann Den Schaltschrank voll im Blick dank AR Effizienzschub im Schaltschrank-Engineering Stromversorgung neu gedacht Energieverbrauch smart managen Interview: Ein kontrolliertes Klima spart Ressourcen Energieeffiziente Klimatisierung Produkte und Lösungen

ELEKTRIK MASCHINENSICHERHEIT 84 X-Achsenposition und Distanzen sicher ermitteln

AUTOMATISIERUNG 86 Wie Lineartechnik bei der Bildanalyse 88 90 92

unterstützt Highspeed-Plattform für den 3D-Drucker Daten in Höchstgeschwindigkeit kommunizieren Produkte und Lösungen

FINALE

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JOB & KARRIERE 94 Stresslevel senken und effizient arbeiten 96 Seminartipp, Buchtipp 97 Webinartipp, Impressum TECHNIK KURZ ERKLÄRT 98 Technik kurz erklärt, Podcast, Vorschau

WE CREATE MOTION

Aktuelles

KÜNSTLICHE INTELLIGENZ

Bild: frei lizenziert

Beliebte KI-Tools an deutschen Arbeitsplätzen

KI ist im Berufsalltag: Nicht alle Anwendungen sind gleich gefragt.

Inwieweit KI-basierte Werkzeuge im Arbeitsalltag angekommen sind, zeigt eine Umfrage von Michael Page. Mehr als 400

Arbeitnehmende in Deutschland nahmen daran teil. Fast jeder Zweite der Befragten nutzt bereits auf KI basierende Tools für die Jobsuche oder um den Arbeitsalltag zu erleichtern. Knapp zwei Drittel der Fachkräfte sieht in KI-Tools das Potenzial, ihnen nützlich zu sein. Die beliebtesten Anwendungen sind Texthelfer, z. B. für Autokorrektur oder die Sprache-zu-Text-Konvertierung (LanguageTool, Deepl Write). Chatbots und interaktive Assistenten wie Siri sind bei 4 von 10 Befragten beliebt. Mit generativen KI-Tools wie Chat GPT und Google Bard arbeiten nur 29 Prozent regelmäßig. Platz 4 sind funktionale KI für effiziente und sichere Workflows, zum Beispiel für die Datenalayse. (mz)

MINT-NACHWUCHS

Bild: ITQ

Makeathon: In vier Tagen zum Prototyp

Hunderte Tüflterinnen und Tüflter trafen sich auf Gran Canaria.

Vom 28. Februar bis 02. März 2024 veranstaltete die ITQ GmbH zum siebten Mal den Smart Green Island Makeathon auf Gran

Canaria. Die Insel bietet ideale Voraussetzungen, um sich mit erneuerbaren Energien zu versorgen. Dem Ruf waren dieses Jahr insgesamt 900 Teilnehmerinnen und Teilnehmer im Alter zwischen 6 und 66 gefolgt. Der Makeathon ist Teil der Smart Green Week, in der zudem eine Konferenz und SchulkinderWorkshops stattfinden. Es kamen insgesamt mehr als 1.000 Personen aus 47 Nationen auf die Insel, um die Digitalisierung der Zukunft voranzubringen. Am Makeathon nahmen 33 Teams teil und bearbeiteten innerhalb von vier Tagen verschiedene Industry-Challenges zu den Themen Mobility, Farming, Automation, Production, circular Economy sowie Warehousing. (mz)

OPEN-SOURCE-SIMULATION

Entwicklung „grünerer“ Magnete beschleunigen Bild: Alexander Kovacs, Universität für Weiterbildung Krems

Magazin

Berechnung magnetischer Domänen in permanenten Magneten.

Magnete sind für aktuelle Technik von entscheidender Bedeutung; doch sie enthalten seltene Erden, deren Abbau schwere Umweltprobleme verursachen kann und für die EU eine wirtschaftliche Abhängigkeit bedeutet. Forscherteams aus Österreich, Frankreich, Deutschland und Schweden sowie zwei Unternehmen wollen gemeinsam umweltfreundlichere Magnete entwickeln.

Sie richten eine Open-Source-Softwareplattform ein mit Softwarewerkzeugen zur Modellierung und Simulation der Eigenschaften neuartiger magnetischer Materialien.

Diese Magnetic-Multiscale-Modelling-Suite (MaMMoS) wird Experimente, Simulationen und KI kombinieren, um magnetische Materialien zu identifizieren, zu entwerfen und zu optimieren. Das Projekt könnte die Entwicklungszeit für dauermagnetische Werkstoffe erheblich verkürzen. Zu den Projektpartnern gehört u. a. das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung in Dresden. Die EU unterstützt das vierjährige Projekt mit 6 Mio €. (mz)

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Aktuelles

Magazin

ADHÄSION

Klebeband lässt sich leicht anbringen, aber nur schwer wieder lösen. Dieses Phänomen, die sogenannte Adhäsionshysterese, lässt sich grundlegend bei weichen, elastischen Materialien beobachten: Ein adhäsiver Kontakt wird leichter gebildet als getrennt.

Forscher der Universität Freiburg sowie der US-amerikanischen University of Pittsburgh und University of Akron haben nun herausgefunden, dass diese Adhäsionshysterese durch Oberflächenrauigkeit der haftenden, weichen Materialien hervorgerufen wird.

Anhand von Experimenten und Simulationen wies das Team nach, dass die Rauigkeit den Trennungsprozess stört und dazu führt, dass sich die Materialien in winzigen, abrup-

ten Bewegungen trennen, wodurch sich Teile der adhäsiven Verbindung schrittweise lösen. Diese Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht. „Unsere Erkenntnisse werden es ermöglichen, die Haftungseigenschaften von weichen Materialien gezielt durch die Oberflächenrauigkeit zu steuern“, sagt Dr. Antoine Sanner, Institut für Mikrosystemtechnik der Uni Freiburg. „Damit können künftig auch neue und verbesserte Anwendungen etwa in der Softrobotik oder Produktionstechnik entwickelt werden, zum Beispiel für Greifer [...].“ Es gelang den Forschenden erstmals, die Adhäsionshysterese für realistische Oberflächenrauigkeit zu berechnen. (jup)

Bild: Antoine Sanner, Lars Pastewka

Haftungseigenschaften von weichen Materialien gezielt steuern

Ein weicher Festkörper trennt sich von einer rauen Oberfläche mit abrupten Bewegungen.

RECYCLING

Bild: Holger Jacoby

Sensorsuite für Sortieranlagen soll Recycling verbessern

Die Sensorsuite für Sortieranlagen erkennt u. a. schwarze Partikel.

Rund sechs Millionen Tonnen kunststoffhaltige Abfälle fallen jährlich in Deutschland an. Etwas weniger als die Hälfte davon werden werkstofflich recycelt, der Rest wird verbrannt. Um das werkstoffliche Recycling zu erhöhen, entwickeln acht Fraunhofer-Institute im Leitprojekt „Waste4Future“ Konzepte und Verfahren. Sie arbeiten an einer Sensorsuite für Sortieranlagen. Eine ausgeklügelte Kombination aus verschiedenen Sensoriken wie beispielsweise der Infrarotund Terahertz-Sensorik soll sowohl die Stoffparameter für eine möglichst reine Sortierung als auch die Alterung der Probe bestimmen. Das Alter der Probe ist relevant, um einzuschätzen, ob und wie sich diese

für das werkstoffliche Recycling eignet. Die Sensorsuite wird über dem Fließband einer Sortieranlage platziert. Druckluftdüsen sortieren dann wahlweise die gewünschten Zielstoffe oder die unerwünschten Störstoffe aus. Durch die Kombination von neuartiger Sortiertechnik, digitalen Zwillingen, Machine-Learning und Bewertungsmodell wird dynamisch ermittelt, welcher Weg des Recyclings für eine spezifische Abfallmenge der technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvollste ist. Das Bewertungsmodell ermittelt die Umweltbilanz und informiert unter anderem darüber, wie viel Energie anfällt, um eine Tonne neuen Kunststoffs herzustellen. (jup)

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Faszination Technik

Polymerfilm mit

Licht schalten

8 konstruktionspraxis 4 | 2024

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konstruktionspraxis 4 | 2024

Bild: Jens Meyer/Uni Jena

Eine Materialbeschichtung, deren Lichtbrechungseigenschaft zwischen verschiedenen Zuständen zielgenau hin und her geschaltet werden kann – das hat ein interdisziplinäres Forschungsteam aus der Chemie und der Physik der Universität Jena entwickelt. Das Team um Felix Schacher, Sarah Walden, Purushottam Poudel und Isabelle Staude kombiniert Polymere, die auf Licht reagieren, mit sogenannten MetaOberflächen; dabei handelt es sich um nanostrukturierte dünne Schichten, deren Strukturgrößen kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts.

Damit haben die Forscher neue, optische Bauteile erschaffen, die in der Signalverarbeitung eingesetzt werden können. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie nun im Fachmagazin „ACS Nano“. (jv)

9

Precision Ceramic Components

Titelstory

Maschinensicherheit

SAFETY

ASi-5 Safety für effizientere Mutingapplikationen

Mit dem Muting Modul BWU4411 von Bihl+Wiedemann können Mutingapplikationen technisch und vor allem wirtschaftlich deutlich effizienter umgesetzt werden.

10 konstruktionspraxis 4 | 2024

Bild: Bihl+Wiedemann/Cadera Design

Muting ermöglicht sichere, automatisierte Materialtransporte in Gefahrenbereiche hinein und heraus. ASi-5 Safety und ein neues Muting Modul von Bihl+Wiedemann erschließen dieser Sicherheitsfunktion neue Performance- und Kostenvorteile.

Bild: Bihl + Wiedemann

Mit dem neuen ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 in IP67 von Bihl+Wiedemann können unterschiedliche Mutinglösungen bis SIL3/PLe jetzt einfach, effizient und kostengünstiger realisiert werden.

Bild: Bihl+Wiedemann GmbH

M

aterial ja, Personen nein – um diese Unterscheidung geht es beim Muting. Mit dem neuen ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 von Bihl+Wiedemann lassen sich Mutingapplikationen und damit Maschinensicherheit bis SIL3 und PLe realisieren.

Es ist – über das gelbe ASi Profilkabel angeschlossen – der einzige, zentrale Sammelpunkt für alle Mutingkomponenten und deren E/A-Signale. Das Modul benötigt im Sicherheitsnetzwerk nur eine einzige ASi-5 Adresse – was den Hardware- und Adressieraufwand erheblich reduziert. Es bietet einen integrierten Stromversorgungsanschluss für eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung und lässt sich über die Sicherheitssoftware Asimon360 von Bihl+Wiedemann einfach konfigurieren. Im Betrieb liefert das BWU4411 wichtige Diagnosedaten und bietet über die ASi-5/ASi-3 Feldbus-Gateways des Unternehmens bei Bedarf Konnektivität bis in das IIoT. Und Einkäufer freuen sich, denn die Kosten für das ASi-5 Safety Muting Modul betragen lediglich ein Drittel vergleichbarer Lösungen im Markt.

Neben allen für das Muting notwendigen Sensoren können an das ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 weitere Geräte, etwa Mutingleuchten oder Tastermodule, angeschlossen werden.

Pförtner für das Loch im Schutzzaun Muting – der Begriff bezeichnet die gesteuerte Unterdrückung der Schutzfunktion einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung, zum Beispiel eines Sicherheitslichtgitters oder eines Lichtvorhangs – kommt in einer Vielzahl intralogistischer Aufgabenstellungen zum Einsatz. Die Funktion ermöglicht es, einen automatisierten Materialtransport in Maschinen durchzuführen, die sich innerhalb eines Sicherheitszauns oder einer anderen, mechanisch trennenden Schutzeinrichtung befinden.

Muting wird insbesondere in hochgradig automatisierten Maschinen und Anlagen eingesetzt – etwa bei Roboterzellen im Automobilbau, Dreh- und Hubtischstationen in der stationären Fördertechnik, Querverteilwagen in der Vorzone eines Hochregallagers, Umreifungs- und Folienwickelmaschinen oder Mehrseitenetikettierern für Paletten. Trotz aller Automatisierung können sich nämlich auch in solchen eigentlich nicht zugänglichen Bereichen

Personen aufhalten und damit Gefahren durch Maschinenbewegungen ausgesetzt sein – Bediener, Servicetechniker, Instandhalter, aber auch Unbefugte. Daher ist an den 'offenen' Zugangsmöglichkeiten zu den Gefahrenbereichen – den Stellen ohne Schutzzaun – eine sichere Unterscheidung zwischen Mensch und Material zwingend notwendig.

FAKT

Mit dem Muting Modul BWU4411 können Mutingapplikationen technisch und vor allem wirtschaftlich deutlich effizienter umgesetzt werden. konstruktionspraxis 4 | 2024

11

Maschinensicherheit

kation ein. Die Mutingfunktion lässt sich in der Sicherheitssoftware ASIMON360 von Bihl+Wiedemann automatisch anlegen; alternativ können die Signale über ein sicheres Feldbusprotokoll wie Profisafe an eine Sicherheitssteuerung übertragen und dort für die Überbrückung genutzt werden. Mit ASi-5 Safety lässt sich Muting effizient in einer einzigen Hardware umsetzen – zumal AS-Interface als Verdrahtungstechnologie den Anschluss der Komponenten in Durchdringungstechnik einfach, sicher und wirtschaftlich gestaltet.

Das Modul ist zudem über 60 Prozent günstiger als vergleichbare ethernetbasierte Lösungen anderer Anbieter.

Lösungen mit AS-Interface und ASi Safety – ASi-5 und ASi-5 Safety eingeschlossen – stehen für Wirtschaftlichkeit, Einfachheit und Flexibilität. Da für viele gängige Feldbusse passende Gateways zur Verfügung stehen, kann eine Lösung, einmal angelegt, einfach und kosteneffizient anderen Anforderungen angepasst werden, etwa an eine im Projekt geforderte andere Steuerung. Dazu muss lediglich das Gateway ausgetauscht werden.

Bild: Bihl+Wiedemann GmbH

Titelstory

Das ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 von Bihl+Wiedemann unterstützt alle industrieüblichen Mutingsignale. Damit kann sowohl sequenzielles Muting (links) wie auch Kreuz-Muting (rechts) bis SIL3/PLe realisiert werden.

Diese prozesstechnische Herausforderung ist nicht neu – dennoch mangelt es vielen Mutinglösungen an technischer und wirtschaftlicher Effizienz. Alternativlösungen zu ASi Safety müssen meist über teure, vorkonfektionierte Ethernetkabel aufwendig verdrahtet werden. Die Umsetzung von Bihl+Wiedemann punktet hier nicht nur durch die Modulkosten, sondern auch durch die bei ASInterface verwendete Durchdringungstechnik: Sie minimiert Kosten und Fehler bei der Installation. Ebenso überzeugt die einfache, intuitive Konfiguration über die Sicherheitssoftware Asimon360 – eine Option, über die längst nicht jede Mutinglösung verfügt.

Für jede Applikation eine ideale Lösung Mehrere gleiche Mutingapplikationen in einer Anlage können bei AS-Interface per Copy und Paste übertragen werden, und unter einer einzigen IP-Adresse konfiguriert, von der Steuerung angesprochen und im Problemfall analysiert werden. Sollte ein Modul defekt sein, wird die Konfiguration automatisch auf ein Ersatzmodul übertragen, was Stillstandszeiten minimiert. Auf derselben ASi Leitung lassen sich weitere Safety-Geräte oder komplexe Standardmodule wie IO-Link Master integrieren. So bietet AS-Interface für jede Applikation eine ideale Lösung.

Mit dem Muting Modul BWU4411 von Bihl+Wiedemann können Mutingapplikationen technisch und vor allem wirtschaftlich deutlich effizienter umgesetzt werden. Zusammen mit den vorhandenen E/A-, IO-Link-, Motor- und Zählermodulen, den neuen ASi-5 Safety Eingangsmodulen und den ASi-5/ASi-3 Gateways mit OPC-UA-Server bietet das Mannheimer Unternehmen auch für die stationäre Materialfluss- und Fördertechnik zukunftssichere Lösungen aus einer Hand. (jv)

ASi-5 Safety macht Muting smart Für eine IIoT-gerechte Integration ist zudem wenig hilfreich, wenn bei ethernetbasierten Lösungen für mehrere Mutingbereiche in einer einzigen Applikation aufgrund zahlreicher Komponenten viele IP-Adressen benötigt werden oder kein direkter Datentransfer zu IT-Systemen möglich ist – was hingegen alle ASi-5/ASi-3 Feldbus-Gateways von Bihl+Wiedemann unterstützen. Zudem sind bisherige Mutinglösungen durch ihren Umfang oder technischen Aufbau häufig echte Kostenfaktoren. Muting wird zwar schon lange auf unterschiedliche Weise umgesetzt, aber erst ASi-5 Safety macht Muting smart und kostengünstig.

Bihl+Wiedemann hat in den vergangenen Monaten das Portfolio seiner Lösungen für ASi-5 Safety konsequent ausgebaut, u. a. mit zertifizierten und auf unterschiedliche Anforderungen ausgelegten Eingangsmodulen. In diesem Zusammenhang wurde das ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 in Schutzart IP67 entwickelt – mit einkanalig und zweikanalig sicheren Mutingsignalen sowie je nach Konfiguration bis zu acht Standardein- oder -ausgängen. Es unterstützt alle industrieüblichen Mutingarten: das Kreuz-Muting, bei dem die beiden Mutingsensoren gleichzeitig ansprechen müssen, um den Mutingzyklus auszulösen, genauso wie die verschiedenen Ausprägungen des vierstrahligen sequenziellen Mutings. Hierbei sind mehrere Sensoren hintereinander geschaltet und müssen in einer bestimmten Reihenfolge ansprechen, um das Muting zu aktivieren.

Parallel sammelt das BWU4411 die Signale aller angeschlossenen Standardsensoren ein und bindet Komponenten wie Resettaster oder Mutingleuchten in die Appli-

12 konstruktionspraxis 4 | 2024

INFO

Das ASi-5 Safety Muting Modul Mit dem neuen ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 in IP67 von Bihl+Wiedemann können Mutinglösungen bis SIL3/PLe einfacher, effizienter und deutlich kostengünstiger realisiert werden als mit ethernetbasierten Lösungen: Ob Kreuz-Muting oder sequenzielles Muting, alle erforderlichen Sensoren und Sicherheitskomponenten lassen sich flexibel an das BWU4411 anschließen. Damit stehen sämtliche für das Muting notwendigen Signale in einem Modul unter einer einzigen ASi-5 Adresse zur Verfügung. Ungenutzte Ein- und Ausgänge können für andere Anwendungen verwendet werden. Alternativ zur Verarbeitung im ASi Sicherheitsmonitor können alle relevanten Signale über sichere Feldbusse wie Profisafe, CIP Safety, FSoE oder Opensafety weitergegeben werden.

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Entwicklung Entwurf

PRODUKTENTWICKLUNG

Agil und effizient – auch

bei physischen Produkten

Unsere Expertin zeigt, wie die Erfolgsfaktoren der agilen Produktentwicklung auch im Hardware-Kontext funktionieren, wie herkömmliche und agile Methoden zielführend kombiniert werden und gibt Tipps für den Einstieg.

Agile Methoden in der Produktentwicklung ermöglichen eine schnellere Anpassung an sich ändernde Anforderungen, eine höhere Kundenorientierung und eine effizientere Nutzung von Ressourcen.

Wann eignet sich agile Entwicklung?

Die agile Methode wird vorrangig eingesetzt, wenn zwar grob bekannt ist, was ein Kunde oder ein Unternehmen benötigt, eine Ausspezifizierung des „Was genau“ und „Wie“ aber aufgrund von Komplexität, Innovationscharakter oder unklaren Detailanforderungen nur durch praktische und inkrementelle Erfahrungen im Entwicklungsprozess und im Dialog mit den relevanten Stakeholdern gewonnen werden kann.

Die agile Arbeitsweise setzt auf kurze Lernzyklen (Inspect and Adapt) mit entsprechenden Meetingstrukturen, hoher Transparenz zwischen Entwicklungsteam und Kunde sowie Bündelung aller erforderlichen Kompetenzen in einem Kernteam.

Zentrale Gestaltungselemente sind die Länge der Lernzyklen (Sprints), die Fokusmeetings (Events), die Rollenklarheit aller Akteure und das Produkt.

Innerhalb der agilen Arbeitsweise können unterschiedliche Methoden angewendet werden, aber im Wesentlichen beruhen sie auf ähnlichen Basiselementen, Werten und Grundannahmen.

Die Einbindung agiler Arbeitsweisen sollte sensibel auf der Basis der Produktziele und der vorhandenen

14 konstruktionspraxis 4 | 2024

VERFASST VON

Anja Wegert Agile Coach and Transformation Manager CoachING Anja Wegert

Strukturen, Prozesse, Rollen aber auch Unternehmenskultur gestaltet werden. In den Unternehmen gibt es speziell für die Entwicklung von Hardwareprodukten etablierte Prozesse, die ohne erhebliche Konsequenzen nicht geändert werden können, weil sie z. B. zertifiziert sind, wesentliche Entwicklungsschritte, Dokumentationsanforderungen- oder Testfälle unterschiedlichen Reifegraden des Produktes zugeordnet sind oder Einkaufs- oder Produktionsprozesse etabliert sind, die sich zunächst nicht einfach mit der inkrementellen agilen Methodik harmonisieren lassen.

Bei einer Transformation, die sowohl den notwendigen etablierten Prozessen gerecht wird, aber auch die neue Qualität der zielgerichteten und wertmaximierenden Produktentwicklung einbindet, gilt es zunächst die zentralen Erfolgsfaktoren agilen Arbeitens zu berücksichtigen und dabei konkrete Fragestellungen zu lösen: Kundenfokus: Was sind die zentralen Anforderungen des Kunden/einer Innovation? Was müssen wir mindestens erfüllen (MVP)?, Was sind zusätzliche Wünsche?, Wie sollte die Gesamtarchitektur des Produktes aufgebaut sein? Welche technischen Aspekte gilt es dabei zu berücksichtigen? Ein wichtiges Ergebnis aus dieser Betrachtung ist die Produktvision, die in der gesamten Entwicklung als Orientierung für die Ausgestaltung der Funktionen des Produktes dient. Sie muss ausreichend spezifisch sein, um Klarheit für die Entwickler bei wichtigen Entscheidungen zu bringen, ist aber nicht so detailliert wie ein Pflichten- oder Lastenheft.

Bild: Parradee - stock.adobe.com

A

giles Arbeiten ist eine hilfreiche Methode, bei komplexen Aufgaben oder noch nicht hinreichend spezifizierbaren Anforderungen zielgerichtet innovative Produkte zu entwickeln. Viele Unternehmen setzen die agile Arbeitsweise erfolgreich ein, bei anderen sind die Erfahrungen nicht nur positiv.

Gleichzeitig ist den Unternehmen bewusst, dass aber auch die herkömmlichen Methoden nicht ausschließlich erfolgversprechend sind, den Herausforderungen einer komplexen und sich schnell verändernden Welt gerecht zu werden und auf dem Weltmarkt weiter zu bestehen. Daher gilt es, zielführend die erfolgskritischen Aspekte der Methoden zu kombinieren.

Agilität erfindet die Welt der Entwickler und Unternehmen nicht neu, richtet aber die immer knapper werdenden Expertenkompetenzen auf die zentralen Aspekte aus, die Unternehmen erfolgreich machen: die Erfüllung der berechtigen Kundenanforderungen und einer fokussierten Entwicklung von Innovationen.

Entwurf

Entwicklung

Crossfunktionale Teams: Welche Kompetenzen benötigt ein Entwicklungsteam, um dieses Produkt zu entwickeln? Wen benötigt das Kernteam? Wen benötigt es im erweiterten Team noch? Dies gilt es regelmäßig zu betrachten und ggf. anzupassen. So wird ungestörtes Arbeiten ermöglicht, wobei alle relevanten Kompetenzen gleichzeitig in die Entwicklung eingebunden sind und ein in sich schlüssiges Produkt entwickelt werden kann.

Selbstorganisation (dezentral agierende Teams): Grundsätzlich sollte das Entwicklungsteam in der Lage sein, alle wichtigen produktrelevanten Themen selbst und im Dialog mit den Stakeholdern zu analysieren, zu evaluieren und zu entscheiden. Dazu benötigt das Team eine entsprechende Arbeitsstruktur und -prozesse, klare Rollen und ggf. zusätzliche Fähigkeiten.

Agiles Arbeiten wird bei physischen Produkten häufig dort angewendet, wo es noch nicht ausreichend Vorwissen zu technischen Phänomenen gibt. Es hat sich in unterschiedlichen Projekten als hilfreich erwiesen, frühzeitig und basierend auf einfachen Konzepten praktische Erfahrungen zu sammeln, um technologische Entwicklungsstränge entweder weiterzuverfolgen oder frühzeitig zu verwerfen. Dabei ist essentiell zu verstehen, dass vermeintliche Misserfolge nicht als Fehler, sondern als notwendige Lernwege verstanden werden, die es dem Team ermöglichen, wichtige Erkenntnisse frühzeitig und ohne unnötige Zeitverluste zu gewinnen. Das Team gelangt in einer neuen Technologie so schnell zu einer hohen Expertise.

Was bei Hardware zu beachten ist Die Einführung von Agilität wird häufig als lokales Phänomen von Entwicklungsteams verstanden. In seltenen Fällen kann dies auch gelingen. Wenn etwa ein Team unabhängig an einem Produkt arbeitet, welches keine weitere Unterstützung innerhalb des Unternehmens benötigt oder das Produkt selbst losgelöst von dem eigenen Produktportfolio erstellt werden kann. In der Realität werden die Mitarbeiter aus den entsprechenden Teams für andere Themen Ansprechpartner sein, das Produkt oder der Vorläufer hat eine Historie im Unternehmen oder ist mit anderen Produkten kombinierbar.

Es gibt noch viele weitere Abhängigkeiten, die hier aufgezeigt werden könnten. Darüber hinaus agieren auch Führungsbereiche während der Produktentwicklung als wichtige Kooperationspartner mit.

Die Einführung veränderter Arbeitsweisen stellt immer eine massive Veränderung für alle Beteiligten dar.

Obwohl viele der Änderungen losgelöst von der eigenen Arbeitsrealität sinnvoll erscheinen, wirken diese Veränderungen sich stark auf eingeführte Prozesse, Strukturen und Rollenbeschreibungen aus. Sie wirken zunächst hinderlich. Es gibt für die agilen Methoden zwar ein Framework, aber es ist kein Regelwerk, so dass die wenigen Grundelemente durch internen Dialog und inkrementelle Verbesserung stetig weiter spezifiziert werden müssen, damit die Prozesse, Strukturen und Rollen den aktuellen Erfordernissen bestmöglich entsprechen. Damit Agilität also erfolgreich eingeführt werden kann, ist eine Akzeptanz und starke Einbindung der Mitarbeiter unerlässlich. (mz)

!

TIPP Wie die Strategie für agile Produktentwicklung mit Hardwareanteil aussieht und welche Kompetenzen nötig sind, lesen Sie online unter voge.ly/vglcSli/.

konstruktionspraxis 4 | 2024

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Entwicklung Entwurf

MODEL BASED SYSTEMS ENGINEERING

Kostspielige

Probleme verhindern Wie modellbasierte Auswirkungsanalysen im Änderungsmanagement den Umgang mit technischen Änderungen vereinfachen und so komplexe Systeme schneller entwickelt werden können, erklären Prof. Dr.-Ing. Iris Gräßler und Dominik Wiechel vom Forschungsprojekt Impakt

DAS INTERVIEW FÜHRTE

Monika Zwettler Redakteurin konstruktionspraxis

Herr Wiechel, warum machen technische Änderungsbedarfe im Produktentstehungsprozess häufig Probleme?

Dominik Wiechel: Das hat mehrere Gründe. Zum einen führt die zunehmende Komplexität in der Entwicklung dazu, dass die Auswirkungen technischer Änderungen schwer abzuschätzen sind. Entwickler müssen alle relevanten Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen mechanischen, elektronischen/elektrischen und SoftwareKomponenten identifizieren und die Auswirkungen eigenständig bewerten. Zudem steigen die Kosten für technische Änderungen bekanntlich mit jeder Lebenszyklusphase um den Faktor 10. Das heißt, je später technische Änderungen vorgenommen werden, desto teurer

ZUR PERSON

Prof. Dr.-Ing. Iris Gräßler leitet seit 2013 den Lehrstuhl für Produktentstehung am Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn. Prof. Gräßler ist Verbundkoordinatorin im Forschungsprojekt Impakt.

16 konstruktionspraxis 4 | 2024

Bild: Uni Paderborn

Prof. Dr.-Ing. Iris Gräßler

und umfangreicher werden sie. Ein effizienter Umgang mit technischen Änderungen ist daher notwendig. Probleme entstehen vor allem dadurch, dass die Auswirkungen von Änderungen weitgehend subjektiv bewertet werden und der Änderungsprozess ineffizient und manuell abläuft.

Wie wird das aktuell – im Besonderen in KMU – gelöst?

Iris Gräßler: Bei einfachen, potenziell unkomplizierten Änderungen wird dies oft auf dem „kurzen Dienstweg“ gelöst. Bei größeren Änderungen werden Expertensitzungen einberufen, um die Änderung zu bewerten, die einen großen Teil der Entwicklungskapazität binden.

Studienergebnisse zeigen, dass technische Änderungen 20 bis 30 Prozent – in Ausnahmefällen bis zu 70 Prozent – der zeitlichen Entwicklungskapazität binden. Die Unternehmen, die an unserem Projekt Impakt – IKT-befähigte modelbasierte Auswirkungsanalyse in der Produktentwicklung (Anmerk. d. Red.: projekteigene Schreibweise ImPaKT) mitarbeiten, haben alle einen Änderungsmanagementprozess. Ebenso haben alle Unternehmen bestätigt, dass dieser oft nicht vollständig oder sogar falsch eingehalten wird – egal ob KMU oder Konzern.

Dies hat zur Folge, dass relevante Ursache-WirkungsBeziehungen nicht immer beachtet werden und kostspielige Probleme bei der Umsetzung von technischen Änderungen entstehen. Beispiele aus der Praxis sind Kundenreklamationen aufgrund vernachlässigter Lastfälle, Produktionsstillstände aufgrund von Fehlern in der Layoutplanung und technische Ausfälle aufgrund der Vernachlässigung physikalischer Effekte.

Wie kann MBSE das vereinfachen?

Iris Gräßler: Mit MBSE werden die Daten und Informationen aus allen Teilmodellen der Entwicklung vernetzt und konsistent dargestellt. Wir verwenden dazu einen einfachen Modellierungsansatz entlang der zentralen Entwicklungsartefakte RFLP, also Requirements, Functions, Logical Elements, Physical Elements. Die RFLP-Logik entspricht der abstrakten Sicht auf die Entwicklung, wie sie in den gängigen Entwicklungsmethodiken wie Pahl & Beitz Konstruktionslehre, VDI 2221 sowie VDI 2206 zu finden ist. Das resultierende Systemmodell sowie die detaillierten Referenzen auf Parameter aus Teil-

Entwurf

modellen, etwa die Materialauswahl in M-CAD, bilden die Grundlage, um technische Änderungen auf Basis einer objektiven, konsistenten und aussagekräftigen Informationsbasis über das betrachtete System oder Produkt zu bewerten. Auf Basis der vernetzten Entwicklungsartefakte entlang des RFLP und der Referenzen in Teilmodellen können einfache, aber auch komplexere Auswirkungsanalysen durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang wurden reale technische Änderungen der Unternehmen betrachtet, von der Änderung einer Lackierung, was eher einfach ist, bis zur Änderung geometrischer Parameter unter Berücksichtigung physikalischer Effekte. Je nach Änderung werden die Auswirkungen mithilfe von einfachen oder komplizierteren Algorithmen qualitativ und quantitativ bewertet.

Wie läuft eine typische modellbasierte Auswirkungsanalyse ab?

Dominik Wiechel: Eine Änderungsanfrage kommt von einem externen oder internen Stakeholder bei einem Entwickler an, beispielsweise die Änderung einer Anforderung. Dieser nutzt die Informationen als Startpunkt für seine Auswirkungsanalyse in einem IT-Werkzeug. Je nach Umfang der geplanten Analyse, kann der Entwickler Einstellungen der Auswirkungsanalyse anpassen, beispielsweise welche Variante des Systems betrachtet werden soll oder welche weiteren Entwicklungsartefakte und Partialmodelle. Ausgehend von dem initial betroffenen Element, zum Beispiel eine geänderte Anforderung, wird das zu Grunde liegende Systemmodell mithilfe der Auswirkungsanalysen automatisch abgelaufen, um betroffene Elemente zu identifizierten.

Dadurch wird etwa klar, dass durch die Anforderungsänderung weitere Elemente betroffen sind, beispielsweise ein Testfall, die Kostenkalkulation und die Geometrie einer Komponente. Da der einzelne Entwickler die Auswirkungen der technischen Änderungen nicht alleine abschätzen kann, informiert er über das IT-Werkzeug seine Kollegen aus der mechanischen Konstruktion, der Kalkulation und dem Prüflabor. Diese kriegen neben der Benachrichtigung einige rollenspezifische Informationen bereitgestellt, um die Auswirkungen der technischen Änderungen abzuschätzen, beispielsweise in eigenen Dashboards. Bei den Auswirkungsanalysen werden Metriken, mathematische Berechnungen und graphische Visualisierungen genutzt und individuell an die Informationsbedarfe der Anwender angepasst.

Entwicklung

schneiderten Auswirkungsanalysen für ihre technischen Änderungen zu entwickeln. Mithilfe unserer Tailoring-Werkzeuge kann das Potenzial von Lösungen für Unternehmen abgeschätzt werden und die entwickelten Lösungen an die Rahmenbedingungen des Unternehmens angepasst. Darüber hinaus sind Funktionserweiterungen für modellbasierte Auswirkungsanalysen in den IT-Werkzeugen der IT-Partner sowie in den Open-Source-Lösungen der Universitäten entstanden. Diese werden dem Markt zeitnah nach dem Projekt zur Verfügung gestellt.

Wenn ein Unternehmen nun auf Ihre im Projekt entwickelte Lösung setzen möchte – was ändert sich für den Entwickler in seinem Arbeitsalltag?

Iris Gräßler: Durch die Impakt-Lösungen passiert die Betrachtung technischer Änderungen nicht mehr auf Basis von verteilten Daten und Informationen, sondern auf Basis des durchgängigen Systemmodells. Mithilfe der IT-Tools und zugehörigen Hilfsmitteln wie den Dashboards ergibt sich für die Anwender die Möglichkeit die technische Änderung vor dem eigenen PC zu bewerten, ohne Änderungsmeetings einzuberufen oder eine Vielzahl von Dokumenten zu öffnen. Das Erstellen des Modells und das Konfigurieren der Auswirkungsanalysen ist natürlich auch notwendig, wodurch Aufwand entsteht. Hierbei liegt der Fokus zur Steigerung der Effizienz auf der Nutzung existierender Daten und der Wiederverwendung von bereits modellierten Informationen. Ebenfalls bietet das Thema „Änderungsmanagement“ einen pragmatischen Einstieg für Unternehmen, MBSE zu etablieren, da die Entwickler einen direkten Mehrwert im Arbeitsalltag erkennen können.

Haben Sie Tipps für den Start?

Iris Gräßler: Anwender können unseren Tailoring-Leitfaden nutzen, um das Potenzial für ihr Unternehmen abzuschätzen und die Grundstruktur für ein vorgefertigtes und individuelles Systemmodell ableiten. Ausgehend vom Potenzial und der Grundstruktur des Systemmodells können methodische Schritte mithilfe der Impakt-Methodik durchgeführt werden, um das Systemmodell mit Entwicklungsdaten und -informationen zu befüllen und eigene Auswirkungsanalysen zu implementieren. Als Startpunkt für die Entwicklung eigener Auswirkungsanalysen liefern wir initiale Auswirkungsanalysen mit, die im Normalfall von allen Anwendern benötigt werden, beispielsweise Prüfung der Anforderungserfüllung oder die Identifikation betroffener physischer Elemente aus der Stückliste.

Vielen Dank für das Gespräch.

Bild: Uni Paderborn

Was genau ist im Projekt Impakt entstanden?

Dominik Wiechel: Gemeinsam haben die Projektpartner verschiedene Bausteine für IKT-befähigte Auswirkungsanalysen entwickelt. So ist eine Referenzarchitektur für die Erstellung von Systemmodellen, auf die sich Unternehmen bei der Entwicklung eigener Systemmodelle stützen können und die für die Bewertung der Auswirkungen von Änderungen verwendet werden können, entZUR PERSON standen. Die Referenzarchitektur wird durch ein zugehöriges SysML-Profil direkt in Systemmodellierungswerkzeugen anwendbar. Auch haben wir eine Dominik Wiechel ist wissenschaftlicher MitMethodik erarbeitet, die Anarbeiter in der Fachgruppe Produktentstehung wender bei der Modellierung und leitet das Projekt Impakt. unterstützt und es ihnen ermöglicht, ihre eigenen maßge-

M. Sc. Dominik Wiechel

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Entwicklung Entwurf

Die Entwicklung elektrischer Fahrzeuge hält einige Herausforderungen bereit. ARRK Engineering setzt deshalb auf automatisierte Prozesse mit Connected Engineering.

CONNECTED ENGINEERING

für die Designfindung Der Automotive-Entwicklungspartner ARRK Engineering optimiert die Hochvoltspeicher-Simulation mit der Low-Code-Engineering-Plattform Synera. Die Plattform ermöglicht eine nahtlose Zusammenarbeit und Automatisierung von Prozessen, was die Time-to-Market deutlich verkürzt.

VERFASST VON

Moritz Maier Co-Founder und Co-CEO Synera

V

on neuen Materialien und Produktionsmethoden bis hin zum Ladesystem: Die Elektrifizierung bringt eine zusätzliche Komplexitätsebene in die Fahrzeugentwicklung. Da sich die Technologien rapide weiterentwickeln, sind Automobilzulieferer gefordert, digitale Tools zur Prozessautomatisierung und Simulation sowie künstliche Intelligenz und Machine Learning bestmöglich in ihre Prozesse zu integrieren, um diese robust und effizient zu gestalten.

Flaschenhals: Simulation Traditionell hält jedoch insbesondere die Simulationsphase einige Bottlenecks bereit. Oft warten CAD-Ingenieure Wochen auf die Simulationsergebnisse ihrer Designs. Zudem ist es schwierig, CAE-Know-how in LiveSimulations-Tools zu integrieren. Dies führt zu langwierigen Abstimmungsschleifen zwischen CAD- und CAEZuständigen. Diese Bottlenecks ziehen die Time-to-Market-Zyklen in die Länge – etwas, das sich OEMs auf einem heiß umkämpften Markt nicht leisten können.

Unterstützung bei ihrer Prozessoptimierung bekommen OEMs dabei von Unternehmen wie ARRK Engineer-

18 konstruktionspraxis 4 | 2024

ing. Der internationale Konzern agiert als aktiver Entwicklungspartner für die Automobil- und Mobilitätsindustrie und ist auf eine durchgehende und umfassende Unterstützung des gesamten Produktentwicklungsprozesses spezialisiert: vom Konzept über die Serienentwicklung bis hin zur Validierung und Integration von Komponenten. Da ARRK Engineering selbst Prototypen und Vorserienwerkzeuge produziert, ist das Unternehmen bestens mit der Dynamik des Entwicklungsalltags vertraut.

Um seinen eigenen Entwicklungsprozess effizienter und robuster zu gestalten, setzt ARRK Engineering auf den Connected-Engineering-Ansatz des Bremer Software-Spezialisten Synera. Connected Engineering fußt auf den Säulen „Digitalisierung“, „Prozessautomatisierung“ und „interdisziplinäre Kollaboration.“ Dabei modellieren die beteiligten Teams die Engineering-Prozesse, auf deren Basis Produkte entstehen, gemeinsam auf einer digitalen Plattform. Eine universelle Umgebung für diese Arbeitsweise hat Synera mit seiner gleichnamigen, offenen Low-Code-Plattform geschaffen.

Dort können alle Prozessbeteiligten auch ohne Programmierkenntnisse unkompliziert Know-how austauschen,

Entwurf

Entwicklung

Zielparameter definieren, Workflows algorithmisch abbilden sowie bereits erstellte Bausteine wiederverwenden. Gerade im letzten Feature steckt ein enormes Effizienzpotenzial: Bei einem neuen Projekt müssen Ingenieure nicht „bei Adam und Eva“ anfangen, sondern können bewährte Elemente wie Code-Fragmente oder ganze Prozessketten problemlos recyclen und anpassen. Der Zugriff auf Best-Practice-Vorlagen reduziert den manuellen Aufwand für repetitive Aufgaben drastisch.

Expertise zentral gebündelt Die in Synera enthaltenen Standard-Funktionen sind für die Kompatibilität mit gängigen CAD- und CAE-Anwendungen optimiert. So können Ingenieure CAD-Modelle oder Simulationen direkt in Synera erstellen und automatisieren. Durch die Möglichkeit, externe Tools und Skripte an die Low-Code-Plattform anzubinden, sind ihrem Funktionsumfang praktisch keine Grenzen gesetzt. Auch die Integration von KI-Modulen ist problemlos möglich. Dank der visuellen Beschreibung der Produktbausteine und Workflow-Schritte sind Sprachprobleme durch mangelnde Programmierkenntnisse ausgeschlossen. Nicht zuletzt beugt die Kollaboration auf einer gemeinsamen Plattform als Single Source of Truth Informationssilos vor und reduziert sowohl den Zeitaufwand als auch die Fehlergefahr. Expertise bleibt zentral gebündelt – gerade in Zeiten des Fachkräftemangels ein wichtiger Vorteil.

!

TIPP Synera zeigt seine Low-Code-Lösungen für Ingenieure auf der Hannover Messe in Halle 17, Stand B06.

DoE-Workflows automatisieren Von der Vielseitigkeit und der Effizienz der Low-CodePlattform hat sich ARRK Engineering anhand eines modellierten DoE-Workflows (Design of Experiments) im Rahmen einer Machbarkeitsstudie überzeugt. In einer dynamischen Simulation wurde dabei die seitliche Kollision einer Hochvoltspeicher-Struktur mit einem Pfahl untersucht. Der Workflow sieht es vor, automatisiert eine Vielzahl verschiedener CAD-Varianten des Hochvoltspeichers zu erstellen und zu simulieren.

Im ersten Schritt haben die verschiedenen Teams die einzelnen Funktionsbausteine angelegt. Es wurden ein parametrisches CAD-Modell sowie das FEModell automatisiert erstellt. Da Synera an die Simulationsinfrastruktur des Unternehmens angebunden ist, konnten die ARRK-Engineering-Teams ihr Toolkit für die Simulation nahtlos nutzen. Dieses beinhaltet neben dem ARRK-internen High-Performance-Computing-Cluster für die Simulation den Pre-Processor ANSA, den Solver LS-Dyna sowie den Post-Processor Animator. Die Experten konnten also die im ersten Schritt definierten Simulations-

Mikroproduktion kti .. in hochster ..

Prazision Die 3D-Drucker von BMF erreichen Aufösungen von 2 bis 10 µm bei Toleranzen von +/10 bis 25 µm mit vielen Polymer- und Keramikmaterialen für Serienteile oder Prototypen.

Interessiert?

Muster, Versuchsteile oder unverbindliche Beratung gibt es hier:

BM BMF3D.DE ZITAT

„Es ist eine große Zeitersparnis und Erleichterung, mit den Kollegen aus den unterschiedlichen Fachbereichen direkt an einem Design zusammenzuarbeiten.“ Wolfgang Nierhaus, Senior Expert CAE Automation, ARRK Engineering

konstruktionspraxis 4 | 2024

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Bild: ARRK Engineering

Bild: ARRK Engineering

Entwicklung Entwurf

In einer dynamischen Simulation wurde die seitliche Kollision einer HochvoltspeicherStruktur mit einem Pfahl untersucht. Der Workflow sieht es vor, automatisiert eine Vielzahl verschiedener CAD-Varianten des Hochvoltspeichers zu erstellen und zu simulieren.

Von der Vielseitigkeit und der Effizienz der Low-Code-Plattform hat sich ARRK Engineering anhand eines modellierten DoE-Workflows (Design of Experiments) im Rahmen einer Machbarkeitsstudie überzeugt.

modelle aus Synera direkt ins Computing-Cluster einspeisen und den Post-Processing-Workflow konfigurieren.

Anschließend wurden diese Funktionsbausteine in der Low-Code-Plattform zu einer automatisierten Prozesskette zusammengeführt. Darin lässt sich ganz ohne Programmierkenntnisse eine Vielzahl von Variablen abbilden: die Kammeraufteilung und der Querschnitt der Extrusionsprofile, die Anzahl der Verstärkungsstreben sowie die Anordnung der Batteriezellen gemäß dem verfügbaren Bauraum.

Die erstellten CAD-Modelle wurden mit einem Python-basierten Skript zum Auslesen der Parameter sowie dem Pre-Processor ANSA in ein simulationsfähiges FE-Modell überführt und die Berechnung des Modells via LS-Dyna in einer Linux-Umgebung gestartet.

Nach dem Post-Processing in der Software Animator schließt sich der Kreis: Die Ergebnisdaten können in Synera ausgelesen und weiterverwendet werden.

Dabei profitierten die Teams von der Möglichkeit, die Ergebnisse über ein individuell konfigurierbares

Dashboard in Synera mit Graphen und Animationen zu visualisieren. Durch die Option, das CAD-Modell, den Korrelationsplot sowie die Crash-Animation parallel anzuzeigen, ist das Bewerten der verschiedenen Varianten auf einen Blick möglich. Mit einem Radar-Plot lassen sich die technischen Parameter der einzelnen Designs direkt miteinander vergleichen.

INFO

Referenten gesucht Das Konstruktionsleiter-Forum der konstruktionspraxis will Konstruktions- und Entwicklungsleiter sensibilisieren für die Herausforderungen der Produktentwicklung im 21. Jahrhundert und praxisorientierte Lösungsansätze und -konzepte aufzeigen. Dazu gehören Tools und Methoden, um innovative Ideen strukturiert zu entwickeln und den Produktentstehungsprozess so effizient wie möglich zu gestalten: Schließlich liegt der Schlüssel für unternehmerischen Erfolg in Konstruktion und Entwicklung.

Sie verfügen über Expertise zu modernen Methoden der Produktentwicklung und wissen nicht nur, welche Hürden einem gelungenen Prozess im Wege stehen, sondern auch, wie man sie erfolgreich nimmt? Dann werden Sie ein aktiver Teil des KonstruktionsleiterForums und teilen Ihre Erfahrungen – gute wie schlechte – mit den Teilnehmerinnen und Teilnehmern unseres Events. Ab sofort können sich Referenten für das zweite Konstruktionsleiter-Forum, das konstruktionspraxis am 17. Oktober 2024 in Würzburg veranstaltet, bewerben. Weitere Infos unter: www.konstruktionsleiter-forum.de/ call-for-papers

20 konstruktionspraxis 4 | 2024

Effizient und interdisziplinär entwickeln Als Resultat entstand ein DoE auf CAD-Basis, das im Vergleich zum klassischen FE-Morphing wesentlich komplexere Szenarien zulässt. „Wir konnten mit Synera unseren kompletten DoE-Prozess automatisieren: von der Erstellung von Design-Varianten über die Crash-Simulationen bis hin zur Auswertung der Ergebnisse“, resümiert Reinhard Leibiger, Senior Engineer Simulation bei ARRK Engineering. „Diesen digitalen Workflow können wir auch als Blaupause für künftige Projekte nutzen und so langfristig Zeit bei der Validierung von Designs sparen.“ Derart anspruchsvolle Szenarien sind ein Paradebeispiel dafür, wie Synera die Zusammenarbeit verschiedener Fachbereiche an einem diffizilen Workflow signifikant beschleunigen und übersichtlicher gestalten kann.

Auch konnte hier das Potenzial aus der Integration verschiedener Tools voll ausgeschöpft werden. Die LowCode-Plattform befähigt Prozessbeteiligte, beispielsweise aus der Konstruktion, auch ohne Programmierkenntnisse selbständig erste Design-Entscheidungen mit Simulationen zu validieren. Die Kollaboration innerhalb einer Plattform verkürzt die Abstimmung zwischen CAD- und CAE-Experten deutlich. Für diese Art von Workflows führt das durchschnittlich zu einer um 30 Prozent reduzierten Wartezeit. Der konsistente, zentralisierte Datenfluss beugt zudem Fehlern durch die Nutzung veralteter Daten vor.

In Summe lässt sich der Produktentstehungsprozess durch den Einsatz der Low-Code-Plattform um mehrere Monate beschleunigen, wie auch Felix Klutzny, Mechanical Design Engineer bei ARRK Engineering, bestätigt: „Diese Art der Kollaboration mehrerer Fachbereiche an automatisierten Workflows hat das Potenzial, ein Gamechanger im Automotive-Designprozess zu werden. Eine schnelle, schlanke und kostengünstige Konstruktion ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu einer weiter verbreiteten, erschwinglichen Elektromobilität.“ (mz)

Formgebung Entwicklung

ADDITIVE FERTIGUNG

Die fünf häufigsten Irrtümer im 3D-Druck Wenn Firmen Tempo in Produktion, Prozesse oder Produktentwicklung bringen wollen, ist der 3D-Druck längst kein Geheimtipp mehr.

Doch noch immer kursieren hartnäckige Irrtümer und Vorurteile rund um das Fertigungsverfahren. Das sind die fünf häufigsten Legenden.

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3. „Gedruckte Teile sehen einfach nicht schön aus.“

eute stehen in Handwerksbetrieben ebenso wie in den Forschungsabteilungen von Konzernen moderne 3D-Drucker. Wer keinen eigenen Drucker kaufen möchte, kann eine Produktionsplattform wie Xometry Europe nutzen. In Kundenkontakten hat das Unternehmen allerdings festgestellt, dass trotz der wachsenden Popularität dieser Technologie noch hartnäckige Irrtümer und Vorurteile kursieren. Xometry hat die fünf häufigsten Legenden aufgespürt:

Dieses Vorurteil zur Ästhetik übersieht völlig die Möglichkeiten der Nachbearbeitung. Zwar erhält man beim 3DDruck die glatte Oberfläche nicht immer auf Anhieb, denn meistens werden schichtweise Verfahren angewendet.

Einige Technologien sind dennoch bestens für glatte Oberflächen geeignet: SLA, Polyjet und Carbon DLS. Meist verfestigen sich hier die Rohmaterialien in Form von Harz zu einer homogenen Oberfläche. Glatt wie Glas ist das Ergebnis gar bei Carbon DLS. Hier werden Kunststoffe wie Polyurethan verwendet. Bei der Nachbearbeitung haben sich Verfahren wie Glasperlenstrahlen, Vapour, Trovalisieren oder Schleifen und Polieren bewährt.

1. „Additiv kann man nur Kunststoffe verarbeiten.“

2. „Der 3D-Druck bringt lediglich schwache Teile hervor.“ Ob Werkzeugbau oder Medizingeräte, Lager oder Halterungen: Gedruckt wird heute, was benötigt wird. Dabei kommt es nicht nur auf die Auswahl der richtigen Materialien an. Auch Design, Druckereinstellung und Nachbearbeitung beeinflussen die Festigkeit additiv erstellter Bauteile. Grundsätzlich unterscheidet man zwei Gruppen von Materialien: Kunststoffe, die mit den Verfahren FusedDeposition-Moulding (FDM), Selektives Lasersintern (SLS), Stereolithografie (SLA), Carbon Digital-Light-Synthesis (DLS), Multi-Jet-Fusion (MJF) gedruckt werden. Und Metalle, die sich mit DirektMetall-Lasersintern (DMLS) verarbeiten lassen.

4. „Es lassen sich ausschließlich kleine Teile drucken“ Ein häufiger Irrtum ist, dass der 3DDruck lediglich schwache Teile hervor bringt. Dieses Bauteil ist aus Titan im Direkten MetallLaser-Sintern entstanden.

Kolben für Sportwagenmotoren, ein kompletter Kühlergrill für Geländewagen, Prothesen oder OP-Besteck – einige Beispiele für Teile, die additiv gefertigt werden. So wird im FDM- und SLA-Verfahren beispielsweise bis zu einer Baugröße von etwa zwei Metern gedruckt. Die entsprechenden Maschinen kosten über eine Million Euro. Allerdings baut eine wesentlich günstigere Durchschnittsanlage auch schon bis zu einem halben Meter Größe. Der Phantasie von Entwicklern werden deshalb im 3DDruck immer weniger Grenzen gesetzt.

5. „Mit 3D-Druck können wir nur Prototypen herstellen.“

Bild: Xometry/Bastian Fischer

Kunden lassen von Xometry Teile aus Aluminium, KobaltChrom, Stahl, Edelstahl, Inconel oder Titan drucken. Heraus kommen unter anderem Zahn- oder orthopädische Implantate, Gasturbinen, Druckgusswerkzeuge oder Ersatzteile für Autos. Dazu werden Legierungen verwendet, die den Materialien spezielle Eigenschaften geben. So enthält Al-Si10Mg neben Aluminium auch Silizium und Spuren von Magnesium sowie Eisen. Damit wird das Material gut leitfähig für Wärme und Strom. In der Luft- und Raumfahrt wiederum wird gerne mit einer Mischung aus Chrom, Nickel, Kupfer und Stahl gedruckt (Edelstahl 174PH). Das ergibt jene Zugfestigkeit und Steifigkeit, die in High-Tech-Industrien gefragt sind.

Wer Serien plant, muss abwägen: Ein Werkzeug für den Spritzguss kostet schnell zigtausend Euro. Wird im Laufe der Zeit eine Änderung des Bauteils nötig, ist auch eine Änderung des teuren Werkzeugs fällig – oder sogar ein komplett neues Teil. Beim 3D-Druck entfällt der Schritt: Neuerungen des Modells werden dem Drucker digital mitgeteilt. Daher kann sich der Druck auch dann lohnen, wenn der Einzelpreis für die Produktion hoch erscheint. Wichtig sind die Gesamtkosten – und die sind hier möglicherweise niedriger. (jup) konstruktionspraxis 4 | 2024

21

Entwicklung Formgebung

ADDITIVE FERTIGUNG

Flaschendesigns mit 3DDruck schneller entwerfen

Produzenten schnelldrehender Konsumgüter, wie Unilever, stehen unter einem hohen Wettbewerbsdruck ständig neue Produkte und Designs zu entwickeln. Um neue Formen für das Blasformverfahren zu entwickeln und zu testen setzt Unilever beim Design auf den 3D-Druck.

den meist mittels Blasformverfahren hergestellt. Dieses Massenproduktionsverfahren zeichnet sich durch sehr kurze Zykluszeiten von etwa einer bis zwei Minuten aus und ist äußerst kosteneffizient.

Mit den SLA-Druckern von Formlabs und Rigid 10K Resin konnten Unilever und Serioplast die Vorlaufzeiten um bis zu 70 Prozent, die Werkzeugkosten um bis zu 90 Prozent reduzieren.

Bild: Formlabs

Teure und zeitaufwendige Prototypenfertigung für das Blasformen

VERFASST VON

David Lákatos Chief Product Officer Formlabs

D

ie Branche für schnelldrehende Konsumgüter (FMCG) ist von einer sich ständig ändernden Nachfrage geprägt. Bei diesen Konsumgüter wie Zeitungen, Lebensmittel oder Reinigungsmittel, die Konsumenten spontan, schnell und in der Regel routiniert einkaufen, ist die Verpackung ein wichtiges Kaufkriterium. Unternehmen wie Unilever müssen dabei den Materialverbrauch, die Ästhetik, die Sicherheit und die Nachhaltigkeit für ein breites Spektrum von Verpackungsarten und Produkten berücksichtigen. Das britische Unternehmen ist weltweit eines der größten Hersteller von Verbrauchsgütern. Zu den bekanntesten Marken zählen Dove, Domestos und Axe. Traditionell dauert es viele Monate, bis ein Entwurf für eine neue Kunststoffflasche vom Bildschirm in die Produktionslinie gelangt. Kunststoffverpackungen für Lebensmittel und Getränke, Kosmetik und Medizin wer-

22 konstruktionspraxis 4 | 2024

Für die Herstellung der Kunststoffverpackungen beauftragt Unilever Partner – so auch Serioplast aus Italien.

Das Unternehmen produziert jährlich vier Milliarden Flaschen aus PET-, HDPE- und PP-Materialien. Bisher war es zu teuer und zeitaufwendig, neue Prototypen zu entwickeln. Es mussten spezielle Metallformen angefertigt werden, um eine neue Flasche produzieren zu können. Kunden mussten sechs bis zwölf Wochen auf den Prototypen warten und das mitunter mehrere Mal, wenn dieser angepasst werden musste.

Das Team suchte nach einer effizienten Lösung und stieß auf den 3D-Druck. Das Team konnte mit den hausinternen 3D-Druckern neue Formen für das Blasformverfahren vor Ort entwickeln und nahtlos Design- und Fertigungsschritte validieren, bevor die neue Form in die Massenproduktion übergeht. Bereits jetzt werden 3Dgedruckte Formen erfolgreich in Prozessen wie dem Spritzguss oder der Thermoformung eingesetzt, um Iterationen zu beschleunigen, die Produktentwicklung zu forcieren und hochwertige Produkte schneller auf den Markt zu bringen.

Von der Idee zum realistischen Prototyp in nur zwei statt sechs Wochen Serioplast nutzt dabei die Stereolithografie (SLA) und setzt auf den Form 3L von Formlabs. SLA-gedruckte Teile besitzen eine glatte Oberfläche und hohe Präzision.

Das Werkzeugdesign kann damit präzise auf das endgültige Teil übertragen werden und erleichtert die Entformung. „Ein Verbrauchsgüterhersteller wie Unilever muss so schnell wie möglich auf dem Markt sein, oder zumindest vor der Konkurrenz. Man muss den Verbrauchern schnellstmöglich die besten Produkte zum besten Preis anbieten. Der 3D-Druck hilft uns dabei, diesen Prozess zu beschleunigen“, betont Stefano Cademartiri, Leiter CAD & Prototyping, Unilever.

Formgebung Entwicklung

Durch den Einsatz von Rigid 10K Resin erzielte Serioplast präzise Formen mit einer glatten Oberflächenbeschaffenheit, die filigrane Details wie Löcher ab 0,5 mm Durchmesser abbilden können. Das Team bearbeitete das Formwerkzeug mit einer Poliermaschine oder durch manuelles Schleifen nach, um die kritischen Abmessungen einzuhalten. Im CAD wurden texturierte Oberflächen in die Kavität der Form eingefügt.

3D-gedruckte Form spart 70 Prozent Zeit und 90 Prozent Kosten „Die Form verfügt über exakt feinjustierte Details, besonders für eine Flasche mit Logos oder Zitronenmuster, was ein hohes Maß an Präzision verlangt. Das FormlabsGerät eröffnet uns zusammen mit Rigid 10K Resin die Möglichkeit, sehr klare Details zu erzielen, die dann auf die echte Flasche übertragen werden“, so Cademartiri.

Solch ein Detail erfordert viel Präzision in der Herstellung des Werkzeugs. Mit dem SLA-3D-Druck konnte eine Form in zwei Tagen hergestellt werden. Die 3D-gedruckte Form verkürzte die Vorlaufzeit bis zum Beginn von Pilotversuchen von sechs auf zwei Wochen und ermöglichte realistische Vorserienteile, die der Produktionsqualität sehr nahe kommen und mit demselben Material und denselben Maschinen wie die späteren Produktionseinheiten geformt werden. „Mit der 3D-gedruckten Form können wir im Vergleich zur Standardform bis zu 70 Prozent Zeit und 90 Prozent Kosten einsparen“, erzählt Flavio Migliarelli, F&E-Designmanager, Serioplast Global Services.

Mit Leichtigkeit 100 bis 200 Flaschen pro Tag herstellen In erster Linie werden die 3D-gedruckten Werkzeuge zur Herstellung von Mustern für Kundentests verwendet.

Ein zweiter Verwendungszweck der modularen Form ist die Validierung des SBM-Prozesses sowie des PET-Vor-

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aus Konstruktion und Entwicklung!

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Bild: Formlabs

Neben dem 3D-Druckverfahren ist auch die Auswahl des richtigen Materials entscheidend für die Herstellung von Formen. Unilever und Serioplast benötigten ein Material, das dem Innendruck und der Temperatur des Streckblasformen (SBM)-Verfahrens standhält und gleichzeitig eine gute Maßhaltigkeit und Stabilität bietet.

Das Team entschied sich für Rigid 10K Resin von Formlabs, da es Festigkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit vereint. Es handelt sich um ein industrielles, hoch glasgefülltes Material mit einer Wärmformbeständigkeitstemperatur (HDT) von 218 °C bei 0,45 MPa und einem Zugmodul von 10.000 MPa. Mit Rigid 10K Resin gedruckte Werkzeuge weisen eine gute Dimensionsstabilität auf und eignen sich für Hunderte von Blasformzyklen mit hoher Wiederholgenauigkeit.

formlings, der geblasen werden soll. „Wir verwenden das gleiche Prozessfenster wie bei einer Standard-Pilotform.

Das ist sehr gut, denn wir können die endgültigen Prozessfenster testen und sehen, was mit der Flasche passiert. Wir sprechen hier von bis zu 30 bar Druck. Da ist es absolut gut und zuverlässig. Außerdem können wir den Vorformling auf 100 °C erhitzen, ohne dass die Kavität der 3D-gedruckten Form beschädigt wird. Wir können sehr leicht bis zu 100, 200 Flaschen pro Tag herstellen. Wenn wir mehr Zeit haben, können wir bis zu 1.000 Flaschen herstellen“, so Migliarelli.

Die dritte Anwendung für die Herstellung von Schnellformen besteht darin, einige Aspekte der Produktionslinie frühzeitig zu testen. Da die mit 3D-gedruckten Formen produzierten Flaschen sehr nah an den finalen Produktionseinheiten sind, können sie für eine erste Validierung der Abfüllanlage eingesetzt werden, z. B. für die Bewegung der Anlage, den Betrieb der Sternräder für die Flaschenabfüllmaschinen, das Verschließen oder die Arbeit des Roboter-Kartonpackers. Die frühzeitige Erprobung der Fertigungslinie ermöglicht es den Fabriken, Ersatzteile zu berechnen, die Linie für die Massenproduktion vorzubereiten und die Markteinführung zu beschleunigen. (jup)

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TIPP Formlabs zeigt seine Lösungen rund um den 3D-Druck auf der Hannover Messe in Halle 17, Stand B14

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Entwicklung Formgebung

ADDITIVE FERTIGUNG

Digitales Warenlager auf Knopfdruck

Bild: MAN Truck & Bus

Um Ersatzteile bedarfsgerecht, lokal und auf Abruf herzustellen, ohne sie physisch vorrätig halten zu müssen, setzt MAN Truck & Bus auf 3D-Druck. Unterstützt wird der Anbieter von Transportlösungen von der Produktionsplattform Replique.

MAN benötigte kurzfristig zehn Bronzekrümmer für einen Marinemotor, die den hohen Ansprüchen des hochbelasteten Bauteils genügen müssen.

J

eder Ersatzteilmanager kennt die Herausforderung: eine wachsende Produktpopulation auf dem Markt mit vielen verschiedenen Produktvarianten, die im Laufe der Jahre zu einer steigenden Anzahl von Ersatzteilen führt. Die Bereitstellung aller Ersatzteile während der gesamten Lebensdauer der Produkte wird immer schwieriger. Alle Teile in einem Lager vorrätig zu haben, ist mit hohen Lagerkosten und einem Obsoleszenzrisiko verbunden. Wenn jedoch ein Ersatzteil nicht verfügbar ist, kann dies zu noch größeren Herausforderungen führen. Ersatzteile müssen mit hohen Mindestbestellmengen und per Expressversand geliefert werden. Und noch schlimmer bei kritischen Ersatzteilen: Die Lieferzeiten sind lang.

24 konstruktionspraxis 4 | 2024

Vor diesem Problem stand auch MAN Truck & Bus. Die Herausforderung: zehn Bronzekrümmer für die Kühlwasserversorgung eines Marinemotors kurzfristig zu beschaffen. Das Problem: Die Gussform für dieses kritische Bauteil war nicht mehr verfügbar.

Die konventionelle Beschaffungsmethode besteht bisher daraus, Modelle zu erstellen, diese zu gießen und mechanisch zu bearbeiten. Für MAN war diese Vorgehensweise in diesem Fall zu zeit- und kostenaufwändig. Daher suchten die Mitarbeiter nach einer alternativen Möglichkeit, um den kurzfristigen Bedarf an Ersatzteilen zu decken. Diese musste auch den technisch hohen Ansprüchen an dieses hochbelastete Bauteil genügen.

Bild: MAN Truck & Bus

Formgebung Entwicklung

Die 3D-gedruckten Bronzekrümmer übertreffen die Anforderungen an das Originalteil.

Die Lösung: ein digitales Warenlager.

Einfach Ersatzteile auf Abruf bereitstellen, jederzeit und überall – nur mit einem Knopfdruck. Ohne physische Lagerung und die damit verbundenen Kosten, ohne Vorhaltung und Wartung von Werkzeugen, ohne Mindestbestellmengen und hohe Versandkosten. Möglich macht dies die Produktionsplattform Replique. Sie unterstützt Anwender dabei, ihre Teile vom physischen ins digitale Warenlager zu übertragen.

Ersatzteilmanagement auf Abruf Mit einem Netzwerk an Druckpartner weltweit ermöglicht das Unternehmen seinen Kunden damit, Ersatzteile jederzeit, in der benötigten Qualität und Menge zu bekommen. Einmal für den 3D-Druck qualifiziert, werden die Ersatzteile für immer gespeichert und können überall auf der Welt zu niedrigeren Kosten als bei der traditionellen Herstellung produziert werden. Neben dem digitalen Warenlager bietet Replique auch eine umfassende Materialdatenbank für die additive Fertigung an. „Unsere Ingenieure haben festgestellt, es gibt zwar einige Datenbanken am Markt, aber nur wenige, die sich spezifisch mit AM beschäftigen“, sagt Dr. Henrike Wonneberger, Co-Founder und COO bei Replique. Die Features der Materialdatenbank umfassen unterschiedliche Filtermöglichkeiten, wie beispielsweise nach technischen Daten, Normen und Anwendungsfeldern.

Mit ihrer Produktionsplattform hat Replique auch MAN bei seinem Problem geholfen: die zehn Krümmer in Originalqualität mit additiver Fertigung zu reproduzieren. Alles, was dazu benötigt wurde, war ein 3D-Modell, sowie eine Fertigungszeichnung. In Abstimmung mit seinen Materialpartnern wählte Replique einen Werkstoff, der technisch gleichwertig zum Originalwerkstoff ist (m4p Brz10). Produziert wurde mittels Selektivem Laserschmelzen (SLM) über ein lokales 3DDruckservicebüro aus Repliques Netzwerk bestehend aus mehr als 85 Partnern weltweit. „Der Einsatz von additiver Fertigung ermöglicht es, traditionelle Produktionsherausforderungen zu überwinden. Wir freuen uns, gemeinsam mit MAN eine zuverlässige, effiziente Versorgung mit Ersatzteilen im Transport- und Marinesektor sicherstellen zu können“, so Dr. Max Siebert, CEO und Co-Founder von Replique.

In sieben Wochen zum einbaufertigen Teil

Von der ersten Anfrage seitens MAN bis zur Lieferung der einbaufertigen Teile vergingen so nur knapp sieben Wochen. Zugversuche in der Zentralen Werkstofftechnik der MAN ergaben, dass der ausgesuchte Werkstoff sogar technisch bessere Eigenschaften als das Original aufweist. Auch der praktische Einsatz war erfolgreich, sodass der Nutzfahrzeughersteller eine weitere Bestellung über zehn Stück tätigte.

Da das betreffende Bauteil bereits für den INFO 3D-Druck qualifiziert wurde und eine entsprechende Druckdatei erstellt und digital verfügbar ist, können auch zukünftig Krümmer jederzeit in gleichbleibender Qualität nachbestellt werden. Für MAN fallen dabei Mit der additiven Fertigung können Anwender ihre Lagerhaltung, Logistik und keine Fixkosten für Formen und Modelle, Beschaffung optimieren. Das digitale Warenlager von Replique unterstützt sie sowie Lagerhaltungskosten an. Dadurch erbeim Wechsel von einem physischen zu einem digitalen Warenlager. Sobald geben sich bei kleinen Stückzahlen attrakein Design im digitalen Warenlager abgelegt wurde, sorgt die Plattform von tive Gesamtkosten pro Stück. „Die ZusamReplique, die Kunden, 3D-Druck Servicebüros und andere Dienstleister miteinmenarbeit mit Replique war vom ersten ander verbindet, für einfache, schnelle und zuverlässige Abläufe. Teile können Kontakt bis zum Erhalt der fertigen Bauteile damit bedarfsorientiert und dezentral produziert werden. Dank kürzerer außerordentlich gut! Wir konnten so unseTransportwege und höherer Produktionsflexibilität werden Stillstandszeiten ren Ersatzteilkunden schnell helfen und reduziert. Die Plattform ist Ende-zu-Ende verschlüsselt. Damit können Teile sind gemeinsam mit Replique bereits an der lediglich in der angeforderten Menge und mit festen Druckparametern produUmsetzung eines weiteren 3D-Druck-Proziert werden. Geistiges Eigentum und Qualität sind damit gesichert. jekts”, sagt Thomas Hauck, Spare Parts Logistics MAN. (jup)

Digitales Warenlager – so funktioniert’s

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Entwicklung Formgebung

EDELSTAHL

Für die Serienproduktion mit Cold-Metal-Fusion

PA 12

CUNI-LEGIERUNG

Bild: Headmade Materials

Headmade Materials hat mit dem Edelstahl 17/4PH sein Portfolio an verfügbaren Materialien für den Cold-Metal-Fusion-Standard erweitert. Der Edelstahl 17/4PH ist eine

korrosionsbeständige Legierung mit hoher Streckgrenze bei gleichzeitig guter Verschleißfestigkeit. Der Name weist bereits indirekt auf die Hauptlegierungselemente Chrom (~17 Prozent) und Nickel (~4 Prozent) hin. Headmade's Stainless Steel 17/4PH erreicht eine Zugfestigkeit von 1.309 MPa und eine Dehnung von bis zu 13,2 Prozent (übertrifft den ASTM 564 Standard) nach der H900 Wärmebehandlung – und gibt dem Anwender damit Zugang zu der überlegenen mechanischen Leistung, für die der Cold-Metal-Fusion-

Mit HP 3D HR PA 12 S hat HP zusammen mit Arkema ein neues Material für seine industriellen 3D-Polymerlösungen entwickelt.

Das Material setzt einen neuen Maßstab für die Oberflächenqualität bei geringeren Kosten pro Teil. Das Material optimiert in Verbindung mit der HP-Multi-Jet-FusionTechnologie den Produktionsprozess und rationalisiert die Nachbearbeitungsschritte.

Darüber hinaus lassen sich Zeit und Kosten einsparen. Hersteller können somit Teile effizienter produzieren. Gleichzeitig werden hohe Nachhaltigkeitsstandards eingehalten.

Hannover Messe: Halle 15, Stand G76 www.hp.com

www.headmade-materials.de

Für das pulverbettbasierte Laserschmelzen 3D Systems und HII haben gemeinsam CuNi30 entwickelt, um die Produktion von konventionell gegossenen Teilen zu ermöglichen und die Vorlaufzeit potenziell um bis zu 75 Prozent zu reduzieren. Die korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung kann auf den 3D-Metalldrucker DMP Flex 350 von 3D-Systems verwendet werden.

Das Material soll eine Alternative zum CuNi-Guss in der Schiffs-, Offshore-Öl- und Gas- sowie Chemie- und Nuklearbranche sein. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Direktmetalldruck von Kupfernickel (CuNi30) zu einer durchschnittlichen relativen Dichte von 99,88 Prozent führt – eine signifikante Verbesserung im Vergleich zum Guss. Kupfer-Nickel-Legierungen sind kor-

Bild: 3D-Systems

Für die 3D-Polymerproduktion

Standard bekannt ist. Die Cold-Metal-Fusion-Technologie besteht aus einer mehrstufigen sinterbasierten Prozesskette. Der 3DDruck erfolgt zeitsparend bei vergleichsweise niedriger Temperatur, was den gesamten Prozess enorm beschleunigt. Der Werkstoff findet in einer Vielzahl von Branchen Anwendung, von der Medizintechnik über (E-) Mobilität und Maschinenbau bis hin zu maritimen Anwendungen, bei denen Korrosionsbeständigkeit in Kombination mit guten mechanischen Eigenschaften von Bedeutung ist. Headmade Materials hat das Material in seinem Vorserienprogramm für die fortgeschrittene Anwendungsentwicklung eingesetzt.

rosionsbeständig und haben antimikrobielle und algenhemmende Eigenschaften, die eine Beständigkeit gegen Algenwachstum bei längerer Einwirkung von Wasser ermöglichen. www.3dsystems.com

SLM

Dual-Laser-System verbessert die Produktivität um 80 Prozent

26 konstruktionspraxis 4 | 2024

matisiert das Pulverhandling. Die Wiederaufbereitung des Pulvers unter Schutzgasatmosphäre sorgt für mehr Effizienz und

Arbeitssicherheit dank des geschlossenen Materialkreislaufs. Das Pulvermodul ermöglicht den kontaminationsfreien Wechsel zwischen unterschiedlichen Werkstoffen in weniger als zwei Stunden. Eine weitere Neuerung ist das PermanentFiltersystem, das materialunabhängig arbeitet und dank der automatischen Passivierung von Metallstäuben ein neues Maß an Langlebigkeit und Arbeitssicherheit bieten soll. Die aktive Kühlung des Bauraums erlaubt es Anwendern, fertige Bauteile früher zu entnehmen und somit schneller neue Aufträge vorzubereiten. Die Folge ist eine weitere Steigerung der Produktivität.

Bild: Festo

Die Lasertec 30 Dual SLM von DMG Mori Additive ermöglicht die Herstellung hochkomplexer Bauteile mit Funktionsintegration, innenliegende konturnahe Kühlkanäle sowie verkürzte Produktentwicklungszeiten durch sofort verfügbare Prototypen aus Serienwerkstoffen durch selektives Laserschmelzen (SLM) im Pulverbett. Zwei leistungsstarke 600 W Laser, deren Scanfelder jeweils den gesamten Bauraum abdecken, ermöglichen Aufbauraten von bis zu 90 cm³/h.

Das Dual-Laser-System verbessert die Produktivität um 80 Prozent im Vergleich zu einem Single-Laser-System.

Das Pulvermodul, genannt re-Plug für den schnellen Materialwechsel, auto-

www.dmgmori.com

Formgebung

Entwicklung

FDM

Das chinesische Unternehmen Elegoo hat den FDM-Industriedrucker Orange Storm Giga und die hochmoderne Jupiter SE Harz-3D-Druckerserie in sein Portfolio aufgenommen.

Mit dem Crowdfunding-Produkt Orange Storm Giga steigt Elegoo in den Markt der großen industriellen FDM-3D-Drucker ein. Der Drucker bietet die erforderliche Größe, Geschwindigkeit, Präzision und Qualität für die Umsetzung großformatiger 3D-Druckideen. Der Orange Storm Giga hat ein Bauvolumen von 800 mm x 800 mm x 1.000 mm und eine maximale Druckgeschwindigkeit von 300 mm/s. Angetrieben wird das Gerät von einem 64-Bit-Quad-Core-Hochleistungsprozessor mit 1,5 GHz Taktfrequenz. Das Heizbett besteht aus vier unabhängigen (410 mm²) magnetischen PEI-Hochtemperaturplattformen mit einer Höchsttemperatur von 90 °C. Die vier Plattformen können gleichzeitig beheizt werden. Das neueste Mitglied der Jupiter Serie ist der 3D-Harzdrucker Jupiter SE. Zentrales Merkmal dieses Druckers ist das hohe Druckvolumen von 277.848 mm x 156.264 mm x 300 mm. Damit können Nutzer neue Dimensionen in ihren kreativen Projekten erschließen.

Zudem hat sich Elegoo mit einem häufigen Problem des 3D-Drucks befasst – dem Harzmanagement. Der Jupiter SE verfügt deshalb über ein automatisches Harzzufuhr- und Auffangsystem. Diese effiziente Lösung verwaltet den Harzvorrat intelligent. So ist ein unterbrechungsfreier Druckbetrieb gewährleistet. www.elegoo.com

Schmersal auf der Hannover Messe 2024 Halle 9, Stand D09

WIR MACHEN IHRE MASCHINE SICHER Die neuen Sicherheitsschalter AZ215/AZ216 und AZ315/AZ316 ■ Betätigerkopf um 4 x 90° drehbar ■ Große Flexibilität beim Anbau ■ Kunststoff- und Metallausführung ■ 8-poliger Stecker, kompatibel mit

der Schmersal Safety Fieldbox

SLS

www.schmersal.com

Hält Temperaturen bis 110 °C stand Igus hat mit Iglidur i230 ein pulverförmiges SLS-Druckmaterial in sein Portfolio aufgenommen.

Marktübliche SLS-Druckmaterialien drohen sich bei über 80 °C zu verformen, das neue pulverförmige Material übersteht eine langzeitige Anwendungstemperatur von 110 °C. Tests in zertifizierten externen Labors nach DIN EN ISO 75 HDTA und HDT-B hätten die Wärmeformbeständigkeit bewiesen. Es übersteht kurzfristig sogar Extremtemperaturen von bis zu 170 °C, ohne sich zu verformen. Das Material ist auch elektrostatisch ableitend und schützt Maschinen und Anlagen so vor elektrostatischen Entladungen, die schlimmstenfalls Brände und Explosionen verursachen können.

Iglidur i230 ist zudem, wie bereits viele andere Werkstoffe von Igus, frei von PTFE. Auch ist das Material beständig in der Bewegung: Tests im hauseigenen Labor von Igus haben bewiesen, dass das Druckmaterial rund 80 Prozent verschleißfester ist als PA12. Gleichzeitig habe das Material im Vergleich zu PA12 bei Raumtemperatur eine rund 50 Prozent höhere mechanische Festigkeit. Darüber hinaus überstand das Material in Biegetests einen Druck von 94 MPa. Nicht zuletzt können Anwender der 3D-gedruckten Gleitlager aus Iglidur i230 auf zeitintensive Nachschmierarbeiten verzichten. In das SLS-Druckmaterial sind Festschmierstoffe für einen reibungsarmen Trockenlauf integriert. Hannover Messe: Halle 6, Stand E26 Bild: Igus

Bild: Elegoo

Automatisches Harz-Zufuhrsystem

www.igus.de

konstruktionspraxis 4 | 2024

27

Entwicklung Formgebung

DRAHTAUFSCHWEISSEN

Neues Verfahren im Drahtaufschweißen entwickelt

zeichnet sich WAAM durch hohe Aufbauraten und ein größeres Bauteilvolumen aus.

In der Performanzlücke zwischen den Vorteilen der beiden Verfahren stellt das Directed Energy Deposition Laser Wire einen

LPBF

www.fit.technology

MIKRO-3D-DRUCK

Erzeugt automatisch Stützstrukturen

Dielektrisches RadixHarz zertifiziert

liche Stützstrukturen. Die Kombination aus nadeldünnen und konischen Supports optimiert die Stabilität und die Wärmeverteilung während des 3D-Druckprozesses. So werden Verzüge vermieden, heißt es.

Boston Micro Fabrication (BMF) hat das dielektrische Radix-Harz von Rogers für die 3D-Drucker der Micro-Arch-Plattform zertifiziert. Mit den 3D-Druckern von BMF lassen sich komplizierte, hochauflösende Mikrostrukturen erzeugen. Das druckbare Harz Radix erweitert diese Möglichkeiten um Bauteile mit dielektrischen Eigenschaften.

Dielektrisches Material leitet kaum Elektrizität, kann aber ein elektrostatisches Feld gut aufrechterhalten. Es speichert elektrische Ladung und hat einen hohen spezifischen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten.

www.materialise.com

www.bmf3d.com

Bild: Materialise

Materialise optimiert mit der Softwarelösung E-Stage for Metal+ die Daten- und Druckvorbereitung für Laser-Powder-BedFusion-Systeme (LPBF). Dabei nutzt die Software die physikbasierte Modellierung, um Stützstrukturen (Supports) automatisiert zu erzeugen.Damit soll es auch einfacher werden, die Stützstruktur zu entfernen. Zudem wird das Volumen der Supports um bis zu 80 Prozent reduziert und die Pulverrückgewinnung erleichtert. Auch das Bauteil lässt sich damit mühelos entfernen und verringert den Aufbereitungsaufwand der Bauplatte.

Die Software nutzt physikbasierte Modellierung, um zu berechnen, wo Deformationen während des 3D-Druckprozesses auftreten werden und erzeugt automatisch erforder-

fließenden Übergang dar, mit einer feineren Auflösung als WAAM und deutlich höherer Baugeschwindigkeit und niedrigeren Kosten gemessen mit Laserschmelzen.

Neben dem Einsatz als alleinigem Herstellverfahren sind v.a. die hybriden Fertigungsmöglichkeiten interessant, bei denen mit der DED-Laser-Wire-Technologie feine Drahtstrukturen auf Metall-Bauteile aus anderen Herstellungsverfahren wie Laserschmelzen, WAAM oder auch Guss aufgebracht werden können, etwa für die Reparatur und Verstärkung von Bauteilen und Werkzeugen.

Bild: Meltio

Die FIT AG hat ihr Technologieportfolio im Bereich des Drahtaufschweißens erweitert. Die DEDL/W-Technologie (Directed Energy Deposition Laser Wire) von Meltio füllt die Lücke zwischen den Metall-Verfahren Laserschmelzen und WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Die DED-L/WTechnologie zeichnet sich den Angaben zufolge durch Präzision und Effizienz aus und verbindet Laserschmelzen und WAAM, die sich im Spektrum der Fertigungstechnologien in ihren Eigenschaften komplementär ergänzen.

Während das Pulverbettverfahren des Laserschmelzens feine Strukturen gestattet,

SLS

Bild: CRP Technology

Ultraleichtes Kompositmaterial mit Carbonfaserverstärkung

28 konstruktionspraxis 4 | 2024

CRP Technology hat Windform SL (Super Light), ein auf Polyamid basierendes Kompositmaterial mit Carbonfaserverstärkung, in sein Portfolio aufgenommen. Es vereine außergewöhnliche Leichtbauweise mit einer geringen Dichte von 0,87 g/cc und mache es zu einem ultraleichten und steifen Material für den 3D-Druck im Powder-Bed-Fusion/ Selective-Laser-Sintering-Verfahren. Windform SL eignet sich besonders gut für die Herstellung von funktionalen Prototypen und Bauteilen im UAV/UAS-Sektor sowie für Anwendungen, die eine ausgewogene Kombination aus Leichtigkeit, Steifigkeit und Wärmebeständigkeit erfordern.

Die HDT bei 1,82 MPa von 182,5 °C, kombiniert mit hohen Werten des spezifischen

Zugmoduls, der spezifischen Zugfestigkeit und der Schlagfestigkeit (Charpy und Izod), zählen zu den wichtigsten Merkmalen von Windform SL. Diese Eigenschaften verleihen dem Material die Fähigkeit, auch bei hohen Temperaturen unter intensivem Stress strukturelle Stabilität zu bewahren und eine zuverlässige Leistung in anspruchsvollen Umgebungen zu gewährleisten.

Die Oberflächenveredelung nach dem Fertigungsprozess ist ebenso bemerkenswert.

Mit Ra-Werten von 5,44 µm nach dem SLSProzess, 1,56 µm nach manueller Veredelung und 0,83 µm nach CNC-Bearbeitung, was glatte und präzise Oberflächen sicherstellt. www.windform.com

NACHHALTIGKEIT

SPECIAL

ALLES, WAS DER KONSTRUKTEUR BRAUCHT

Special

Nachhaltige Konstruktion

KONSTRUKTION

Digitalisierung – Basis für nachhaltigere Produkte Nachhaltig Entwickeln ist eine große Aufgabe. Denn sie bedeutet nicht weniger, als dass Unternehmen die Art und Weise ändern müssen, wie sie ihre physischen Produkte entwickeln, fertigen, verkaufen und warten.

VERFASST VON

Florian Harzenetter Global Advisor Industrials and EHT (Electronics and High Tech) PTC

U

nternehmen, die nachhaltiger werden wollen, benötigen zuallererst Informationen, wann, wo und wodurch sie die größten Umweltauswirkungen auslösen. Um diese Daten zu erfassen und auszuwerten, aber auch um entsprechende Maßnahmen durchführen zu können, benötigen sie Softwarelösungen. Deshalb ist die Nachhaltigkeitsstrategie eines Unternehmens sehr eng mit seinem Digitalisierungsgrad verbunden.

Praxisbeispiel: Vestas, Hersteller von Windturbinen, verknüpft eine digitale Darstellung der Grundmaterialien, die in der Produktion verwendet werden, mit den Konstruktionswerkzeugen, um sicherzustellen, dass die verschiedenen Prozesse miteinander harmonieren und die Nachhaltigkeitsstrategie unterstützen. Viele der Turbinenkomponenten werden extern verarbeitet. Um dennoch den Überblick über die verwendeten Materialien zu behalten, erstellt Vestas digitale Abbildungen der Teile.

Künftig sollen diese Daten mit den Daten der Zulieferer verknüpft werden, sodass Vestas kontinuierlich überprüfen kann, ob der Konstruktionsprozess auf Basismaterialien beruht, die den Nachhaltigkeitszielen entsprechen.

30 konstruktionspraxis 4 | 2024

Betrachtet man den Lebenszyklus eines Produkts, muss der Fokus auf Nachhaltigkeit bereits in der Design- und Konstruktionsphase beginnen. Denn hier werden zahlreiche Aspekte festgelegt, die den CO2-Fußabdruck des Produktes bestimmen.

Praxisbeispiel: Cummins, unabhängiger Entwickler und Hersteller von Diesel- und Gasmotoren und führender Anbieter von Elektrifizierungssystemen, begann, seinen Konstruktionsprozess zu überdenken. Etwa 70 Prozent des CO2-Fußabdrucks, den ein Produkt während seines Lebenszyklus hinterlässt, wird während des Konstruktionsprozesses festgelegt. Das heißt: Cummins musste bereits in der Konstruktionsphase ansetzen, um die Auswirkungen eines Produkts auf die Umwelt zu minimieren. Der Hersteller setzte die CAD-Software Creo von PTC und generatives Design ein, um bei der Konstruktion von Motorkomponenten 10 bis 15 Prozent der Materialien einzusparen.

Produktdesigner und Konstrukteure nutzen in aller Regel ein CAD-System. Damit können sie physische Prototypen durch digitale ersetzen und so den Bedarf an Zeit, Geld und Material erheblich verringern. Dies ist besonders

Nachhaltige Konstruktion Special

Bild: Maroubra Lab - stock.adobe.com

gravierend, wenn es um Materialien geht, die die Umwelt stark belasten, wie Stahl, Aluminium, Kunststoff oder Glas.

Darüber hinaus reduzieren integrierte Konstruktionssimulations- und -analysefunktionen, den Bedarf an Modellierung und physischen Prototypen. Konstrukteure können Entwürfe virtuell ausprobieren und Spannungen und Belastungen analysieren, denen das Produkt in seiner Anwendung ausgesetzt sein wird, bevor ein Prototyp physisch realisiert wird.

Praxisbeispiel: Beim Formen und Verarbeiten des Glases verbraucht ein Unternehmen viel Energie und Wasser.

In den klassischen Workflows ist rund ein Dutzend Prototypen nötig, um die optimale Variante zu finden. Denn niemand weiß genau, was geschieht, wenn das Glas tatsächlich in der Form ist. Mit einer Simulationssoftware lässt sich dies virtuell untersuchen. So konnte der Hersteller ein neues Design mit nur noch zwei physischen Prototypen validieren.

Sechs Aspekte nachhaltiger Produkte

TIPP Im Online-Beitrag unter voge.ly/vgl4OLU/ finden Sie weitere Informationen dazu, wie auch die Fertigung und aktuelle Tools, zum Beispiel Augmented Reality, zu nachhaltigeren Produkten führen.

Bis zum Schluss nachhaltig

Dank generativem Design kann viel Material an nicht lasttragenden Stellen eingespart werden.

Um den CO2-Fußabdruck in der Nutzungsphase von Produkten zu verkleinern, braucht es energieeffiziente, hoch ausgelastete und langlebige Teile, unterstützt durch ein darauf abgestimmten Service. Dies gilt ganz besonders für Dinge, die in dieser Phase einen großen CO2-Fußabdruck aufweisen. Dazu zählen vor allem mobile und dienstleistungsintensive Dinge wie Autos, medizinische Bildgebungsgeräte, Aufzüge, Planierraupen oder Fertigungsmaschinen. Hierfür ist ein anlagenorientierter Außendienst erforderlich, der Produktwissen und Remote-Funktionen nutzt.

Praxisbeispiel: Der Anbieter von 3D-Druckern 3D Systems zeigt beispielhaft, wie ein anlagenorientierter Außendienst den Bedarf an Ersatzteilen inklusive der hierfür erforderlichen Transporte reduziert. Das Unternehmen nutzt das Asset-orientierte Management Servicemax von PTC, um seine im Einsatz befindlichen Geräte nachzuverfolgen, Arbeitsaufträge zu verwalten und seine IoT-Funktionen zu verbinden. Diese hat zu einer Reduzierung des Ersatzteilverbrauchs um 62 Prozent und einer Verringerung der Wiederholungsbesuche um 39 Prozent geführt, während der NPS (Net Promoter Score, Kundenzufriedenheit) von 22 Prozent auf 65 Prozent gestiegen ist. (mz)

Bild: PTC

Im nächsten Schritt gilt es, die sechs Prinzipien zu berücksichtigen, die über den gesamten Lebenszyklus hinweg zu nachhaltigeren Produkten beitragen: Materialreduktion, modulare Gestaltung, Wiederwendbarkeit (Reuse), Refabrikation (Remanufacturing), Überholung (Refurbishing), Reparaturfähigkeit, Neuverwendung (Repurpose) und Recyclingfähigkeit.

Durch den CO2-Gehalt der verarbeiteten Materialien und Komponenten haben alle Unternehmen der diskreten Fertigung hohe Scope-3-Emissionen. Für sie ist Materialreduktion ein großer Hebel für mehr Nachhaltigkeit. KIgesteuertes generatives Design unterstützt Konstrukteure dabei. Denn die KI bewertet gleichzeitig alle Simulationsbedingungen an jedem Punkt innerhalb des Designraums und wägt Nutzen und Kosten der Platzierung von Material an der betreffenden Stelle ab. Dadurch wird die Lösung zu einem durchgängigen Bereich, aus dem sich eine Form ergibt. Dabei optimiert das System den Entwurf so lange, bis es seine Anforderungen und Funktion mit einem Minimum an Material erfüllt.

Dies wird in Creo noch unterstützt durch die Möglichkeit, Echtzeitsimulationen durchzuführen. Hierfür hat PTC eine Partnerschaft mit Ansys geschlossen. Ansys Granta bietet eine Materialdatenbank, die nicht nur in die Simulation einfließt, sondern auch den CO2-Fußabdruck von Materialien berechnet. Damit können Konstrukteure ohne qualitative Abstriche gezielt Materialien auswählen, die den Fußabdruck verkleinern.

!

Ein Tool, das eine sehr große Menge an Informationen zum Produktlebenszyklus beinhaltet, ist das PLM-System.

Durch sinnvolle Integrationen kann es als Datendrehscheibe für nachhaltige Unternehmen dienen und so die Transparenz und Nachverfolgbarkeit über den gesamten Produktlebenszyklus gewährleisten. Ein PLM-System hilft Konstrukteuren, nachhaltige Materialien auszuwählen und Umweltauswirkungen auf Basis der Stückliste zu überwachen. Indem Materialdatenbanken oder Lifecycle Assessment Tools (LCA) in ein PLM-System integriert werden, liefert es Informationen für eine nachhaltigere Beschaffung. Insbesondere die Integration von LCA-Tools ermöglicht den Vergleich von Produktalternativen und vereinfacht es ganz erheblich, umweltbezogene Reports zu jedem Stadium des Produktlebenszyklus zu generieren.

Mit den so gewonnenen Erkenntnissen lassen sich die Produkteigenschaften identifizieren, die das größte Potenzial für mehr Nachhaltigkeit besitzen.

Durch die Integration von REACH- (Regulation concerning the Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of CHemicals) und RoHS- (Restriction of Certain Hazardous Substances) Datenbanken hilft PLM außerdem, gefährliche und toxische Stoffe in Produkten zu vermeiden. Die REACH-Richtlinie regelt die Verwendung chemischer Stoffe bei der Produktherstellung, die RoHS-Richtlinie begrenzt die Nutzung bestimmter Stoffe in elektrischen und elektronischen Produkten.

konstruktionspraxis 4 | 2024

31

Special

Nachhaltige Konstruktion

ULTRASCHALLSCHWEISSEN

Grüne Technologie für die

Fertigung von Batterien

Das torsionale Ultraschallschweißverfahren eine hohe Produktivität in der Batterieproduktion. Gleichzeitig ist das Verfahren tolerant gegenüber den eingesetzten Materialien.

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Bild: Telsonic/Cadera Design

In der dynamischen Welt der Elektrofahrzeuge ist die Fertigung von Batteriezellen in zylindrischer, prismatischer oder Pouch-Form gefragt.

Die Produktionsmethoden sollten nicht nur schnell sein, sondern auch zukünftig mit Recycling-Materialien zurechtkommen. Hier sind Ultraschall-Fügeverfahren eine gute Wahl.

Bild: Telsonic

TITEL STOR Y SPECI AL

Ultraschallgeneratoren der neusten Generation im Schaltschrank, mit innovativer Schweisskontrolle und Telso-Assist Technolgie.

D

ie Automobilindustrie favorisiert zunehmend zylindrische Akkuzellen. Sie bieten eine hohe Energiedichte, sind mechanisch robust, langlebig und lassen sich vergleichsweise einfach produzieren und skalieren: Folien aus Aluminium und Kupfer getrennt durch eine Separatorlage werden dazu in vollautomatisierten Produktionslinien entsprechend aufgerollt, mit elektrischen Kontaktierungen ausgestattet und in einer zylindrischen Zelle verpackt.

Eine Batterie für ein durchschnittliches Elektroauto beinhaltet je nach Leistung 1.000 bis 9.000 solcher Zellen. Um Qualität, Konsistenz und die benötigten hohen Stückzahlen zu gewährleisten, ist eine hocheffiziente Produktionsmethode unabdingbar. Telsonic hat mit dem torsionalen Ultraschallschweißverfahren Soniqtwist eine Lösung entwickelt, um die Pole der zylindrischen Batteriezellen zu verschweißen. Das Verfahren hat sich bereits in vielen unterschiedlichen industriellen Bereichen bewährt und die Systeme lassen sich einfach und kostenminimiert in verschiedene Produktionsanlagen voll integrieren. Beispiele gibt es für Rund- und Ringtaktanlagen ebenso wie in Continous-Mode- oder Lineartaktanlagen.

Heutige zylindrische Batteriezellen bestehen in der Regel aus je einer zwölf Mikrometer starken Aluminiumfolie und einer acht Mikrometer starken Kupferfolie getrennt durch eine dünne, laminierte Separatorlage. Diese Sandwich-Struktur wird dann zu der sogenannten Jelly Roll aufgewickelt, ein Kollektor aus Aluminium gefügt und in das zylindrische Gehäuse eingebracht.

Anschließend wird über eine hochfrequente torsionale Schweißbewegung mit einer Frequenz von üblicherweise 20 kHz die Jelly Roll über die Aluscheibe, also den Kollektor, der die Folien verbindet, mit der Kathode (dem +Pol) verschweißt. Die stabförmige Sonotrode mit einem Durchmesser von zwei bis sechs Millimeter taucht 70 bis 160 Millimeter in die Jelly Roll ein und verschweißt die Aluscheibe mit dem isolierten Boden des Gehäuses. Danach wird die Zelle mit einem Deckel verschlossen und

über eine Öffnung mit Elektrolyt befüllt, die dann ebenfalls verschlossen wird. Nach dem Zellfinishing bestehend aus Formierung, Entgasen und Reifung ist die Zelle geladen. Die Parameter für das Finshing sind je nach Zellhersteller unterschiedlich und beeinflussen in einem hohen Maße die Performance der Zelle.

Im Vergleich zur Lasertechnik, die zwar in puncto Präzision hier ebenfalls überzeugt, bei der Integration in die High-Speed-Produktionsumgebung, Produktivität und Kosten jedoch an ihre Grenzen stößt, bietet die Ultraschalltechnik gleich mehrere Vorteile: So ermöglicht das torsionale Ultraschallschweißverfahren – abhängig von der Fertigungsanlage – eine Produktivität von bis zu 400 ppm (parts per minute) mit Schweißzeiten unter 300 Millisekunden. Einer effizienten Massenproduktion steht damit nichts im Wege.

VERFASST VON

Axel Schneider Head Business Development Battery Telsonic Ultrasonics

Ultraschallschweißen: Umweltfreundlich und ohne Nebenwirkungen Gleichzeitig ist das Verfahren tolerant gegenüber den eingesetzten Materialien: Batteriehersteller haben sich auf die Fahne geschrieben, möglichst grüne Batterien mit geringem CO2 Abdruck, fossilfreier Energie und einem innovativen Kreislaufsystem herzustellen. Themen wie das Batterie-Recycling sind dabei von essenzieller Wichtigkeit. Hier kann die Ultraschallschweißtechnik ebenfalls überzeugen, denn auch Recycling-Werkstoffe

FAKT

Das torsionale Ultraschallschweißverfahren ermöglicht - abhängig von der Fertigungsanlage - eine Produktivität von bis zu 400 ppm (parts per minute) mit Schweißzeiten unter 300 ms. konstruktionspraxis 4 | 2024

33

Torsionale Ultraschall-Schweißsysteme haben sich bereits in vielen unterschiedlichen industriellen Bereichen bewährt und lassen sich einfach in die Produktionsanlagen integrieren.

lassen sich verarbeiten. Lasertechnik ist für letztere beispielsweise nicht geeignet, weil darin oft Stoffe enthalten sind, die den Laserstrahl reflektieren und damit das Schweißergebnis negativ beeinflussen würden.

Im Gegensatz zu anderen Schmelzschweißverfahren, minimiert die Ultraschallmethode durch die geringe Wärmeentwicklung, die 30 bis 40 Prozent unter dem Schmelzpunkt liegt, auch das Risiko von Porenbildung, Spritzern und Heißrissen. Poren in den Polverbindungen könnten beispielsweise im späteren Betrieb bei Vibrationen zu Rissen und damit zu Ausfällen führen.

Systeme arbeiten mit minimalen Energieaufwand im Resonanzpunkt Ultraschallschweißsysteme verbrauchen zudem nur wenig Energie, da die Systeme mit minimalen Energieaufwand im Resonanzpunkt arbeiten; im Vergleich zu anderen Fügeverfahren spart das viel Energie. Ultraschallschweißen erfordert auch keine Schutzausrüstung, verursacht keine gefährlichen Emissionen oder Abfälle und

INFO

Torsionales Ultraschallschweißen Das torsionale Ultraschallschweißverfahren Soniqtwist ist ein hochfrequentes Reibschweißverfahren. Die Sonotrode führt abwechselnd torsionale Bewegungen um die Längsachse in die eine und andere Richtung durch. Dabei wird in kurzen Zeiten (zwischen 0,1 und 0,4 s) mit einer Frequenz von 20 kHz und Amplituden bis 50 µm in die Grenzfläche der beiden Teile eingebracht. Gleichzeitig sorgt die torsionale Bewegung der Sonotrode dafür, dass die Umgebung der Schweißzone durch den Ultraschall praktisch nicht belastet wird. Leistungen bis zu 14,4 kW können mit dem Verfahren übertragen werden. So lassen sich auch bei schwierigen Materialkombination hohe Festigkeiten bei großen Schweißflächen erzielen. Abzugsfestigkeiten von einigen 100 N/mm2 sind möglich, je nach Bauteil und Anforderungsprofil.

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Bild: Telsonic

Nachhaltige Konstruktion

Bild: Telsonic

Special

Die stabförmige Sonotrode taucht bis ca. 160 mm in die Jelly Roll ein. Die verschweißte Pol-Fläche hat je nach Batteriezellenausführung etwa einen Durchmesser von 2 bis 6 mm.

benötigt keine Zusatzwerkstoffe wie Flussmittel oder Lote. Diese Aspekte sind im Einklang mit den Umweltzielen der E-Mobilität und machen torsionales Ultraschallschweißen zu einer zukunftsweisenden grünen Technologie in der Batteriezellenproduktion für Elektrofahrzeuge. Es unterstützt Nachhaltigkeitsziele und verbessert das Firmenimage.

Softwaregestützte Dokumentation für maschinenlesbare Echtzeitdaten Da Nachhaltigkeit eng mit Produktionsqualität und Fehlervermeidung verbunden ist, setzt Telsonic auf eine digitale Plattform, die eine nahtlose Integration und Steuerung von Ultraschallkomponenten von der Laborbis zur Serienanlage ermöglicht.

Mit Telso Assist werden die einzelnen Ultraschallkomponenten digital zu einem Gesamtsystem verbunden.

Die Einbindung der Sensorik ermöglicht präzise Messungen wichtiger Parameter und korrekte Prozessregelung. Die Software unterstützt in allen Phasen eines Projekts, von der Anwendungsentwicklung im Labor über die Integration, Inbetriebnahme, Produktion bis hin zum Service und Support.

Durch konsequent genutzte softwaregestützte Dokumentation stehen maschinenlesbare Echtzeitdaten zur Verfügung, um Prozesse zu überwachen, Trendverläufe zu erkennen, die Qualität sicherzustellen und fortlaufend zu optimieren. Self-Check-Funktionen der eingesetzten Werkzeuge, eine bildunterstützende Menüführung für den Bediener, einfache Visualisierung, Wartungszähler für Verschleißteile und Equipmentmanagement sowie Barcodeleser stellen sicher, dass für jede Applikation die passenden Werkzeuge mit validierter Parametrierung eingesetzt werden. Sie dienen zudem einer konsequenten Fehlervermeidung. Die perfekt aufeinander abgestimmte Lösung aus Software und Hardware, intuitive Dashboards und der netzwerkübergreifende Datenaustausch über verschiedene Schnittstellen wie Profinet, Ethernet/IP, Ethercat und Powerlink bieten Transparenz und Effizienz in der Produktion und ermöglichen den Aufbau von KI-Funktionalitäten. (jup)

Bilder: hrui/AdobeStock, ME Image/AdobeStock

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Special

Nachhaltige Konstruktion

ÖKOBILANZIERUNG

Umweltauswirkungen kennen und bewerten

Die Umsetzung der Kreislaufwirtschaft ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu mehr Ressourcenschutz. Ökobilanzierungslösungen unterstützen dabei, dieses komplexe Konzept umzusetzen.

Z

VERFASST VON

Anna Jantke Delmia Industry Process Consultant Dassault Systèmes

ahlreiche Umweltprobleme sorgen für verschiedenste Problemstellungen: Zum einen werden Ressourcen knapp, während einige Teile der Welt unter Müllbergen versinken – ohne fachgerechte Entsorgung und Wiederaufbereitung. Dadurch gehen wichtige Ressourcen verloren. Ressourcen, die dringend gebraucht werden. Um diese Herausforderungen bewältigen zu können, spielt die Etablierung einer nachhaltigen Wirtschaftsform eine essenzielle Rolle: Bei der Kreislaufwirtschaft geht es darum, bestehende Materialien und Produkte so lange wie möglich in einem Kreislauf zu halten. Die ersten Überlegungen in Richtung nachhaltige Kreislaufwirtschaft können vielfältig sein: Welches Produktdesign und welche Materialien sind nachhaltig?

Welche Rohstoffe haben eine gute CO2-Bilanz? Und mit welchen Fertigungs- und Lieferstrategien ist eine in sich geschlossene Kreislaufwirtschaft möglich? Ökobilanzierungslösungen erlauben die Quantifizierung von Umweltauswirkungen von einem Produkt, ei-

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nem Bauteil oder einer Dienstleistung mit dem ganzen Ökosystem während des Lebenszyklus. Diese Lösungen basieren auf vielzähligen Quellen und Datenbanken, welche die Umweltverträglichkeit errechnen. Dies bringt Messbarkeit und Übersicht zu jedem Zeitpunkt in der Wertschöpfungskette. Ein Beispiel für eine solche Ökobilanzierung ist die cloudbasierte Lösung Sustainable Innovation Intelligence von Dassault Systèmes. Diese folgt einem ganzheitlichen und multikriteriellen Ansatz, um Umweltauswirkungen eines Produktes zu bewerten. Die Lösung greift auf die integrierte Umweltdatenbank Ecoinvent zu und berücksichtigt dabei mehr als 18.000 Datensätze zu Auswirkungen von industriellen und landwirtschaftlichen Prozessen in verschiedensten Sektoren.

Gleichzeitig kann je nach Ansatz auf fünf verschiedene Methoden zur Datenauswertung – darunter EF 3.0 – zurückgegriffen werden. Allein diese beinhaltet 16 verschiedene Wirkungskategorien wie CO2-Emissionen oder Wasserverbrauch.

Nachhaltige Konstruktion Special

die auf dem Einsatz eines virtuellen Zwillings oder auch auf Daten von externen Zulieferern basieren. Je nach Lebensphase ist es möglich, einzelne Aktivitäten oder Prozesse zu analysieren. Befindet sich etwa ein Produkt in der Herstellung und wird im nächsten Schritt gefräst, so wird der Verschnitt oder auch der Energieverbrauch der Fräsmaschine einberechnet. Ein weiteres Beispiel ist der Transport. Wird ein Produkt per LKW ausgeliefert, so können in der Lösung die Eigenschaften des Fahrzeugs, wie die Antriebsart oder der Verbrauch sowie die Wegstrecke, einbezogen werden. Auf diese Weise werden einzelne Prozessschritte aufgelistet, sodass letztendlich der CO2-Ausstoß für ein Produkt ermittelt wird.

Folgenabschätzung: In dieser Phase wird die Umweltauswirkung bewertet und eingeschätzt. Hier ergibt sich also ein ganzheitliches Bild hinsichtlich der Umweltverträglichkeit eines Produkts.

Trade-off-Analyse: In der letzten Phase kommt es zum Realitätscheck, denn das Produkt muss sich auch auf dem Markt bewähren. Durch eine „Überoptimierung“ ist die CO2-Bilanz vielleicht positiv, aber das Produkt u. U. zu kostspielig. Hier gilt es: Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz müssen vereinbar sein. Kommt man in dieser Phase nicht zu einem zufriedenstellenden Ergebnis, werden weitere Optimierungsmöglichkeiten ermittelt, bis das Endprodukt alle Anforderungen erfüllt.

Um bei den teils sehr anspruchsvollen Phasen der Ökobilanzierung den Überblick zu behalten, ist die Lösung in Rollenfunktionen unterteilt. Die übergeordnete Leitung übernimmt der Sustainable Innovation Manager. Dieser sollte bestens mit aktuellen Umweltstandards vertraut sein und interne Abläufe gut kennen, da diese Rolle auch als Schnittstelle zu den Ingenieuren fungiert. Der Eco Design Engineer ist Produktspezialist und liefert Stücklisten oder Gewichtsangaben, um die KPIs errechnen zu können.

Er sollte ein Experte für Werkstoffe sein. Besonders in den letzten zwei Phasen kommt der Sustainable Innovation Analyst zum Einsatz, der letztendlich die Wirtschaftlichkeit des Endprodukts prüft. (mz)

Die umfassenden Einblicke machen Ökobilanzierungen vor allem in der Designphase besonders relevant, denn in frühen Entwicklungsabschnitten ist noch der größte Einfluss auf das spätere Produkt möglich. Entscheidungen in der Entwicklungsphase bestimmen zu etwa 80 Prozent die späteren Umweltauswirkungen. Hier wird beispielsweise festgelegt, ob das Produkt reparierbar sein soll. Sind lösbare Schraubverbindungen vorhanden, lassen sich einzelne Bauteile bei einem Defekt austauschen, statt das Produkt zu entsorgen. Ebenso kommt es auf eine umweltverträgliche Materialauswahl an, während das Endprodukt aber einen marktfähigen Preis haben muss.

Ein leichtes Material mit wenig Energiekosten kann in der Herstellung eine gute Ökobilanz aufweisen, in puncto Recycling aber nicht ausgereift oder nicht langlebig sein.

Ein schwereres Material kann zwar potenziell mehr Energiekosten – insbesondere in der Logistik – verursachen, insgesamt aber eine bessere Bilanz haben, weil es wieder in den Kreislauf gebracht werden kann. Negative Umweltauswirkungen sollen nicht nur verschoben, sondern nach Möglichkeit gänzlich vermieden werden. Änderungen, die zunächst positiv erscheinen, können beim zweiten Blick doch auf Kosten der Nachhaltigkeit gehen.

Die vier Phasen der Ökobilanzierung Der Vorgang der Ökobilanzierung beruht auf vier Phasen und ist genormt durch die DIN EN ISO 14040. Diese Phasen lassen sich auch in der Ökobilanzierungslösung Sustainable Innovation Intelligence abbilden.

Umfangsdefinition: Ohne Zielvorgabe kein Handeln.

So muss in der ersten Phase festgelegt werden, welche Umwelt-KPIs erreicht werden sollen. Welcher Wert ist Zielvorgabe hinsichtlich CO2-Emissionen?

Wird das ganze Produkt oder nur ein Bauteil betrachtet? Ist nur ein bestimmter Abschnitt des Produktlebenszyklus relevant oder sind alle Abschnitte wichtig – Cradle-to-Gate oder Cradle-to-Cradle?

Welche Methode der Datenauswertung ist passend?

Bestandsanalyse: In dieser Phase werden alle relevanten Daten zusammengetragen – z. B. Stücklisten,

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TIPP Dassault Systèmes zeigt seine Produkte und Lösungen auf der Hannover Messe in Halle 17, Stand E16.

So einfach kann Maschinenverkabelung sein!

Welches Kabel benötige ich? Welche Länge sollte es haben und wie plane ich es sinnvoll ein? Die Planung der Verkabelung zwischen Maschine und Schaltschrank gestaltet sich oft mühsam. Eplan ermöglicht mit der Maschinenverkabelung am digitalen 3D-Modell erhebliche Vorteile: Planen und visualisieren Sie einfach Kabelwege, Bohrungen und Durchbrüche Bestimmen Sie Kabellängen bereits während der Planung n Bestellen Sie vorkonfektionierte Kabel lange vor der Montage beim Hersteller n Definieren Sie klare und eindeutige Vorgaben für die Montage

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Weitere Tipps zur Maschinenverkabelung: www.eplan.de

Special

Nachhaltige Konstruktion

ENERGIEEFFIZIENZ

Bild: DTS GmbH, Felix Theiß

Druckluftverluste in der Produktion gezielt senken

Mithilfe der Visualisierungssoftware des Gateways von IPF wurden im Projektverlauf Diagramme zum Strömungsverlauf erstellt.

Diese Visualisierung zeigt den Strömungsverlauf (1) und den durchschnittlichen Strömungsverlauf (2) in m³/h, den Tagesverbrauch an Druckluft (3) in m³ sowie den Gesamtverbrauch (4).

Druckkluft ist eine wertvolle Ressource, verpufft jedoch oft ungenutzt. Wie hoch Druckluftverluste und die damit korrelierenden Kosten sein können, zeigt eine Projektarbeit bei einem Hersteller von Präzisionswerkzeugen.

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VERFASST VON

Martinus Menne Freier Autor Redaktion für innovative Technik

ie Diamond Tooling Systems GmbH (DTS) mit Sitz in Kaiserslautern hat sich mit rund 50 Mitarbeitern auf die Entwicklung, Fertigung und den Vertrieb von Präzisionswerkzeugen spezialisiert, die mit ultraharten Schneidwerkstoffen wie PKD, DVD-D, UltraDiamant und CBN bestückt sind. „DTS hatte bis Anfang 2023 weder einen Überblick, wie hoch der Druckluftverbrauch in der Produktion tatsächlich ist, noch wieviel hiervon möglicherweise verschwendet wird. Das konnte ich in meiner Projektarbeit im Rahmen einer Weiterbildung zum staatlich geprüften Techniker für Maschinentechnik eingehender untersuchen und zusätzlich aufzeigen, mit welchen Maßnahmen sich der Verbrauch von Druckluft und die Kosten für deren Erzeugung reduzieren lassen“, sagt Felix Theiß.

Die zentralen Anforderungen des Projektes bestanden u.a. darin, eine Übersicht über den Druckluftverbrauch pro Maschine und Abteilung zu erstellen sowie die entsprechenden Jahresverbräuche zu ermitteln, die in eine anschließende Kostenanalyse mit Einsparpotenzialen münden sollte. Vorgesehen war, insgesamt 14 Maschinen in den Produktionsbereichen Lasern, Schleifen und Löten von DTS in Augenschein zu nehmen. Mit Druckluft ver-

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sorgt werden die Anlagen aus zwei Kompressoren, die im wöchentlichen Wechsel in Betrieb sind, sodass eine Versorgungseinheit immer als Backup dient. Im Verlauf der Projektplanung wurde u. a. eine Multimomentaufnahme der Kompressoren durchgeführt, da von deren Auslastung und dem Druck direkt auf den Volumenstrom und umgekehrt, sowie auf den Stromverbrauch geschlossen werden kann. Die Aufnahme der Daten erfolgte entweder von Montag bis Donnerstag oder von Donnerstag bis Montag, abhängig davon, ob eine Maschine auch übers Wochenende in Betrieb war.

Das Equipment zur Erfassung des Druckluftverbrauchs und Verarbeitung der Daten lieferte IPF. Das Unternehmen aus dem Sauerland hatte vor der Projektarbeit auf einer Messe Bekanntschaft mit DTS gemacht, wobei der Hersteller von Präzisionswerkzeugen das breitgefächerte Produktangebot des Sensorspezialisten kennenlernen konnte. Im Zusammenhang mit der Projektarbeit von Felix Theiß empfahl IPF einen Strömungssensor kombiniert mit einem IIoT-Gateway.

Konkret wurde der Strömungssensor SL920021 ausgewählt. Das kompakte Gerät integriert bereits einen Strömungsgleichrichter. Hierdurch werden die Sensor-

Nachhaltige Konstruktion Special

elemente stets optimal angeströmt, sodass für die Beruhigung der Strömung (laminare Strömung), die für exakte Messungen erforderlich ist, keine zusätzliche Ein- und Auslaufstrecke benötigt wird. Der Strömungssensor ist daher ideal für Messungen innerhalb von Schlauchleitungen. Die erfassten Messwerte werden im Ringspeicher des IIoT-Gateways BY000002 abgelegt. Das Gateway mit ARM-Prozessor basiert auf einer herstellerunabhängigen Plattform; Betriebssystem und Webclient sind als OpenSource-Lösung zur Verarbeitung, Bereitstellung und Visualisierung der Messdaten über ein Dashboard integriert.

Generelle Verbrauchsübersicht erstellt Für die Berechnungen entwickelte Felix Theiß zwei Excel-Programme. Mithilfe der aus dem Gateway als CSV-Datei exportierten Daten konnte er u. a. eine generelle Verbrauchsübersicht erstellen, die alle Zeiträume berücksichtigte, in denen die Maschinen Druckluft verbrauchten oder nicht. Die zweite Excel-Anwendung, ebenfalls auf Basis der Daten aus dem Gateway, diente als eigentlicher Kostenrechner, um den Verbrauch und die Verluste an Druckluft der einzelnen Maschinen zu spezifizieren. „Durch die Kombination beider Listen war ich in der Lage, Empfehlungen zu Maßnahmen für Drucklufteinsparungen zu geben. Als Berechnungsgrundlage für den Kostenrechner wurde ein Leitungsverlust von 15 % für jede Anlage, bedingt durch den

Druckluftanschluss an den Maschinen, sowie ein Strompreis von 0,18 Eurocent je Kilowattstunde festgelegt.“ Für die Messungen wurde der Strömungssensor über Schnellanschlüsse in die Druckluftleitungen der Anlagen integriert und mit dem Gateway verbunden. „Das Betriebssystem des Gateways hatte IPF vorkonfiguriert. Via WLAN konnte ich die vom Sensor erfassten und vom Gateway gespeicherten Daten abrufen und über den Webclient der Visualisierungssoftware auf einem PC darstellen“, so Felix Theiß. Für den Verbrauchs- und Verlustrechner ließen sich bis auf den vordefinierten Leitungsverlust und den Strompreis alle über das Gateway bereitgestellten Daten verwenden, etwa der Durchschnittsverbrauch an Druckluft während der Woche sowie am Wochenende, der Durchschnittsverlust in Kubikmeter pro Stunde sowie die anfallende Verlustzeit pro Woche in Stunden.

Felix Theiß erkannte so z. B., dass an einer Lasermaschine aufgrund eines fehlerhaften Pneumatikmoduls ein Verlust von 1,71 m3/h in 168 Stunden pro Woche entstand, mit jährlichen Kosten von 395,49 Euro. An einer anderen Lasermaschine ermittelte er Kosten in Höhe von 2.212,86 Euro per Anno. „Mithilfe der Lösungen von IPF konnte ich unnötig hohen Druckluftverbrauch aufdecken und gezielt Optimierungspotenziale identifizieren. Immerhin beliefen sich bei Abschluss meiner Arbeit die berechneten jährlichen Gesamtkosten für den Druckluftverbrauch auf 23.964,16 Euro und das Gesamtoptimierungspotenzial auf 13.277,76 Euro pro Jahr.“ (jv)

Wir lieben alle

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TIPP Weitere Informationen zu dem Projekt von Felix Theiß bei DTS und welche Einsparpotenziale er aufdeckte lesen Sie in der Online-Version dieses Artikels: https:// voge.ly/vgli8Av/

Zahnriemen!

Special

Nachhaltige Konstruktion

SPRITZGUSSWERKZEUG

Return on Invest in weniger als einem Jahr Das Resultat der Erneuerung eines Spritzgusswerkzeugs bei Phoenix Contact: weniger Müll, weniger Material, weniger Energie, weniger CO2-Ausstoß – der Austausch von älteren Werkzeugen kann sich auszahlen.

VERFASST VON

Thorsten Sienk Fachredakteur für Nachhaltigkeit und Technologie, Corporate Communications Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Von acht auf 16: Mit dem neuen Werkzeug verdoppelt sich die Produktivität bei einer Halbierung der benötigten Granulatmenge.

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Relaismodule von Phoenix Contact bestehen aus einem Leistungskontaktrelais mit einem Relaissockel samt Auswerfer in Hebelform, eine in der Elektroindustrie und im Schaltschrankbau seit Jahrzehnten etablierte Technik. Die Produktionsmengen sind entsprechend hoch. Da Relais sogenannte Dauerläufer sind, kommen die Produktionsmittel lange zum Einsatz, etwa das Spritzgusswerkzeug aus dem Jahr 1996 für die orangefarbigen Auswerfer zum Trennen des Relais vom Sockel. Neben Klimaschutz und Nachhaltigkeit gab die aktuelle Rohstoffknappheit den Ausschlag, hier anzusetzen.

Das neue Sechzehnfach-Werkzeug verzichtet auf Angusskanäle und arbeitet mit einem sogenannten Heißkanalsystem: Feine Düsen spritzen den flüssigen Kunststoff direkt in die Form, während diese präzise schließt,

Bild: Phoenix Contact

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elches Potenzial schlummert im Spritzguss, sparsamer mit Kunststoffgranulat und Energie umzugehen? Welches Potenzial eröffnen insbesondere Werkzeuge, die aufgrund ihrer Langlebigkeit bereits ein weit zurückliegendes Baujahr aufweisen?

Sie stammen schließlich aus einer Zeit, in der Klimawandel und Nachhaltigkeit in der breiten Öffentlichkeit kaum wahrgenommen wurden.

Antworten auf diese Fragen hat Phoenix Contact bei der exemplarischen Umstellung eines Werkzeugs für Auswerfhebel für Relaismodule gefunden. Weniger Müll, weniger Material, weniger Energie, weniger CO2-Ausstoß: Die Kosten von rund 100.000 Euro für den Bau des neuen Werkzeugs waren schnell wieder eingefahren – der Return on Investment (ROI) betrug unter ein Jahr.

Nachhaltige Konstruktion

Special

um zu entlüften. Sichtbares Zeichen für den Spritzguss mit Heißkanälen ist eine kleine Vertiefung an den gefertigten Teilen – Kalotte genannt. „Sie resultiert aus der Tatsache, dass dort die Düse im Werkzeug platziert ist“, erklärt Marco Schröder, Teamleiter in der Bauteilefertigung bei Phoenix Contact in Bad Pyrmont.

Beim Auswerfer befindet sich die Einbuchtung in einem Bereich, der nach der Montage nicht sichtbar im Inneren der Relaisklemme liegt. Dies zog wegen der Designänderung ein anspruchsvolles Genehmigungsverfahren nach sich. Arbeit und Aufwand für die komplette Neukonstruktion des Werkzeugs haben sich aufgrund des raschen ROI dennoch gelohnt.

Große Menge an nicht nutzbarem Abfall Beim alten Achtfach-Werkzeug wogen die eigentlichen Teile 6,8 Gramm, gerundet 0,8 Gramm pro Auswerfer.

Das Schussgewicht pro Zyklus betrug zusätzliche 7,5 Gramm; der nicht mehr nutzbare Abfall belief sich somit auf eine größere Menge als der Kunststoff für die acht Auswerfer – der entscheidende Grund für die schnelle Amortisation durch eingesparte Ressourcen. Die Investitionssumme war nach einem Jahr nur durch Granulatreduzierungen wieder eingefahren. Marco Schröder: „Der Wegfall des Angusses beläuft sich jährlich auf etwa elf Tonnen Material, was rund 100.000 Euro im Einkauf entspricht. Die Gesamteinsparungen durch das neue Werkzeug liegen insgesamt bei 150.000 Euro.“ Ebenfalls verbessert: die CO2-Bilanz. Mit dem neuen Werkzeug sinken die CO2-Emissionen auf der Berechnungsgrundlage von Datenbankwerten um 70 bis 75 Tonnen pro Jahr. Als verlängerte Werkbank von Phoenix Contact profitiert die Hadi-Plast GmbH aus Hövelhof bei Paderborn ebenfalls vom neuen Werkzeug. „Bei uns haben sich die Angüsse ständig verklemmt und zu Türmen aufgestaut. Die Maschinenstörungen behindern den Arbeitsfluss“, so Inhaber Dr. Karsten Anger. Dass die doppelte Anzahl an Teilen pro Takt auch Produktionsfläche und -zeit spart, ist ein weiterer Pluspunkt.

Rohstoffmangel, Klimaschutz, nachhaltiges Handeln: Der erste Impuls, ein neues Werkzeug zu entwickeln, kam aus den genannten Gründen von Hadi-Plast. „Wir verstehen uns als Systemlieferant, der einen Prozess sehr gut beherrscht und damit mehr leistet kann als ein reiner Lohnfertiger“, betont Karsten Anger. Die Zusammenarbeit mit Phoenix Contact führte zu einer echten Partnerschaft.

Dazu zählt, gemeinsam Prozessverbesserungen zu erzielen sowie nachhaltiger und ressourcenschonender herzustellen. Vier Millionen Euro habe sein Unternehmen 2022 in neue Maschinen investiert und sich damit zu einem Vorzeigebetrieb entwickelt, so Anger. Zu dieser Einstufung gehört auch, wie Hadi-Plast mit seiner Energie und den eingesetzten Ressourcen umgeht. „Bei uns ist alles auf hohe Effizienz ausgelegt. Wir wollen den Wirkungsgrad steigern und Verluste effektiv begrenzen.“ (jv)

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TIPP Weitere Informationen zu den Aktivitäten von Hadi-Plast und dessen Zusammenarbeit mit Phoenix Contact sowie weiteres Bildmaterial hält die Online-Version dieses Artikels für Sie bereit: https://voge.ly/ vglf1Si/

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ZITAT

„Der Wegfall des Angusses beläuft sich jährlich auf etwa elf Tonnen Material, was rund 100.000 Euro im Einkauf entspricht. “ Marco Schröder, Phoenix Contact

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Special

Nachhaltige Konstruktion

NACHHALTIGKEIT

So wird der ökologische Fußabdruck transparent Mit der Pasio 700 hat Schenck Rotec nicht nur eine neue Auswuchtmaschine vorgestellt, sondern erstmals auch den Product Carbon Footprint nach ISO 14067 ermittelt. Das hat zu wertvollen Erkenntnissen geführt.

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Ute Drescher Chefredakteurin konstruktionspraxis

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sche Fußabdruck dem Unternehmen die Grundlage, zukünftige Entwicklungen noch nachhaltiger zu machen.

Berechnung basiert auf EN ISO 14067 Die Quantifizierung des Carbon Footprint für die Horizontal Auswuchtmaschine Pasio 700 wurde zusammen mit dem Fraunhofer IBP in einem gemeinsamen Forschungsprojekt umgesetzt. Die Berechnungen wurden unter Anwendung der Grundsätze der Ökobilanz basierend auf der Norm DIN EN ISO 14067 durchgeführt. Dieses Verfahren bestimmt die Treibhausgasemissionen von der Beschaffung der Rohstoffe bis zum Ende der Lebensdauer des Produkts.

Der Carbon Footprint für die Pasio 700 liegt demnach für die betrachteten Szenarien und den gesamten Lebenszyklus mit einer Nutzungsdauer von 15 Jahren zwischen 6.563 und 16.002 kg CO2-Äquivalenten. Der Wert für die durchschnittliche Referenzmaschine beträgt 9.516 kg CO2-Äquivalente. Zur Einordnung: Vier Business Class Flüge zwischen Frankfurt und New York entsprechen rund 9.000 kg CO2-Äquivalenten (Quelle: Umweltbundesamt, CO2-Rechner).

Um sicherzugehen, dass für die Analyse wissenschaftlich fundierte Methoden angewendet werden, haben Jonas Schuch und seine Kollegen mit dem Fraunhofer IBP einen erfahrenen Partner gewählt. Auch der Mutterkonzern der Schenck Rotec, die Dürr AG, hat in der Vergangenheit ähnliche Projekte mit dem Fraunhofer IBP zum Thema Ökobilanzierung durchgeführt – mit guten Erfahrungen, wie Schuch weiß.

Emission bei Produktion und Nutzung

Bild: Schenck Rotec

Mit der Auswuchtmaschine Pasio bietet Schenck Rotoc kleineren Betrieben und Werkstätten ebenso wie Herstellern und OEMs eine passende Maschine für das horizontale Auswuchten, die nicht auf einen bestimmten Rotortyp ausgerichtet ist.

üfter, Spindeln, Elektroanker, Verdichter – in vielen industriellen Anwendungen müssen Rotoren vermessen, ausgewuchtet und kontrolliert werden. Mit der Auswuchtmaschine Pasio bietet Schenck Rotoc kleineren Betrieben und Werkstätten ebenso wie Herstellern und OEMs eine Maschine für das horizontale Auswuchten, die nicht auf einen bestimmten Rotortyp ausgerichtet ist, sondern das gesamte Spektrum abdeckt: von walzenförmigen Rotoren mit eigenen Wellenzapfen bis hin zu scheibenförmigen Rotoren mit Hilfswelle. Für Einzelrotoren eignet sie sich ebenso wie für Serien, um Unwuchten zu messen, deren Position zu bestimmen, den Bediener beim Ausgleich zu unterstützen und eine Kontrollmessung durchzuführen. Entscheidend aber ist: Mit ihren drei Größenabstufungen kann die neue Pasio Rotorgewichte von 1 bis 700 Kilogramm aufnehmen. Die Konzeption als modulares Baukastensystem bietet so allen Anwendern Flexibilität.

Neben den Kriterien Form und Funktion sowie globaler Einsatzmöglichkeit haben die Entwickler bei Schenck Rotec bei der Konzeption der Maschine vor allem Wert auf Nachhaltigkeit gelegt: In Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IBP wurde ein Product Carbon Footprint (nach ISO 14067) von sechs bis 16 Tonnen CO2-Äquivalenten über den Lebenszyklus von 15 Jahren ermittelt. „Mit der Ermittlung des Product Carbon Footprints der Pasio 700 bieten wir unseren Kunden die Möglichkeit, diesen Parameter für eigene Emissionsbewertungen zu nutzen“, erklärt Jonas Schuch, Manager Sustainability bei Schenck Rotec. Darüber hinaus bietet der ökologi-

Neben einer Beratung hat das Fraunhofer IBP die Fachbereiche Einkauf, Produktentwicklung und Produktmanagement bei der Datenerhebung unterstützt, die fehlenden Emissionsdaten aus einer wissenschaftlichen Datenbank gespeist, ein Berechnungsmodell entwickelt und die Ergebnisse in einem Bericht zusammengefasst.

Eingeflossen in die Ermittlung sind die Klimagasemissionen, die sich der Produktion (Material, Verarbeitungsschritte, Transporte) und der Nutzungsphase (inkl. zwölf Nutzungsszenarien und zwei Energiemixen) zuschreiben lassen. Für das Lebensende der Maschine wurde eine Emissionsgutschrift berechnet, die auf der Recyclingfähigkeit der Komponenten beruht.

Special

CE-konforme Manuals schreiben

EN ISO 20607: Die neue Norm für Betriebsanleitungen im Maschinen- und Anlagenbau

Gesamte Maschinenstückliste geprüft Wie für ein solches Projekt üblich galt es auch für Schuh und seine Kollegen, einige Hindernisse zu überwinden.

Das Projekt war für zwei Monate angesetzt. „Das hat sich im Nachhinein als knapp bemessen herausgestellt“, erklärt Schuch. Da die Kollegen aus den Fachbereichen das Thema neben ihren anderen Aufgaben zusätzlich umgesetzt haben, entstanden Kapazitätskonflikte. „Deshalb waren in Summe knappe drei Monate nötig, bis wir den Ergebnisbericht inklusive des Product Carbon Footprints in Händen hielten“, berichtet der Sustainiblitiy Manager. Darüber hinaus haben die Experten die gesamte Maschinenstückliste auf die Konsistenz der Materialstammdaten geprüft, um eine saubere Datenbasis für die Modellierung sicherzustellen. Diese Stückliste umfasst ca. 1.000 Zeilen, „ein zeitlicher Aufwand, den wir zunächst unterschätzt haben“, so Schuch.

Dass die Maschine bis zur Auslieferung beim Kunden bereits einen Großteil der Emissionen verursacht, gehörte zu den Erkenntnissen, die Schuch und Kollegen im Verlauf des Projekts gewonnen haben. In der Nutzungsphase hingegen sind die Emissionen relativ gering, vor allem, wenn für den Maschinenbetrieb Strom aus erneuerbaren Energien genutzt wird. Daran hat auch die eingesetzte Antriebstechnik ihren Anteil; sie ermöglicht eine Energierückgewinnung. Die gewonnenen Erkenntnisse nutzt Schenck Rotec für die kontinuierliche Verbesserung und Weiterentwicklung nachhaltiger Produkte. So fließt das erlangte Wissen über Material mit einem relativ hohen CO2-Fußabdruck in zukünftige Produktentwicklungen ein; es wird durch nachhaltig hergestellte Komponenten ersetzt.

Die Resonanz auf den CO2-Fußabdruck der Pasio 700 auf der EMO 2023 in Hannover war positiv, berichtet Jonas Schuch. Schenck Rotec hat als einziger Auswuchtmaschinenhersteller auf der Messe einen solchen Wert für eine Maschine ausgewiesen. „Hier nehmen wir eine Vorreiterrolle ein", freut sich Schuch. „Ich vermute stark, dass das Interesse am Product Carbon Footprint in Zukunft deutlich steigen wird“, ist Schuch sicher. Und: „Die Angabe dieses Wertes bietet Kunden eine wichtige Entscheidungshilfe bei der Wahl von nachhaltigen Maschinen für ihre Geschäftsaktivität“. (ud)

„Die Angabe des Carbon Footprint bietet Kunden eine wichtige Entscheidungshilfe bei der Wahl von nachhaltigen Maschinen“, erklärt Jonas Schuch, Manager Sustainability bei Schenck Rotec.

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Dazu ein Beispiel: Die geringste Umweltauswirkung hat nach der Analyse eine Auswuchtmaschine, die mit einem 50 Kilogramm schweren Rotor in der Losgröße 1 (d. h. zehn Prozent Maschinenauslastung) im EinSchichtbetrieb (acht Stunden pro Tag) betrieben wird.

Bei einer Nutzungszeit von 15 Jahren und dem Referenzstrommix ergeben sich rund 8.400 kg CO2e. Durch die Nutzung von erneuerbaren Energien werden in diesem Zeitraum lediglich 6.563 kg CO2e emittiert. Die Verwendung von reinem Ökostrom reduziert die Treibhausgasemissionen in diesem Fall also um ca. 22 Prozent.

Bild: Schenck Rotec

Nachhaltige Konstruktion

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ZITAT

Nach diesem Seminar wissen Sie, wie Sie Ihre Texte zielgruppengerecht strukturieren und formulieren, und kennen alle Stolpersteine, um ein Haftungsrisiko zu vermeiden.

„Unsere Kunden können den Carbon Footprint für ihre eigenen Emissionsbewertungen nutzen.“

akademie.vogel.de/konstruktionspraxis

Jonas Schuch, Manager Sustainability bei Schenck Rotec

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Ein Angebot der

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Nachhaltige Konstruktion

KABELMANAGEMENT

Wie eine „grüne“ Energieführung aussieht Langlebige Produkte aus ökologisch sinnvollen Materialien machen nachhaltige Konstruktionen auf Gesamtebene erst möglich. Tsubaki Kabelschlepp hat einen Einblick gegeben, welchen Aufwand das Unternehmen betreibt, eine „grüne“ Energieführung zu ermöglichen.

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ie schwierig es ist, für etablierte Kunststoffprodukte einen nachhaltigen Ersatz zu finden, lässt sich am Beispiel des Lego-Steins verdeutlichen. Im September 2023 berichtete der Hersteller in der Financial Times über seine bislang vergeblichen Bemühungen, den rohölbasierten Kunststoff ABS durch ein nachhaltiges Material zu ersetzen. Das Versprechen, bis 2030 „grüne“ Bausteine zu produzieren hat das Unternehmen bereits 2020 abgegeben und seitdem eine dreistellige Millionensumme in entsprechende Forschung investiert.

Alternative Materialien erforschen „Was sich für den Außenstehenden einfach anhört, ist für den Hersteller oft schwieriger als gedacht“, erklärt Peter Sebastian Pütz, Vice President Marketing & Innovation bei Tsubaki Kabelschlepp. „Auch wir forschen bereits seit längerer Zeit zum Thema umweltfreundliche Materialien und sind dabei mit verschiedensten Hindernissen konfrontiert worden.“ Die Schwierigkeit und Komplexität dieses Prozesses verdeutlicht bereits die lange Liste notwendiger

Eigenschaften einer Energieführungskette, die von Abriebfestigkeit bis Wiederverwertbarkeit reicht. Auf der anderen Seite sind die benötigten Materialmengen vergleichsweise gering, sodass die Zulieferprodukte entweder mangels Forschung und Entwicklung nicht vorhanden oder aber unerschwinglich sind.

Biobasierte Kunststoffe auf Zuckerrohr- oder RizinusBasis scheiterten in den Versuchslaboren von Tsubaki Kabelschlepp am hohen Verschleiß und mangelnder Festigkeit. Darüber hinaus schätzt man den großen Flächenbedarf für die Produktion und den sehr hohen Preis kritisch ein. Auch das sogenannte Ocean-Plastik schied aufgrund ungenügender mechanischer Eigenschaften, hoher Kosten und intransparenter Herkunft aus.

Als eine weitere Rohstoffquelle sondiert das Unternehmen die Verwendung chemisch recycelter Polymere aus der Kreislaufwirtschaft. Jedoch ist hier die Verfügbarkeit derzeit noch eingeschränkt oder gar nicht gegeben.

Wenn Tsubaki Kabelschlepp auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit seine Materialrezepturen anpasst, ist das Pflichtenheft entsprechend umfangreich. Ein Beispiel: Um Ressourcen zu schonen, setzt der Hersteller mechanisch recyceltes PA6 in seinen Produkten ein. Der Anteil liegt bei 35 Prozent, Tendenz steigend. Die Voraussetzung: Die nachhaltig produzierte Energieführungskette muss in

Bild: Tsubaki Kabelschlepp

Die Nachhaltigkeit von Energieführungsketten lässt sich unter anderem durch konstruktive Maßnahmen steigern, zum Beispiel durch den Einsatz von Rollen.

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Nachhaltige Konstruktion Special NACHGEFRAGT

Vier Fragen an Frank Springer, Vice President Marketing & Innovation und Nachhaltigkeitsbeauftragter, Tsubaki Kabelschlepp Was versteht man bei Kabelschlepp unter einer ganzheitlichen Nachhaltigkeitsstrategie?

Nachhaltigkeit wird heute überwiegend mit ihrer ökologischen Bedeutung gleichgesetzt. Wir sind der Auffassung, dass eine ganzheitliche Nachhaltigkeitsstrategie immer die Aspekte Ökologie, Ökonomie und Soziales gleichermaßen berücksichtigen muss. Bei Tsubaki Kabelschlepp wollen wir nicht nur deutlich vor 2045 klimaneutral produzieren, sondern wir wollen das wirtschaftlich erfolgreich tun und dabei unserer sozialen Verantwortung gegenüber Mitarbeitern und Gesellschaft gerecht werden.

Welche Herausforderungen sind die größten bei der Etablierung eines nachhaltigen Produktportfolios?

Hierzu sei vorab gesagt, dass unsere Stahlketten von Haus aus nachhaltig sind, da sie Jahrzehnte lang halten und sich zu 100 Prozent recyceln lassen. Im Bereich der KunststoffEnergieketten testen wir bereits seit geraumer Zeit intensiv die Tauglichkeit nachhaltiger Materialien. Das ist eine komplexe Aufgabe, denn unsere Produkte kommen in Applikationen zum Einsatz, in denen höchste Zuverlässigkeit, Qualität und Langlebigkeit vorausgesetzt werden. Entsprechend aufwendig ist es, ein alternatives Material auf Herz und Nieren zu prüfen. Erfüllt ein nachhaltiger Werkstoff tatsächlich alle technischen Voraussetzungen, stellen sich zusätzlich die Fragen nach seinem Preis, seiner Verfügbarkeit und nicht zuletzt nach der Akzeptanz beim Kunden. Eine andere Stellschraube für ein nachhaltiges Portfolio, ist die Verwendung sortenreiner Regranulate. Diese setzen wir nach allen erforderlichen Prüfungen bereits erfolgreich und ohne Qualitätsverlust in unseren Produkten ein. Unsere Produktion betreiben wir dadurch quasi reststofffrei, da wir sortenreine Kunststoffabfälle in den Prozess zurückführen. „Je länger die Lebensdauer, desto nachhaltiger das Produkt“ – wie passt dieser Ansatz mit einem absatz- bzw. umsatzorientierten Industrieunternehmen zusammen?

Dieser Ansatz passt sogar ganz hervorragend. Wer heute in unseren Anwendungsbereichen kurzlebige Produkte auf den Markt bringt, hat das Vertrauen seiner Kunden schnell verspielt. Wir binden den Anwender durch die Qualität un-

puncto Qualität, mechanischer Belastbarkeit, Aussehen, Recyclingfähigkeit und Verarbeitbarkeit einer Kette aus Neu-Material entsprechen. „Um dies sicherzustellen, folgen auf jegliche Änderung der Materialzusammensetzung umfangreiche Testprozeduren“, erklärt Pütz. „Der Aufwand dafür entspricht dem bei der Neuproduktentwicklung, denn bei Verfahrwegen von mehr als 700 Metern können wir uns kein Risiko erlauben.“

Konstruktive Anpassungen Neben der Erprobung neuer Materialien verbessert Tsubaki Kabelschlepp die Nachhaltigkeit seiner Energieführungsketten auch durch konstruktive Maßnahmen. Der Einsatz von Rollen beispielsweise reduziert im Vergleich zum Gleitprozess der Kette die notwendige Antriebsener-

serer Produkte und steigern Absatz und Ertrag über die Erschließung neuer Applikationen und Kunden. Und nicht zuletzt machen wir die Produkte unserer Kunden langlebiger, werten sie auf und wachsen entsprechend auch mit der Qualität und dem Markterfolg unserer Kunden. Unsere Bestrebung möglichst langlebige Produkte auf den Markt zu bringen, unterstreicht im Übrigen auch die weltweite ‚Pro Service‘-Initiative unserer japanischen Konzernmutter Tsubakimoto. Der Anwender profitiert nicht nur von globaler Flexibilität und maßgeschneiderter Service-Unterstützung durch die Kabelschlepp-Produktexperten, sondern erhält darüber hinaus Engineering, Produkt und Service aus einer Hand, direkten Zugang zu den benötigten Ersatzteilen sowie Systemgewährleistung.

Welche Ziele in Bezug auf Nachhaltigkeit hat sich Kabelschlepp für 2024 gesteckt und wie sieht die Nachhaltigkeitsstrategie langfristig aus?

Für das Jahr 2024 haben wir Investitionen im hohen sechsstelligen Bereich in nachhaltige Projekte geplant. U. a. werden wir eine 3.200 m² große PV-Anlage in Betrieb nehmen, unseren Maschinenpark und die Druckluftversorgung in punkto Effizienz optimieren, das Energiemonitoring aller Verbraucher abschließen und ein Lastspitzenmanagement etablieren. Um unseren Wärmebedarf weiter zu senken, werden wir die Abwärmegewinnung aus der Produktion noch besser mit unserem Bedarf synchronisieren. Dafür modernisieren wir in diesem Jahr unsere Heizungsanlage und statten sie mit Pufferspeichern aus. Zudem sind wir zuversichtlich unsere Zertifizierung gemäß ISO 14001 abzuschließen. Auf diese Weise werden wir unsere CO2-Emissionen 2024 um fünf Prozent oder mehr reduzieren. Unsere langfristigen Ziele entsprechen denen unseres Mutterkonzerns. Tsubakimoto verfolgt die sogenannten SBTi Targets und hat den Ehrgeiz mit dieser Science Based Targets Initiative bezüglich Nachhaltigkeit zu den Top-500-Unternehmen in der Welt zu gehören. Daraus resultieren für die gesamte Tsubaki-Gruppe anspruchsvolle Vorgaben. So wurden im Jahr 2023 die geforderten CO2-Einsparungen angehoben und das Bezugsjahr von 2018 auf 2021 verschoben.

Das Interview führte Sandra Häuslein

gie um bis zu 75 Prozent. Ebenfalls verringern sich Abrieb (Mikroplastik) und Verschleiß, was wiederum der Lebensdauer der Produkte zugutekommt. „Dieses Prinzip wollen wir auf künftige Serien übertragen“, berichtet Pütz. „Wir entwickeln dafür aktuell eine eigene Rolle sowie eine integrierte Rollendämpfung. Kunden werden damit nicht nur Energie sparen, sondern auch ihre Geräuschemissionen um rund die Hälfte reduzieren können.“ Produkte mit langer Lebensdauer zahlen ebenfalls auf den Nachhaltigkeitsgedanken ein – so beispielsweise die Stahlketten des Herstellers, die gut und gerne ein halbes Jahrhundert ihren Dienst tun und sich am Ende zu 100 Prozent wiederverwerten lassen. An diese Zahlen kommen Kunststoff- oder Hybridketten nicht heran, aber es gibt noch deutlich Luft nach oben, sind sich die Experten von Tsubaki Kabelschlepp sicher. (häu) konstruktionspraxis 4 | 2024

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Special

Nachhaltige Konstruktion

ENERGY HARVESTING

Wiegand-Sensoren können oft Batterien ersetzen Sensor-Spezialist Posital produziert seit vielen Jahren Energy-HarvestingSensoren auf Basis der Wiegand-Technologie. Geschäftsführer Jörg Paulus erklärt im Gespräch mit konstruktionspraxis deren Funktionsweise und für welche Applikationen sich die Technologie eignet.

DAS INTERVIEW FÜHRTE

Jan Vollmuth Redakteur konstruktionspraxis

Posital bietet seit einigen Jahren Energy-Harvesting-Sensoren an. Welche Technologie verbirgt sich dahinter?

Unsere Energy-Harvesting-Sensoren, die wir seit gut zehn Jahren als SMD-bestückbare Mini-Komponente liefern und millionenfach im Einsatz sind, nutzen die Wiegand-Technologie, eine magnetisch-induzierte, berührungslose Methode zur Energiegewinnung. Hierbei wird kinetische Energie durch Bewegung eines Magnetfeldes in elektrische Energie umgewandelt. Der Schlüssel dazu liegt im Wiegand-Effekt, der besagt, dass bei der Magnetisierung und Entmagnetisierung von Spezialdrähten ein impulsartiges Signal erzeugt wird. Herzstück ist der Wiegand-Draht, ein aufwändig konditionierter Draht aus Vicalloy, der eine Hysteresekurve mit ausgeprägten Sprungstellen aufweist. Der haarfeine, mit

einer Spule umwickelte Draht reagiert auf das sich verändernde externe Magnetfeld mit einem schlagartigen Polaritäts-Switch, der den Impuls auslöst und die Energieernte ermöglicht. Der Output, aktuell 190 Nanojoule bei unseren klassischen Wiegand-Sensoren, reicht aus, um Low-Power-Devices wie etwa die Zählelektronik in Multiturn-Drehgebern oder Durchflussmessern energieautark ohne Batterien oder externe Stromversorgung betreiben zu können. Eine absolute Besonderheit des Wiegand-Effekts ist, dass er – anders als etwa ein Dynamo – konsistente Impulse liefert, unabhängig von der Frequenz bzw. Geschwindigkeit der Bewegung.

Wie hebt sich die Wiegand-Technologie von anderen Energy-Harvesting-Technologien ab?

Die Wiegand-Technologie bietet mehrere Vorteile. Sie ist äußerst robust und zuverlässig, da sie keine beweglichen Teile enthält, die abnutzen könnten. Sie ist eine rein ereignisbasierte Technologie und liefert Impulse und Energie direkt und unmittelbar mit jedem PolaritätsSwitch im Wiegand-Draht. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu anderen Harvesting-Systemen, die wie Solar, Piezo und Thermoelektronik eine permanente Anregung erfordern und Energie zumeist über einen gewissen Zeitraum sammeln müssen. Wiegand-Systeme benötigen als Trigger lediglich ein sich veränderndes externes Magnetfeld – kein Licht, keinen mechanischen

ZUR PERSON

Jörg Paulus ist Anteilseigner/Partner der Fraba-Gruppe, zu der auch der Drehgeber- und Sensorhersteller Posital gehört. Seit 2003 bei Fraba, war er maßgeblich für die Entwicklung eines voll integrierten, digitalen IT-Systems verantwortlich. 2014 wurde er zum Partner gewählt und ist seitdem als General Manager für das operative Geschäft von Posital, das sich einen Namen mit magnetischen Präzisionsgebern und Wiegand-Systemen gemacht hat, in der Region EMEA verantwortlich. Paulus ist Vorsitzender des Arbeitskreises Drehgeber beim ZVEI.

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Bild: Posital

Jörg Paulus

Nachhaltige Konstruktion

Special

Druck oder Temperaturschwankungen. Ihre wohl größte Stärke ist, dass sie auch bei kleinster Bewegung zuverlässig dieselbe Menge an Energie liefern.

Welchen Beitrag kann die Wiegand-Technologie zu Nachhaltigkeit und Umweltschutz leisten?

Die Wiegand-Technologie trägt zu Nachhaltigkeit und Umweltschutz bei, da sie eine umweltfreundliche Energiegewinnung ermöglicht. Durch die autonome Versorgung ohne Batterien oder externe Stromquellen reduziert sie den Bedarf an nicht erneuerbaren Energieressourcen und minimiert gleichzeitig den Abfall durch Batterieentsorgung. Dies hilft, den ökologischen Fußabdruck zu verringern und die Umweltbelastung zu reduzieren. Außerdem unterstützen Energy HarvestingSysteme wie die Wiegand-Technologie Digitalisierung und Automatisierung in einer immer stärker vernetzten Welt – und schaffen so wichtige strukturelle Voraussetzungen für nachhaltige Prozesse und Umweltschutz.

Wie leistungsfähig ist die Wiegand-Technologie und für welche Anwendungen eignet sie sich?

Längst haben die klassischen Wiegand-Sensoren, die auf einer Fingerkuppe Platz finden, bei einer Vielzahl von Low-Power-Einsätzen die zuvor eingesetzten Batterien verdrängt. Das Spektrum ist breit gefächert, von Industrieautomation über Gebäudetechnik und Logistik bis zur Medizintechnik. Ein wichtiges Feld ist Preventive Maintenance. Neben dem Energy-Harvesting werden unsere kompakten Wiegand-Sensoren auch für typische Sensorik-Aufgaben genutzt, wobei der Wiegand-Impuls als Signalgeber im Fokus ist. Weit gediehen ist etwa die Nutzung des Pulses als Auslöser für eigensichere Näherungsschalter. Hoch im Kurs stehen wir bei Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit oder einer großen Bandbreite von Geschwindigkeiten. Ein echter GameChanger ist unser neuer, auf Power getrimmter Wiegand-Harvester, der den gut 50-fachen Energie-Output eines klassischen Wiegand-Sensors liefert und komplett neue Applikationen auf den Plan ruft. Wireless-Connection lautet das Stichwort. Mit dem vor einem Jahr im Rahmen einer ‚Proof of Concept‘-Anwendung als Prototyp vorgestellten Harvester, der kaum größer als eine AAA-Batterie ist und je Impuls 10 Microjoule Energie erzeugt, sind autarke und per Funk vernetzte IoT-Sensorknoten möglich. Beim ‚Proof of Concept‘ konnten wir ein 134 Byte großes Datenpaket per Ultra Wide Band an eine 50 Meter entfernte Empfangsstation funken.

„Deine Auswahl, dein Stil,

!

TIPP In der Online-Version dieses Interviews beschreibt Jörg Paulus zusätzlich das Anwendungsspektrum des neuen Wiegand-Harvesters, und erklärt, welche Rolle nachhaltige Produktion bei Posital spielt und wie es mit WiegandSensoren weitergeht: https://voge.ly/ vglH6MC/

die Vielfalt“ • Kugelgewindetriebe • Trapezgewindetriebe • Spindelhubgetriebe • Teleskopgewindetriebe • Zubehör • Individuallösungen Hannover Messe Halle 6 Stand G37 22.-26.04.2024

Wie erkennen Entwickler, ob der neue WiegandHarvester eine Lösung für ihre Anwendungen ist?

Den auf Power getrimmten Harvester wollen wir zeitnah als Standardprodukte ins Programm der Business Unit Ubito aufnehmen, die seit gut zwei Jahren unsere Wiegand-Aktivitäten als Marke bündelt. Was Anwendungen angeht, haben wir unter dem Namen Ubito-Wink (Wiegand IoT Node Kit) ein Entwicklungs-Kit zusammengestellt, das neben dem Wiegand-Harvester und einem auf einem Slider montierten magnetischen Auslösesystem auch UWB-Funkmodule integriert. Schnittstellen erlauben die Anbindung unterschiedlichster Sensoren, so dass man verschiedene Lösungen und Szenarien ausprobieren kann. Das Kit liegt auf Lager und kann von interessierten Partnern bestellt werden. (jv)

Wir freuen uns auf Ihren Besuch!

NEFF Gewindetriebe GmbH Karl-Benz-Str. 24 71093 Weil im Schönbuch

www.neff-gewindetriebe.de

Vielen Dank, Herr Paulus konstruktionspraxis 4 | 2024

entdecke

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Special

Nachhaltige Konstruktion

KUNSTSTOFFE

Polymere Additive als Schlüsselkomponenten Verarbeiter von Kunststoffen und Compounds kennen die Grenzen des Anwendungsspektrums ihrer Materialien und Verfahren. Hier greifen sie auf eingespielte Prozesse und langjährige Erfahrung zurück. Polymere Additive können diese Limitierungen nun verschieben.

Bild: Polytives

Die Polytives GmbH hat polymere Additive entwickelt, welche im Zielpolymer ausschließlich gewünschte Verarbeitungseigenschaften optimieren.

D VERFASST VON

Oliver Guntner QMB Polytives GmbH VERFASST VON

Steffen Felzer Sales Director Polytives GmbH

enkt man an die Fülle an Additiven und Verarbeitungshilfen, welche für die unterschiedlichen Anwendungen in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt werden, verliert man schnell den Überblick.

Eines haben Stabilisatoren, Weichmacher, Füllstoffe, Flammschutzmittel, Pigmente usw. in der Regel gemeinsam: Sie unterscheiden sich molekular, physikalisch und oft auch in ihrem Aggregatzustand deutlich von dem Kunststoff, welchem sie zugesetzt werden. Nur unter diesen technologischen Kompromissen ist es meist möglich, dem Endprodukt mittels der Additive die gewünschten Eigenschaften zu verleihen.

Was aber, wenn Prozesshilfsmittel künftig dem Zielpolymer ähneln bzw. „chemisch identisch“ sind und trotzdem die gewünschten Eigenschaftsänderungen

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hervorrufen? Mit diesem Gedanken hat sich die Polytives GmbH aus dem thüringischen Rudolstadt befasst.

Sie haben polymere Additive entwickelt und vertreiben diese seit 2020. Das mehrfach ausgezeichnete junge Unternehmen nimmt mit seiner Produktfamilie bFI (Flow Improver) eine Pionierrolle bei der Nutzbarmachung polymerer Additive für jeden Kunststoff und jeden Anwender ein.

Das Team aus Thüringen bezeichnet sich selbst als Polymerarchitekten, welche mit ihrem Additiv-Werkzeugkasten Lösungen für die Kunststoff- Rohstofferzeuger, die Kunststoffrecycler, die Masterbatcher, die Kunststoffverarbeiter und -verwerter sowie die Compoundeure bereithalten. Im Einzelfall können diese Lösungen auch individuell angepasst werden. Die verwendeten

Nachhaltige Konstruktion Special

Hilfsstoffe der polymeren Additive sind selbst Polymere.

So nähert sich das chemische, physikalische und makroskopische Verhalten dem Zielpolymer an. Diese Additive unterscheiden sich nur im Aufbau der inneren Struktur, der sogenannten Molekulararchitektur, vom Zielkunststoff. Mehr noch: Der Einsatz solcher Additive fächert dessen Anwendungsmöglichkeiten weit auf.

Damit sind sie mit den meisten bekannten, auf petrochemischen oder biologisch basierten Kunststoffen kompatibel – sei es Neuware oder Qualität aus den PostIndustrie- oder Post-Consumer-Kreisläufen.

Die polymeren Additive können dabei sowohl sortenrein als auch im Blend den meisten Kunststofftypen und Polymersystemen problemlos und branchenüblich zugeführt werden. Die Additive lassen sich universell einsetzen: So zeigen sie in Harz- und Duroplastanwendungen eine hohe Verträglichkeit.

Zusammenfassend: Ein Kunststoff wird mit einem Kunststoff additiviert. Das Additiv hat dabei eine abgewandelte Struktur, welche dafür sorgt, dass es sich chemisch, physikalisch und makroskopisch ähnlich zum Zielkunststoff verhält, gewünschte Prozess- und/oder Produkteigenschaften aber spezifisch im erheblichen Maße beeinflussen kann. Das simple Geheimnis der additiven Effekte ist die schon genannte, veränderte Molekulararchitektur.

In diversen Untersuchungen wurde gezeigt, dass eine Beimengung von polymeren Additiven zu erheblich niedrigeren Schmelzeviskositäten führt. Damit verbesserte sich das Fließverhalten: Der Melt-Flow-Index (MFI bzw. MVR) hat sich teilweise mehr als verdoppelt. Somit lassen sich die polymeren Additive für Schüttgüter unterschiedlicher Viskositätsprofile einsetzen. Diese können einer rheologischen Homogenisierung unterzogen werden, ohne die sonstigen Materialeigenschaften zu beeinträchtigen. Eine Extrusionsware kann zur Spritzgussware aufgewertet werden. Damit werden Rezyklate qualitativ für den ihnen bisher weitgehend verschlossenen Spritzgussmarkt aktiviert, ohne dass ihre in der Regel geringere rheologische Qualität einen Attraktivitätsverlust nach sich zieht.

Filigrane Spritzgusskomponenten besser realisieren Die verringerte Viskosität punktet aber auch an anderer Stelle im Verarbeitungsprozess: Filigrane Spritzgusskomponenten können besser realisiert werden, da die Formgebung durch eine bessere Formfüllung erleichtert wird. Das Additiv fügt sich innerhalb der Formmasse gleichmäßig in die Polymermatrix ein. Dieser Effekt rührt von der chemisch gesehen sehr großen Ähnlichkeit sowie der damit verbundenen Beziehung von Additiv und Material her. Das Basispolymer besitzt somit die additivierte Wirkung über dessen gesamte Lebensdauer.

Durch die Additivierung mittels polymerer Additive bleibt die ursprüngliche Eigenschaft des Werkstoffes erhalten, es ändern sich lediglich die kunststoffspezifischen Verarbeitungs- und Produkteigenschaften. Die Art der Modifizierung ist abhängig von der Art des Basispolymers und ebenso der Art und Menge des zugesetz-

Bild: Polytives

Veränderte Molekulararchitektur sorgt für additive Effekte

Spinnennetzdiagramm – Performancevergleich von PMMA 7N und mit einem 10-prozentigen additivierten Blend. Bei der Verarbeitung von PMMA an einer Spritzgussmaschine konnten bis zu über 30 Prozent Druckminderung beobachtet werden.

ten Additivs. Ein Performancevergleich ist beispielhaft für PMMA 7N und einem entsprechenden Blend aus PMMA 7N und 10 Ma.-% eines polymeren Additivs.

Während der MVR signifikant angehoben wird, führt die hier dargestellte sortenreine Additivierung von Acrylglas zu keinerlei Einbußen bei der Transparenz.

Wird das polymere Additiv dem Kunststoff beigemengt, können Verarbeitungstemperaturen deutlich gesenkt werden. Dieser Effekt wird aus der beschriebenen Senkung der Schmelzeviskosität ermöglicht. Damit können die Kunststoffe bei niedrigeren Plastifizierungstemperaturen verarbeitet werden. Komponenten und Füllstoffe, die sich bei erhöhten Temperaturen thermisch zersetzen, können in der nun schonenderen Prozessumgebung genutzt werden und ermöglichen neue Produkte für das Portfolio der Kunststoffverarbeiter.

Die Energie, um die Temperaturzonen aufrecht zu erhalten, kann ebenfalls reduziert werden. Dies hat Polytives am Beispiel von Polycarbonat gezeigt: Hier konnten die Temperaturen von über 280 °C auf 230 °C und damit um ca. 20 % gesenkt werden. Damit lassen sich die Bauteile am Ende der Verarbeitungsstrecke leichter entformen: Kühlzeiten und Zykluszeiten können reduziert werden. Neben der Energieeinsparung durch verringerte Temperaturen können die Spritzgussdrücke reduziert werden. Die Druckminderung rührt ebenfalls aus der rheologischen Beeinflussung der Polymerschmelze. Bei der Verarbeitung von PMMA an einer Spritzgussmaschine konnten bis zu über 30 % Druckminderung beobachtet werden.

Der Maschinenpark an Spritzgussmaschinen kann damit für einen Teil der Produktsortimente, bei denen bisher Zuhaltekräfte limitierende Faktoren darstellen, erheblich breiter und flexibler genutzt werden. Bei geringeren Spritzgussdrücken verbleiben auch weniger Eigenspannungen im Bauteil – Bauteilqualitäten verbessern sich. Verarbeiter können somit an unterschiedlichen oder auch mehreren Stellen in ihrem Arbeitsablauf Energie und damit CO2 einsparen und ihren Optimierungszielen näherkommen. (jup) konstruktionspraxis 4 | 2024

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Nachhaltige Konstruktion

KUNSTSTOFFSPRITZGUSS

BERECHNUNGSTOOL

Produkte analysieren und vergleichen

Vom CAD-Modell zum Fußabdruck

Im Rahmen seiner ECO-Consulting-Dienstleistung bietet Barlog Plastics eine neue Ressource für die Bewertung und Minimierung der CO2-Bilanz von Kunststoffprodukten.

Durch die früh angesetzte Abschätzung des Carbon Footprints mit Blick auf Material, Produktionsprozess (Fokus Kunststoffspritzguss) bis hin zum Transport des Produkts ermöglicht dieses Tool eine Analyse und Gegenüberstellung von Datengrundlagen zu verschiedenen Produktvarianten. Entwicklungsingenieure können dadurch bei der Produktentwicklung in Richtung Nachhaltigkeit unterstützt werden. www.barlog.de

Bild: Simus Systems

Special

Die Software Classmate Plan von Simus Systems berechnet sowohl die künftigen Herstellkosten als auch den Product Carbon Footprint von mechanisch gefertigten Bauteilen und Baugruppen einschließlich Nachbehandlung. Die relevanten Daten werden

BERECHNUNGSTOOL

Bild: Carmo

CO2-Abdruck mit Berechnungstool dokumentieren

Die neue EU-Richtlinie CSRD zur Nachhaltigkeitsberichterstattung fordert seit Anfang dieses Jahres zahlreiche große Unternehmen auf, mehr Informationen zum ökologischen Fußabdruck ihrer Produktion zu dokumentieren als das bisher der Fall war.

Um dies zu erleichtern hat Carmo mit Carmo Carbon Footprint Calculator ein Berechnungstool entwickelt. Damit können Anwender genau berechnen und dokumentieren, wie die einzelnen Bereiche der Produktion zum gesamten CO2-Abdruck eines Produkts beitragen. Hierzu zählen der Klimaeinfluss der Elektrizität, die die Maschinen verbrauchen, die Transportausstöße und die Herstellung der Rohstoffe sowie die Menge der Produktionsreste, die beim fertigen Produkt entstanden sein werden. Das Tool gibt Kunden Design- und Verbesserungsvorschläge. Zudem können Änderungen mithilfe der CO2-Berechnungsmethode simuliert werden. www.carmo.dk

automatisch aus individuell anpassbaren Rohmaterial- und Technologie-Datenbanken bezogen und stehen bereits während der Konstruktion von Komponenten zur Verfügung. Zu jedem CAD-Modell werden die Herstellkosten nach Losgrößen einschließlich der Kostentreiber angezeigt. Ebenso wird der bearbeitungsbedingte Energieverbrauch nach dem aktuellen Energiemix angezeigt und der Emissionseinfluss abgebildet. Dabei werden die unterschiedlichen Maschinenzustände während der Fertigung berücksichtigt. Mit übersichtlichen Darstellungen gelingt eine kosten- und umweltbewusste Produktentwicklung ohne Mehraufwand. Hannover Messe: Halle 17, Stand E37 www.simus-systems.com

PCF-SOFTWARE

Für den produzierenden Mittelstand Die PCF-Software von Greenable wurde für Mittelständler entwickelt und vereinfacht die Berechnung maßgeblich. Die Lösung sei im Vergleich zu herkömmlichen, oft eigens erstellten, Tabellenkalkulationslösungen deutlich schneller und kostengünstiger. Sie verknüpft unter anderem Materialien, Transportemissionen, Produktionsschritte und den Energiemix und berechnet algorithmusbasiert die CO2-Emissionen. Die Software bietet eine umfassende Berechnung produktspezifischer CO2-Fußabdrücke sowie wertvolle Einblicke in die Produktion und Lieferkette. www.greenable.tech

KUNSTSTOFF

Bild: Rampf

Polyurethansysteme nachhaltiger herstellen

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Rampf Tooling Solutions möchte die Ökobilanz seines Polyurethan-Blockmaterialportfolios weiter verbessern. Bereits jetzt beinhaltet ein Großteil der Produkte zwischen zehn und 30 Prozent recycelte Rohstoffkomponenten. Bei der Produktion seiner Polyurethan-Blockmaterialien der Marke Raku Tool setzt das Unternehmen seit nahezu drei Jahrzehnten auf Recyclingpolyole. Kernkompetenz ist die Herstellung maßgeschneiderter alternativer Polyole aus Produktionsreststoffen von PUR-Produzenten. Das Closed-Loop-Verfahren ist seit jeher ein Schwerpunkt in der Entwicklungsarbeit.

Rampf Tooling Solutions gewinnt aus Produktionsabfällen durch chemisches Recycling hochwertige Rohstoffkomponenten.

Hierbei werden die Polyurethanreststoffe aus der Fertigung in ihre chemischen Grundbausteine aufgespalten und zu einem neuen Rohstoff aufbereitet. Die so gewonnenen Polyole seien hochwertig und besitzen die erforderlichen Eigenschaften für die Produktion leistungsstarker Blockmaterialien.

So wird beispielsweise das abriebbeständige Blockmaterial Raku Tool WB-1258 in der Gießerei-Industrie eingesetzt. Hier können damit über 100.000 Abformungen erreicht werden. Darüber hinaus werden PET / PSA, andere Polyester (PLA, PC, PHB) sowie nachwachsende bzw. bio-basierte Rohstoffe wie Pflanzenöle als Rohstoffquelle für die Herstellung alternativer Polyole eingesetzt. www.rampf-group.com

Unsere Produkte sind die Lösung für Ihre thermischen Herausforderungen!

KUNSTSTOFF

Kleiner CO2-Fußabdruck

Bild: BASF

BASF bietet die Produkte 1,4-Butandiol (BDO) und Polytetrahydrofuran (PolyTHF) seit Anfang 2024 als „LowPCF“-Produkte an. Das Chemieunternehmen hat die CO2-Fußabdrücke (Product Carbon Footprints (PCF)) der beiden Produkte berechnet. Der PCF umfasst die gesamten Treibhausgasemissionen, die anfallen, bis das Produkt das Werkstor der BASF in Richtung Kunde verlässt: von der Rohstoffgewinnung über die Herstellung der Vorprodukte bis hin zur Herstellung des chemischen Endprodukts selbst. Die Ergebnisse wurden mit den Bewertungen der marktweiten durchschnittlichen Carbon Footprints der entsprechenden Produkte von Drittanbietern verglichen.

Das Ergebnis der Analyse zeigt, dass aufgrund des BASF-Produktionsaufbaus die PCFs von BDO und seinen Derivaten wie PolyTHF deutlich unter dem globalen durchschnittlichen PCF der entsprechenden Produkte von Drittanbietern liegen, die aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden. Mit BDO wird vor allem PolyTHF hergestellt, das etwa zur Herstellung von elastischen Spandex- und Elastan-Fasern für Textilien. www.basf.com

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kager.de

DICHTUNGEN

Bild: Freudenberg Sealing Technologies 2023

Nachhaltige Inhaltsstoffe Freudenberg Sealing Technologies hat sich dazu verpflichtet, bis 2045 oder früher klimaneutral zu sein.

Das bedarf vieler Veränderungen in allen Unternehmensbereichen: So konzentrieren sich beispielsweise die Werke des Dichtungsherstellers weltweit auf Systemoptimierungen, die Reduzierung von Engineered Waste, die Elektrifizierung von Maschinenanlagen, die Nutzung von Ökostrom und die Installation von alternativen Energiesystemen. Auch die Materialentwickler tragen zur Erreichung des NullEmissionen-Ziels bei: Sie forschen intensiv an nachhaltigen Materialien, die aus fossilen Brennstoffen gewonnene Inhaltsstoffe in den Polymermischungen des Unternehmens ersetzen könnten. Die Dichtungsexperten der Freudenberg-Gruppe analysieren derzeit eine Reihe nachhaltiger Substanzen, die die auf fossilen Brennstoffen basierenden Inhaltsstoffe von EPDM, NBK und FKM ersetzen könnten – allesamt Elastomere, die häufig in industriellen Anwendungen wie Batterien und Brennstoffzellen eingesetzt werden. Dabei soll das nachhaltige Material die gleiche Dichtungsfunktionalität bieten. www.fst.com

konstruktionspraxis 4 | 2024

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Mechanik Füge- & Verbindungstechnik

HYGIENE-DESIGN

Verbindungstechnik im

Hygiene-Check

Schraubverbindungen in Branchen wie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sind neuralgische Stellen im Anlagendesign. Um die Produktsicherheit zu gewährleisten, müssen die Verbindungselemente normgerecht ausgelegt sein – folgende Punkte gilt es zu beachten.

Bild: Kipp

Geeignete Lösungen für den HygieneBereich reichen von Kugelkopf- und Sechskantschrauben mit niedrigem Kopf über polierte Schrauben und Dünnschaftschrauben bis hin zu Hut- und Haftmuttern mit abperlenden Oberflächen.

I VERFASST VON

Alexander Stark Freier Mitarbeiter Vogel Communications Group

n der Industrie tragen Schraubenverbindungen entscheidend zum sicheren Betrieb von Maschinen und Anlagen bei. Wie diese ausgelegt, dimensioniert und wie deren Tragfähigkeit berechnet sind, bildet die Leitplanken bei der Auswahl geeigneter Elemente. Hochfeste, vorgespannte und gleitfeste Verbindungen sind im Maschinen- und Anlagenbau dabei selbstverständlich und beispielsweise auch in der VDI-Maschinenrichtlinie 2230 so vorgesehen.

In Branchen wie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie greift der Aspekt der Sicherheit allerdings noch weiter.

Weltweit anerkannt und für den Hygienebereich maßgebend sind beispielsweise die EHEDG-Richtlinien (European Hygienic Engineering & Design Group). Sie setzen klare Anforderungen an hygienische Designprinzipien.

Bei der Planung von Maschinen und Anlagen gilt es dem-

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nach darauf zu achten, Ecken, Spalten und Toträume zu vermeiden, um Schmutzansammlungen zu verhindern. „Materialien, die in hygienerelevanten Bereichen eingesetzt werden, müssen gegen die Reinigungsmittel und Desinfektionsmittel, die zur Reinigung verwendet werden, sowie gegen die Produkte selbst beständig sein. Dieser Grundsatz gilt auch für Schraubenverbindungen“, betont Frank Götz, Schraubfachingenieur beim Anbieter von Verschraubungslösungen Nord-Lock. Schraubenverbindungen sollten nicht im direkten Kontakt mit den Erzeugnissen stehen. Dennoch werden viele Maschinenkomponenten und Anlagenteile verschraubt. „Hier sollte darauf geachtet werden, dass es zu keinen großen Ablagerungen oder gar Korrosionserscheinungen kommen kann“, erklärt Götz und ergänzt: „Verschmutzungen dürfen sich nicht festsetzen und müssen leicht entfernbar sein.“

HEICO-LOCK® Kombi-Scheiben

Die Hersteller von Verbindungselementen bieten für diese Einsatzbereiche unterschiedlich gestaltete Produkte an. Geeignete Lösungen reichen von Kugelkopf- und Sechskantschrauben mit niedrigem Kopf über polierte Schrauben und Dünnschaftschrauben bis hin zu Hut- und Haftmuttern mit abperlenden Oberflächen.

Flexibel. Schnell. Innovativ.

Materialauswahl als Startpunkt Ob Schraubverbindungen hygienegerecht ausgelegt sind, hängt stark von der Auswahl der Materialien ab. „Um den hohen Ansprüchen im Hygienebereich gerecht zu werden, sind Schrauben und Muttern hauptsächlich in Edelstahl-A4-Qualität ausgeführt“, so Andreas Völkle, Produktmanager bei Kipp, einem Hersteller im Bereich Spanntechnik, Normelemente und Bedienteile. A4Edelstahl hält aggressiven Reinigungsmedien und anspruchsvollen Einsatzbedingungen wie niedrigen und hohen Temperaturen oder Feuchtigkeit stand, ohne zu verschleißen. Diese Stähle sind besonders für ihre gute Korrosionsbeständigkeit bekannt, die durch den höheren Molybdän-Gehalt im Vergleich zu Edelstahl A2 (AISI 304, EN 1.4301) erzielt wird. Hierzu zählen unter anderem nicht rostende Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4301, 1.4404 und 1.4547. „Sollten aggressive Reinigungsmittel und Säuren verwendet werden, bieten sich auch hochkorrosionsbeständige Legierungen wie C-276 (2.4819) an“, ergänzt Frank Götz.

Schrauben und Muttern sind aber nicht die einzigen Komponenten der Schraubverbindung, auf die es zu achten gilt. „Die Schraubstellen müssen optimal abdichten, damit keine Flüssigkeiten oder Ablagerungen in die Schraubstelle gelangen können“, erläutert Andreas Völkle.

Bei Verbindungselementen, die nach dem Prinzip des Hygiene-Designs gefertigt sind, übernehmen Dichtungen diese wichtige Funktion.

Damit die Abdichtung dauerhaft zuverlässig funktioniert, muss bei der Montage die spezifische Vorspannung oder Kompression der Dichtung im montierten Zustand beachtet werden. Hierbei gilt eine angemessene Flächenpressung zu erzielen, ohne die Dichtungsmaterialien einer zu hohen Belastung auszusetzen. „Üblicherweise werden die Dichtungen aus FDA- und EU- konformem Kunststoffen hergestellt. Bei Kipp verwenden wir Elastomer und POM-Werkstoffe“, so Andreas Völkle. Oft sind die Dichtungsringe fest mit einer metallischen Unterlegscheibe verbunden. Neben der einfacheren Montage ergibt sich durch diese Kombination auch eine sichere und totraumfreie Abdichtung.

Montage mit besonderen Ansprüchen Bei der Montage gilt es, mehrere kritische Aspekte zu beachten, um die Integrität der Anlage und die Sicherheit der Produkte zu wahren. Das beginnt mit der Auswahl geeigneter Werkzeuge und Montageverfahren: Sie müssen das Material schonen und dürfen keine Beschädigungen verursachen. „Um die Reinigbarkeit nicht zu beeinträchtigen und die Ansammlung von Schmutz zu verhindern, ist es wichtig, Kratzer zu vermeiden“, sagt Andreas Völkle. Der Hersteller reagiert auf diesen Bedarf, indem er spezielle Werkzeuge mit Schonaufsätzen bereitstellt. Durch die präzise Anwendung der richtigen Anzugsmomente vermeidet der industrielle Nutzer Überbeanspruchungen und potenzielle Schäden an den Dichtungen und Schrauben. (jup) konstruktionspraxis 4 | 2024

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Mechanik Füge- & Verbindungstechnik

SCHRAUBE

Eine starke Verbindung

Bild: Böllhoff

Mehr als 27 Millionen Verbindungselemente hat Böllhoff in den letzten 10 Jahren an Boge geliefert. Die beiden Familienunternehmen aus Ostwestfalen erarbeiten neue Lösungen und optimieren Prozesse.

Partnerschaftlich erarbeiten die beiden Unternehmen aus Ostwestfalen neue Lösungen und optimieren Prozesse, um stets state-of-the-art zu sein und höchste Kundenzufriedenheit zu gewährleisten.

S

eit 20 Jahren besteht eine enge Zusammenarbeit zwischen den beiden ostwestfälischen Unternehmen Boge und Böllhoff. „Wir sind zwei Familienunternehmen mit langer Tradition, die in Bielefeld und Umgebung sowie weltweit für ihre innovativen Produkte und Dienstleistungen bekannt und geschätzt sind“, sagt Marcel Rupprecht, Geschäftsführer der Böllhoff GmbH. Ausgehend vom Dienstleistungsgedanken hat Böllhoff vor 20 Jahren den Ecotech-Service ins Leben gerufen, um eine höhere Kundenzufriedenheit zu generieren. Bei diesem Engineering Consulting Service stehen qualifizierte Schraubfachingenieure im intensiven Austausch mit Kunden wie Boge. Hierbei sollen die Kunden ein Produktverständnis entwickeln können, um beispielsweise Möglichkeiten und Grenzen der Anwendung einzuschätzen. Das Ziel ist eine langjährige Partnerschaft mit einer kontinuierlichen Unterstützung. „In fast jedem Kompressor von Boge sind Produkte von Böllhoff vorhanden“, sagt Kevin Kammerer, Leiter Maschinenentwicklung bei Boge. „Allein in den letzten 10 Jahren

54 konstruktionspraxis 4 | 2024

hat Böllhoff mehr als 27 Millionen Verbindungselemente an Boge geliefert.“ Die Experten von Böllhoff haben einen differenzierten Blick auf die Anforderungen an Verbindungstechnik in zahlreichen Anwendungen. Um mögliche Schraubengeometrien auszuwählen und zu bewerten, analysieren sie Daten und Informationen zu Material und Einschraubtiefen sowie Montageabläufe und weitere Aspekte. So fällt es leichter, die geeigneten Verbindungselemente zu wählen. Montagearbeitsplätze werden begutachtet und Prozesse genauestens überprüft, um deren Verbesserungspotenziale aufzuzeigen. „Je früher wir in Entwicklungsprozesse einbezogen werden, desto optimaler sind die Ergebnisse“, sagt Daniel Tovar Escolar, Leiter Produktmanagement und Anwendungstechnik. „Daher ist es sinnvoll, die Beratung direkt zu Projektbeginn in Anspruch zu nehmen, statt erst im Fall von Reklamationen.“ Böllhoff unterstützt schon bei der Produktentwicklung, um eine kürzere Time-to-Market zu realisieren. Im Rahmen der Entwicklungsleistung übernimmt der Spezialist

Füge- & Verbindungstechnik

Mechanik

die Suche nach dem richtigen Verbindungselement. Hierfür nutzt Böllhoff FEM-Analysen und andere Berechnungstools und verfügt über ein eigenes Versuchslabor inklusive Prüffeld, um beispielsweise Vibrationsprüfungen durchzuführen. Andere Methoden wie Tear-DownAnalysen, CAE-Anwendungen und die Nutzung von mobilen Prüfgeräten gehören ebenfalls zum Service des Experten für Verbindungstechnik.

Umfangreicher Test an Kompressoren von Boge Um die Prozesse und Produkte beim Hersteller für Kompressoren und Druckluftsysteme zu optimieren, führte Böllhoff zunächst eine umfangreiche Ist-Analyse durch.

In einer Begehung vor Ort begutachtete der Lösungsanbieter für Verbindungstechnik die Schraub- und Montageprozesse in der Fertigung des Druckluftexperten.

Auf diese Weise wurden in den vergangenen Jahre unterschiedliche Projekte realisiert: So ist beispielsweise der Schnellverschluss DST in zwei Kompressormodellen verbaut. Er soll Montageprozesse für Servicetechniker erleichtern und Montagefehler ausschließen. Der Schnellverschluss basiert auf der Snap-Technology. Ähnlich wie beim Türschloss rastet der Verschluss ein. Bleche unterschiedlicher Stärken lassen sich damit rüttel- und vibrationssicher verbinden, ohne miteinander verschraubt werden zu müssen.

Damit gelangen Techniker im Servicefall zu Wartungszwecken schnell an die inneren Bauteile einer Maschine – selbst in schwer zugänglichen Bereichen. Dabei kann die DST-Verbindung auch Blindnietmuttern oder Zentrierstifte sowie Schrauben und Muttern in zahlreichen Modellen von Boge ersetzen.

Kostenvorteile nutzen und Prozesssicherheit erhöhen „Wir haben den Anspruch, unsere Technologie stets auf dem aktuellen Stand zu halten, was durch die Zusammenarbeit mit Böllhoff optimal gelingt“, sagt Olaf Hoppe, Geschäftsführer von Boge. „Dabei setzen wir kontinuierlich Optimierungen um und entwickeln uns weiter, um unsere Technologieführerschaft auszubauen.“ Darüber hinaus setzt der Druckluftexperte auf Prozesssicherheit und ist an Lösungen interessiert, die eine fehlerhafte Montage verhindern. So werden Servicearbeiten mit den geeigneten Verbindungselemente vereinfachen.

Ein konkretes Beispiel dafür ist der Einsatz von Flanschschrauben. Diese Schrauben haben unter dem Kopf eine erweiterte Oberfläche, die eine gleichmäßige Druckverteilung ermöglicht. So entsteht eine sichere Verbindung.

Aufgrund des Flansches sind keine Unterlegscheiben nötig – ein großer Vorteil gegenüber einer herkömmlichen Schraubverbindung mit Schraube, Mutter und Unterlegscheibe. Dabei sparen Flanschschrauben nicht nur Kosten, sondern erhöhen auch die Sicherheit im Montageprozess: Ein versehentliches Vergessen der Unterlegscheiben kann ausgeschlossen werden.

Die Produktion wird über Kanban gesteuert, damit werden Schrauben und andere Verbindungselemente automatisch nachbestellt. Benötigte Komponenten werden damit zur richtigen Zeit in der richtigen Menge bereitgestellt. „Es wäre ja fatal, wenn bei Boge die Produktion stillsteht, weil einfache Sechskantschrauben fehlen“, betont Daniel Tovar Escolar. (jup) konstruktionspraxis 4 | 2024

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Füge- & Verbindungstechnik Mechanik

KLEBEBAND

Hochtemperatur Klebeband bis zu 260 °C

SCHRAUBE

KLEBSTOFFE

Bild: Asmetec GmbH

Die Asmetec GmbH bietet hochtemperaturfeste Klebebänder auf Polyimidbasis, die insbesondere zum Schutz von Kontakten in

Lötbädern verwendet werden.

Das Polyimid-Klebeband, auch Kapton-Band genannt, hat eine sehr hohe Reißfestigkeit, lässt sich rückstandslos abziehen und hält Temperaturen bis zu 260 °C stand.

Es hat eine wärmehärtende Spezial-Silikon-Klebeschicht, und ist somit ein schwer entflammbares, strahlen- und chemikalienbeständiges Klebeband.

Das Klebeband gibt es in drei Ausführungen: Das Metotape K-60 ist in einer Breite von 8 bis 400 mm erhältlich und hat eine Rollenlänge von 33 m.

Das Metotape K-90 hat eine Breite von 6 bis

500 mm und hat auch hier eine Rollenlänge von 33 m. Das Polyimid-Klebeband Metotape K-110 gibt es in einer Breite von 6 bis 300 mm. Die Rollenlänge beträgt 33 m.

Die Klebebänder haben eine Gesamtdicke von jeweils 60, 90 oder 110 µm. Unverarbeitet sind alle drei Ausführungen 12 Monate nach Eingang beim Kunden im Originalkarton bei 50 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und ca. 20 °C Lagertemperatur lagerfähig.

Zudem sind diese Bänder auch als doppelseitige Klebebänder mit einem oder zwei Schutzlayern sowie mit Acrylkleber lieferbar.

Eine weitere Version sind unsere antistatischen ESD-Klebebänder, Serie EKPT. www.asmetec.de

Bossard bietet mit der Ecosyn SEF eine betriebssichere Kontaktverschraubung. Sie vereint eine selbstsichernde Mutter mit einer integrierten Spannscheibe und großer Auflagefläche. Ecosyn SEF ist ein multifunktionales Verbindungselement für die sichere Verschraubung von elektrisch leitenden Kontakten, insbesondere im Hochspannungsbereich. Aber auch für rein mechanische Verbindungen ist sie geeignet. Bei anliegenden Vibrationen oder äußeren Belastungen auf die Klemmstelle bewährt sich das Spezialgewinde gegen ein Lösen der Kontaktverschraubungen. www.bossard.com

VIP Industrieklebstoffe hat den Power Weld MMA-Klebstoff speziell entwickelt, um unter anderem die Anforderungen von Metallbauanwendungen zu erfüllen. Power Weld härtet schnell aus und spart damit wertvolle Zeit, da er blitzschnell aushärtet und eine schnelle Handhabung ermöglicht. Das bedeutet weniger Wartezeit und schnellere Ergebnisse. Egal ob Aluminium, Stahl oder andere Metalle – Power Weld haftet auf einer Vielzahl von Oberflächen. Das bedeutet eine starke und dauerhafte Verbindung für Konstruktionen. Zudem ist er widerstandsfähig: Von extremen Temperaturen bis hin zu widrigen Witterungsbedingungen – Power Weld ist gegenüber verschiedenen Umweltbedingungen beständig. Er lässt sich vielseitig ein-

Bild: VIP Industrieklebstoffe

Klebstoff für Metallbauer

Multifunktionales Verbindungselement

setzen: Ob im Innen- oder Außenbereich, für strukturelle Anwendungen oder Oberflächenverklebung – er bietet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten und ist für Metallbauanwendungen geeignet. www.vip-industrial-adhesives.com

KALIBRIERUNG

Prüfsysteme zur Reibwertmessung an Schraubverbindungen

Bild: Kistler

Kistler Remscheid ist ab sofort auch für rückführbare Vor-Ort-Kalibrierungen von Prüfsystemen für die Reibwertmessung akkreditiert. Die Komplexität von Schraubverbindungen steigt kontinuierlich: Durch neue Anwendungsbereiche wie Windräder oder Elektromobilität nimmt die Vielfalt an Oberflächen und Beschichtungen zu und auch die Verschraubungen selbst werden komplexer.

So kommen bei Windkraftanlagen beispielsweise hochfeste, vorspannbare Schrauben-Garnituren zum Einsatz, für die eine lückenlose Rückverfolgbarkeit der Produktionsgeschichte sowie spezielle Werkstoffkontrollen und Testverfahren verlangt werden. Analysesysteme helfen hier,

die Auswirkungen unterschiedlicher Schraubenformen, Materialien, Schmierstoffe und weiterer Faktoren zu untersuchen

sowie deren Einflüsse auf Reibwerte festzustellen und zu dokumentieren. Zahlreiche Normen wie beispielsweise die IATF16949 aus der Automobilindustrie fordern ausschließlich rückführbare Kalibrierungen. Die Deutsche Akkreditierungsstelle DAkkS vergibt Akkreditierungen für permanente Kalibrierlabore, für mobile Labore oder für die Vor-OrtKalibrierung. Die aktuelle Erweiterung des Akkreditierungsumfangs für VorOrt-Kalibrierungen ermöglicht es Kistler, in der Messgröße Drehmoment auch Prüfsysteme für Reibwertprüfungen an Schraubverbindungen bis 60 kN·m rückführbar zu kalibrieren. www.kistler.com

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Mechanik

Konstruktionsbauteile

ASSISTENZSYSTEM

Smarte Unterstützung

bei manuellen Prozessen

Bild: Krieg Industriegeräte GmbH & Co. KG

Das kamerabasierte Assistenzsystem „Der Schlaue Klaus“ unterstützt manuelle Arbeitsprozesse. In Kombination mit einem ergonomischen Arbeitsplatz werden so maximale Produktivität, Effizienz und Flexibilität erreicht.

Das Assistenzsystem „Der schlaue Klaus“ ermöglicht das effiziente Arbeiten durch digitale Arbeitsanweisungen an den Werker.

H

ohe Vorratshaltung, instabile Lieferketten und Fachkräftemangel: Von diesen aktuellen Problemen sind viele Unternehmen betroffen. Sie führen zu Ressourcenengpässen, Kettenreaktionen und hohen Kosten. Mitarbeiter werden mit zusätzlicher Arbeitsbelastung konfrontiert, was sowohl die Arbeits- als auch die Produktqualität vermindert. Um Abhilfe zu schaffen, hat sich der Arbeitsplatzspezialist Krieg mit den Softwareexperten von Optimum Datamanagement Solutions zusammengetan.

Das Ergebnis: das Werkerassistenzsystem names „Der Schlaue Klaus“. „Wir wollten ein richtig cleveres Assistenzsystem machen, das die Komplexität jedes Unternehmens abbildet. Auf den Vornamen kamen wir, weil er positiv besetzt ist und an einen angenehmen Onkel, Vater oder Chef erinnert. Der Schlaue Klaus hat uns dann im Wort-

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rhythmus gefallen“, erklärt Wolfgang Mahanty, Geschäftsführer bei Optimum. Als Produktmanager in China baute er Fertigungen mit auf: „Wenn irgendwo auf der Welt ein Produkt aufschlug, das nicht in Ordnung war, lag das in meiner Verantwortung. Doch wo fängt der Fehler an und wo hört er auf, was ist der Fehler? Schon damals habe ich mir gewünscht, eine Kamera aufzuhängen, um die Produktion zu optimieren. Denn gefühlte und gemeinte Prozessqualität muss auch mit der Realität übereinstimmen.“ Die industrielle Bilderkennung bringt in der manuellen Produktion viele Vorteile mit sich. Das beginnt beim reduzierten Einarbeitungsaufwand für neue Mitarbeiter und Produkte; auch das Einlernen neuer oder geänderter Montageanleitungen ist einfacher. Davon profitieren Fertigungsstätten, die mit einer hohen Komplexität der Produkte oder immer kürzeren Lebenszyklen aufwarten. Vor

Konstruktionsbauteile

bei der Durchführung ihrer Aufgaben in Echtzeit unterstützt, das verbessert die Geschwindigkeit und Effizienz.

Das System bietet Anweisungen und Feedback, um Fehler zu vermeiden und die Qualität der Prozesse zu verbessern.

Ob das richtige Produkt an der richtigen Stelle auch richtig verbaut wurde, wird auf den Millimeter genau kontrolliert. Auch Teilschritte werden nachvollzogen, was gerade bei vielen Bauteilen, die ineinander verbaut sind, relevant ist – ebenso wie eine Endfunktionsprüfung. Die permanente Qualitätskontrolle erfüllt ihre Funktion: „Immer mehr Auftraggeber wollen einen Qualitätsnachweis, das Thema Rückverfolgbarkeit hat Gewicht. Die Nachvollziehbarkeit und die Dokumentation hat schon so manchen unserer Kunden in Reklamationsverfahren gerettet“, berichtet Mahanty. „Der Schlaue Klaus“ kann mit den ergonomischen Arbeitsplatzsystemen aus dem Hause Krieg verbunden werden. Insbesondere der Montagearbeitsplatz Ergosmart bietet sich für das effiziente Arbeiten mit digitalen Arbeitsanweisungen an. Er steigert die Effizienz durch optimale Best-Point-Greifräume: Die Materialbereitstellung erfolgt durch Behälter auf Boxenträgerschienen, die ohne Störung des Arbeitsraumes für eine bessere Erreichbarkeit der Materialien sorgen. Zudem kann das Assistenzsystem mit einem Pick-by-Light-System kombiniert werden.

Digitale Technologien machen Produktionsprozesse effizienter und flexibler. „Der Mehrwert liegt auf der Hand: Neben Prozessautomatisierung, -optimierung und -stabilität werden Qualität garantiert, Produktivität gesteigert und Kosten gesenkt. Der Schlaue Klaus ermöglicht es Unternehmen, die Komplexität durch steigende Kundenanforderungen und hohe Variantenvielfalt wirtschaftlich und in Spitzenqualität zu bewältigen“, sagt Becker. (jv)

allem aber auch die Mitarbeiter: „Jetzt übernimmt das System die Anleitung und gibt echte Hilfestellung. Weder Kollegen müssen gefragt noch Schritte nachtrainiert werden. Wir nehmen den Menschen ein großes Stück an Stress und Verantwortung, das entlastet alle Beteiligten.

Und jeder kann alles fertigen“, unterstreicht Mahanty. Das senkt Schulungskosten und Personalaufwand deutlich.

Gerade in der schnellen Einarbeitung neuer Mitarbeiter und neuer Produkte sieht auch Florian Becker, Geschäftsführer bei Krieg, einen großen Pluspunkt: „Das entlastet die Werker, weil diese nicht alle Versionen oder Varianten kennen müssen. Da nun jeder alles fertigen kann, macht das eine flexiblere Personalplanung möglich. Da die Mitarbeiter in Echtzeit vom System unterstützt werden, sinkt die Fehlerquote enorm. Unterm Strich sind motivierte Mitarbeiter und zufriedene Kunden das Resultat.“

Keine Programmierkenntnisse erforderlich „Der Schlaue Klaus“ ist modular aufgebaut und kann für jeden Anwendungsfall individuell konfiguriert werden.

Die digitalen Arbeitsanweisungen lassen sich einfach und ohne Programmierkenntnisse erstellen. Typische Anwendungsfälle sind beispielsweise die Wareneingangskontrolle, die automatische optische Identifikation, die manuelle Montage, die THT-Bestückung und die automatische optische Inspektion.

Vor Ort werden eine oder mehrere Kameras verwendet, um den Arbeitsbereich zu beobachten. Die Erkennungsweite beträgt bis zu 1 mm. Anleitungen erfolgen mittels Augmented Reality, die optische Kontrolle mit 2D-Kameras. Die erfassten Bilder werden von einer Bildverarbeitungs-Software analysiert und mit der eingestellten digitalen Arbeitsanweisung verglichen. Die Kamera prüft optische Merkmale gegen Referenzdaten. So können zum Beispiel Farben, Formen, Muster, Texte und Bar-/QR-Codes gelesen und mit dem Sollwert abgeglichen werden. „Der Schlaue Klaus“ erkennt den Arbeitsfortschritt und reagiert situationsabhängig. Der Werker bekommt am Bildschirm die Schritt-für-Schritt-Anleitung; erst nach der optischen Überprüfung jedes einzelnen Montageschrittes wird automatisch weitergeschaltet und der nächste Schritt angezeigt. Wird etwas vergessen oder falsch durchgeführt, meldet das System sofort den Fehler. Mitarbeiter werden

Mechanik

!

TIPP Viele weitere Informationen zum „Schlauen Klaus“ einschließlich umfangreichen Bildmaterials hält die Online-Version dieses Artikels für Sie bereit: https://voge.ly/vglYC09

ZITAT

„Jetzt übernimmt das System die Anleitung und gibt echte Hilfestellung. [...] das entlastet alle Beteiligten.“ Wolfgang Mahanty, Optimum

w w w.vogel-fachbuch.de

kremer-tec.de

Miriam riam Schleipen (Hrsg (Hrsg.))

Praxishandbuch

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2. Auflage 2020, 206 Seiten, 49,80 EUR ISBN 978-3-8343-3454-1

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Mechanik

Konstruktionsbauteile

ELASTOMER-DICHTUNGEN

Bild: OVE Plasmatec

So werden Dichtungen noch leistungsfähiger

Dichtungen, nach der Herstellung zu reinigen, zu behandeln oder sogar zu beschichten, erhöht ihre Leistungsfähigkeit nachweislich erheblich.

Elastomerdichtungen werden häufig nicht so verwendet, wie sie aus der Herstellung kommen. Dienstleister reinigen, behandeln und beschichten sie vor ihrem Einsatz, verbessern so Reibwerte oder reduzieren den Verschleiß.

E

lastomerbauteile beziehungsweise Dichtungen sind direkt nach der Herstellung nicht sauber.

Rückstände von Fertigungshilfsstoffen wie Öl, Fett und Trenn- oder Kühlmittel haften auf ihnen. Der erste Schritt der Nachbearbeitung ist somit immer ein Reinigungsprozess. Bis zu den Neunziger Jahren wurden Dichtungen noch ungewaschen eingesetzt. Selbst in Kraftfahrzeugen waren die technischen Systeme so ausgelegt, dass sie Schmutzpartikel verkrafteten.

Diese Situation hat sich geändert: Neue europäische Richtlinien und Verordnungen fordern geringere Emissionen sowie umweltschonendere Produktionsprozesse und treffen damit insbesondere die Automobilhersteller.

Motoren werden effizienter und durch Downsizing schrumpfen Bauteile und Toleranzen auf Minimalwerte.

Die Leistungsdichte dagegen wächst und mit ihr die Empfindlichkeit gegenüber Restschmutz.

Zeitgleich hielten Wasserbasislacke Einzug. Sie versprechen geringe Lösemittelemissionen, zeigen sich jedoch sehr empfänglich für Verunreinigungen durch sogenannte lackbenetzungsstörende Substanzen (LABS). Diese Substanzen verhindern eine gleichmäßige Benetzung der zu lackierenden Oberfläche und verursachen so trichterförmige Störstellen und Krater in der

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Lackschicht. Deshalb wird immer öfter LABS-Konformität gefordert. Während bei Metallen und vielen Kunststoffen durch intensive Reinigung die oberflächlich haftenden Fertigungshilfsmittel sicher entfernt werden können, schafft bei Elastomeren erst das Plasmaverfahren LABS-Konformität.

Desinfizierte und sterilisierte Bauteile waren meist der Pharma- und Medizintechnik vorbehalten – bis mit der Pandemie 2019 der Wunsch nach keimfreien Dichtungen auch in anderen industriellen Bereichen aufkam.

Hier sind kombinierte Prozesse gefragt, um Keimfreiheit mit technischer Sauberkeit, LABS-Freiheit oder anderen industriellen Sauberkeitsvorgaben zu verbinden.

Elastomere porentief reinigen Die Spezialisten von OVE Plasmatec aus Weil im Schönbuch sind seit Jahrzehnten Experten, wenn es um technische Sauberkeit geht. Ihr Spezialgebiet ist vor allem die porentiefe Reinigung von Elastomeren. Neben Verfahren zur Nassreinigung hat OVE die Plasmareinigung zur Erzeugung LABS-Konformer Oberflächen zu einem hochwirksamen Verfahren entwickelt: Im NiederdruckPlasmaverfahren wird unter Vakuum durch Energiezu-

Konstruktionsbauteile

Erst das Plasmaverfahren verschafft Elastomerbauteilen die LABS-Konformität.

Sind die Dichtungen gereinigt, entsprechen Sie in den allermeisten Fällen den geforderten Anwendungen. Je nach Anspruch kommt man mit der entsprechenden Reinigungsstufe zu den gewünschten Ergebnissen. Ein zuverlässiger Dienstleister legt dabei noch viel Wert auf den Versand, ein kundenspezifisches Labeling oder Justin-Time-Anlieferungen. Können Dienstleister zusätzlich Beschichtungen anbieten, zählen sie zu den Spitzenunternehmen. Beschichtungen können ganz gezielt einzelne Funktionen der Dichtungen verändern: beispielsweise Reibwerte senken und so die Montage erleichtern und in dynamischen Anwendungen die Laufleistung erhöhen. Sie können den Verschleiß reduzieren und so Standzeiten erhöhen. Neueste Beschichtungen können Dichtungen sogar leitfähig machen und unerwünschte elektrostatische Aufladung ableiten. (jv)

Bild: OVE Plasmatec

fuhr Sauerstoff angeregt. Bei diesem sogenannten Microblasting bilden sich Sauerstoffradikale (O) und Ozon (O3). Reaktive Rückstände von Fertigungshilfsstoffen wie Öl, Fett und Trenn- oder Kühlmittel oxidieren und werden als Gas (CO, CO2, H2O oder Stäube) extrahiert; verbliebene oberflächliche Fertigungshilfsmittel werden so entfernt und ungebundene Mischungsbestandteile wie Weichmacher aus den Elastomeren herausgelöst.

Funktionen gezielt verändern

Mechanik

FAKT

Elastomerbauteile, speziell Dichtungen, nach der Herstellung zu reinigen, zu behandeln oder sogar zu beschichten, erhöht ihre Leistungsfähigkeit nachweislich erheblich.

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Konstruktionsbauteile

SPIRALFEDERN

SIGNALLEUCHTEN

Bild: Hema Maschinen- und Apparateschutz GmbH

Spindeln und Wellen zuverlässig schützen

Um Spindeln und Wellen vor Beschädigungen zu bewahren, bietet Hema Maschinenund Apparateschutz die Duraspring Spiralfedern. Durch ihren Federmechanismus schützen sie z. B. zuverlässig die axialen Verfahrweg dynamisch bewegter Werkzeug-

maschinenspindeln. Hema verwendet für seine Spiralfedern hochwertigen Bandstahl unterschiedlicher Stärke, der durch mechanische Verformung in die Spiralform gebracht wird. Im Angebot sind zwei Ausführungen, in gebläutem oder rostfreiem Stahl.

Bei Anwendungen mit Kühlmitteln mit hohem Wasseranteil empfiehlt sich die rostfreie Variante. Duraspring Spiralfedern sind in unterschiedlichen Größen und entweder für horizontale oder vertikale Einbaulagen verfügbar. Vertikal eingebaute Federn können aus statischen Gründen für größere Auszugslängen ausgelegt werden. In der Standardversion sind die Spiralfedern mit Innendurchmessern bis 160 mm verfügbar. www.hema-group.com

LINEARROLLENFÜHRUNGEN

Präzise in der Kurve, zuverlässig auf der Geraden

stelle. Bei Ausführungen mit Nut sind die Passfedern im Lieferumfang enthalten. Gerade Linearführungsschienen gibt's zusätzlich auch ohne Nut und in drei Standardlängen von 500, 1.000 und 2.000 mm.

Bild: di-soric GmbH & Co. KG

Individuell und bedarfsgerecht bestellen

nenbeleuchtungen stehen in flacher (MB-N) sowie in halbrunder Bauform (MB-R) mit unterschiedlichen Längen Verfügung. Leistungsstarke und langlebige LEDs gewährleisten eine zuverlässige Ausleuchtung von Maschinenräumen. Bei beengten Einbauverhältnissen kommt die extrem flache Bauserie MB-N zum Zuge. Die robuste Variante mit Sicherheitsglas MB-NP trotzt hohen mechanischen Belastungen und vielen chemischen Substanzen. Wo zusätzlich Statusanzeigen erforderlich sind, kommt die Maschinen- und Signalbeleuchtung MB-RGBW zum Einsatz: Sie leuchtet den Maschinenraum aus, kann Farben wiedergeben und dient zusätzlich als Signalgeber. www.di-soric.com

www.mbo-osswald.de

www.norelem.de

Kompakt, lichtstark, industrietauglich

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HÜLSEN

Der Anbieter für Verbindungstechnik MBO Oßwald hat mit dem Hülsen-Konfigurator ein neues Online-Tool entwickelt, mit dem Hülsen individuell, präzise und bedarfsgerecht gestaltet werden können. Hülsen sind unverzichtbar, um exakte Abstände in komplexen Konstruktionen zu gewährleisten; sie sind auch als Distanzhülsen, Distanzringe, Distanzrohre, Buchsen oder Abstandsbuchsen bekannt. Der Hülsen-Konfigurator bietet eine intuitiv bedienbare, benutzerfreundliche Plattform, die es ermöglicht, Hülsen nach individuellen Spezifikationen anzupassen und zu bestellen. Das Kernstück dieses digitalen Werkzeugs ist seine Transparenz: Nutzer erhalten Informationen über jedes Merkmal der Hülse, einschließlich Produktdetails, 3D-Modell, technische Zeichnungen, Prüfbescheinigungen, die Option für Expressfertigung sowie dynamische Preisangaben. Anwender können aus vielen Merkmalen wählen, z. B. Material, Oberflächenbeschaffenheit, Schaft-Durchmesser, Länge, Bund und Wandstärke. Hannover Messe 2024: Halle 4, Stand C51

MASCHINEN- UND SIGNALBELEUCHTUNG

Das Unternehmen Di-Soric bietet kompakte industrietaugliche Maschinen- und Signalbeleuchtungen sowie Ein- bzw. Multisegment-Signalleuchten in Schutzart IP67. Mit integrierter IO-Link-Schnittstelle sind diese schnell und einfach konfigurierbar. Maschi-

IPF erweitert sein Produktportfolio an LEDSignalleuchten durch die beiden Varianten EZ500320 und EZ500330 für 24 V DC mit akustischen Signalgebern. Die EZ500320 hat insgesamt drei Leuchtsegmente in den Farben Rot, Gelb und Grün. Die LED-Signalleuchte EZ500330 verfügt über vier Segmente mit den Farben Rot, Gelb, Grün und Blau.

Beide Signalleuchten integrieren außerdem einen akustischen Signalgeber (95 db). Somit können die Neuheiten rundum gut sichtbar als auch hörbar verschiedene Anlagen- sowie Maschinenzustände anzeigen. www.ipf.de

Bild: Norelem

Norelem bietet jetzt auch Linearrollenführungen an, aufgeteilt in vier Produktfamilien. Zu den angebotenen Linearrollenführungen gehören gerade und gebogene Linearführungsschienen aus blankem, gehärtetem Stahl sowie zwei Varianten der passenden Rollenführungswagen. Die Linearrollenführungen gibt es in zwei Baugrößen, die sich in den Höhen- und Breitenmaßen der Linearführungsschienen unterscheiden. Die Linearführungsschienen werden mit und ohne Nut angeboten. Bei der Variante mit zweiseitiger Nut können Schienen mittels einer versenkten Passfeder einfach zusammengesetzt werden. Das genaue Ausrichten mittels Passfeder ermöglicht das vereinfachte Überfahren der Stoß-

Rundum sichtbar und hörbar Bild: ipf electronic GmbH

Mechanik

Konstruktionsbauteile

Mechanik

STELLFÜSSE

Reinigungsoptimierter Niveauausgleich Wo strenge hygienische Standards gelten, sind entsprechend optimierte Bauelemente der Standard. Das beginnt bereits bei den Stellfüßen. Die Oberflächengüte der Edelstahl-Elemente der Reihe Hygienic Design von Ganter, ihre Konstruktionsweise mit Ablaufschrägen sowie Dichtungen und die daraus resultierende Totraumfreiheit erleichtert die Reinigung. Das spart Reinigungsmedien, Zeit und Energie. Den Anfang machte

der Edelstahl-Stellfuß GN 20 mit gedrehtem Fußteller, stoffschlüssig vulkanisierter Bodenauflage und Spindel-Dichtungen. Mit Befestigungsbohrungen ausgeführt, entspricht der Stellfuß den Richtlinien der EHEDG, dem 3-A Sanitary Standard und den DGUV-Prüfgrundsätzen. Das Brudermodell GN 19 ist für geringere Lasten konzipiert, bildet bis auf die Bodenbefestigung das gleiche Leistungsspektrum ab und ist ebenfalls

mit dem 3-A Sanitary Standard und den DGUV-Prüfgrundsätzen konform. Neu hinzu kommen die beiden Stellfüße GN 17 und GN 18 – sie entsprechen nicht den strengen Ganter-Vorgaben des Hygienic Design, verfügen aber dennoch über Werkstoffe mit FDA-Konformität, bzw. erfüllen die Vorgaben der EU 1935-2004. Hannover Messe 2024: Halle 6, Stand E22 www.ganternorm.com

RUNDROHRSYSTEM

Ideal für Shopfloor-Lösungen

STANDARDFEDERN

DU BRAUCHST ES. Bild: Bosch Rexroth

WIR HABEN ES.

Mit dem weiterentwickelten Rundrohrsystem Eco Shape von Bosch Rexroth planen und bauen Anwendende Shopfloor-Lösungen jetzt noch schneller. Damit lassen sich selbst Anwendungen mit starker dynamischer Belastung mit noch weniger Komponenten kostengünstig realisieren. Das bewährte Aluminium-Rundrohrsystem bietet volle Kompatibilität mit den bestehenden Komponenten aus dem Aluminiumprofil-Baukasten. Neue Zusatzkomponenten erweitern die Anwendungsmöglichkeiten. Damit ist EcoShape branchenübergreifend für alle Einsatzgebiete interessant, bei denen Material fließt oder montiert wird. Die durchgehende ESD-Leitfähigkeit ermöglicht auch den Einsatz in der Elektronikindustrie. Die kostenfreie Planungssoftware MTpro verkürzt das Engineering unter anderem durch schnell anpassbare Modelle. Hannover Messe 2024: Halle 6, Stand D26 www.boschrexroth.com

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Mechanik

Fluidtechnik

HOCHGESCHWINDIGKEITSPRESSE

Effiziente Presse mit

Energierückgewinnung Der Zulieferer Moog und ein Maschinenhersteller haben eine Hochgeschwindigkeitspresse mit Energierückgewinnung entwickelt.

Bild: Moog

Statt 300 kW muss das Stromnetz nur noch 30 kW liefern die Speichermodule federn die Spitzenlasten ab.

M

oog hat gemeinsam mit einem Hersteller von Metallbearbeitungspressen die erste elektrohydrostatische Hochgeschwindigkeitspresse entwickelt, die Energie aus der Dekompression des Pressvorgangs zurückgewinnt. Die innovative Technologie regelt den Energieverbrauch über ein Moog-

ZITAT

„Mit dieser Technologie konnte Moog – ganz ohne Qualitätseinbußen – den Energieverbrauch der Antriebssysteme um rund 50 Prozent zur Vorgängerpresse senken.“ Franco Talpone, Senior-Application-Engineer bei Moog

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DE2020-Energiemanagementsystem, um die aus dem Netz entnommene Leistung auf einem konstanten Standardlastniveau zu halten.

Ursprünglich hatte der Maschinenhersteller für seine Metallpresse eine Hydraulikpumpe mit variabler Geschwindigkeit und Servoantrieben verwendet, wobei jeder Zyklus zwei Lastspitzen aufwies: eine Energiespitze für die Beschleunigung und eine für die Verzögerung der Bewegung. In jedem Zyklus legt das Bedienpersonal Metall in die Maschine ein; das Werkstück wird gepresst, stabilisiert und dann entnommen. Einige Pressen-Hersteller gewinnen zumindest Bremsenergie zurück und verwenden sie wieder, doch dieses Unternehmen hatte mehr im Sinn: Es wandte sich an Moog mit dem Ziel, die maximal mögliche Energie aus dem Pressvorgang zurückzugewinnen und somit neue Standards in Sachen Energieeffizienz zu setzen.

Bei der Entwicklung der neuen, elektrohydraulischen Hochgeschwindigkeitspresse ersetzte der Maschinenhersteller die Hydraulikpumpen des Vorgängermodells durch die besonders effiziente, elektrohydrostatische

Fluidtechnik Mechanik

News aus Konstruktion und Entwicklung

Pumpeneinheit (EPU) von Moog, die über Servoantriebe gesteuert wird. Das Energiemanagementsystem DE2020, ebenfalls von Moog, regelt dabei die Energiezufuhr. Vor der ersten Inbetriebnahme und während der Maschinenzyklen lädt das Energiemanagementsystem die Energiespeichermodule mit einem optimierten Stromniveau und versorgt die Maschine mit Leistung.

Moog hat die Speichermodule so entwickelt, dass sie den eigentlichen Energieaustausch übernehmen, Lastspitzen abfedern und sich Energieverluste lediglich auf die Mechanik der Maschine beschränken. Anstelle des Stromnetzes erzeugen die Module nun die Energiespitzen, um den Druck in der Maschine aufzubauen und die Bewegung innerhalb des Zyklus zu leisten. Durch Rekuperation werden die Module wieder aufgeladen, wenn die Maschine abbremst und druckentlastet wird. „Der DE2020 liefert nur die Energie, die unbedingt notwendig ist, damit die Maschine die geforderte Arbeit verrichten kann, wobei sich dieser Energieverbrauch letztlich nicht vermeiden lässt“, so Franco Talpone, Senior Application Engineer bei Moog. „Das bedeutet, dass aus dem Stromnetz gleichmäßig Energie entnommen wird, also eine konstante Last ohne Spitzen. Daher muss der Stromanschluss nicht mehr für eine Spitzenlast ausgelegt sein, wie es früher der Fall war.“ Er bilanziert: „Mit dieser Technologie konnte Moog – ganz ohne Qualitätseinbußen – den Energieverbrauch der Antriebssysteme um rund 50 Prozent zur Vorgängerpresse senken, ein wirklich großer Fortschritt.“ Die Lösung ermöglich deutliche Kosteneinsparungen, welche die Investition in relativ kurzer Zeit amortisieren.

Mit der Energiemanagementlösung benötigt die neue Pressengeneration im Durchschnitt nur 20 Prozent der Energie einer konventionellen Presse. Darüber hinaus, zum Beispiel bei gegebenen Anschlusswerten, können nun mehrere elektrohydrostatische Hochgeschwindigkeitsmaschinen über dasselbe Stromnetz betrieben werden, da keine Energiespitzen abzudecken sind.

Bei der Entwicklung der neuen Metallbearbeitungsmaschine setzte das Moog-Team elektrohydrostatische Pumpeneinheiten (EPU), Servoantriebe, das Energiemanagementsystem DE2020, die Zwischenkreisdrossel DF2020 und hocheffiziente Energiespeichermodule auf Kondensatorbasis (ESU-C) ein. Mit dieser modularen Plug-and-Play-Lösung wird hohe Effizienz erreicht, der Leistungsverlust auf das unvermeidbare Minimum reduziert und der Platzbedarf für die Versorgungselektronik verringert.

Für den Erfolg war nicht nur die Technologie entscheidend. „Bei Moog pflegen wir enge Kundenbeziehungen, wodurch wir unsere Lösungen an die sehr spezifischen Anforderungen jeder Anwendung anpassen können“, berichtet Talpone. Das hier verwendete Prinzip für Energieeinsparungen und verringerten Spitzenlasten lasse sich auf elektromechanische Pressen und andere Maschinen mit elektrohydraulischer oder sogar klassischer Hydraulik übertragen. (dm) konstruktionspraxis 4 | 2024

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Bild: Moog

Das Energiemanagementmodul DE2020 regelt die Energieversorgung.

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ist eine Marke der

SERVICE IM FOKUS

SERIENTÄTER Besuchen Sie uns: am 10.–14.06.2024 in Halle 8.0, Stand E61

Wir gestehen, COG trägt die Verantwortung für viele serienmäßige Erfolge unserer Kunden. Von der Idee über die Mischungsentwicklung bis zur Produktion kundenspezifischer Elastomerlösungen und Assembling.

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Mechanik

Fluidtechnik

Bild: Bürkert Fluid Control Systems

Kontinuierliche, wartungsfreie Durchflussmessung: Der Sensor arbeitet nach dem patentierten SAW-Verfahren.

LEBENSMITTELPRODUKTION

Reinstwasser-Durchfluss hygienisch messen

Warum die Molkerei Hainichen-Freiberg in der Milchpulverproduktion für Babynahrung Flowave-Sensoren von Bürkert einsetzt.

VERFASST VON

Roland Englmann Account-Manager Nahrungs- und Genussmittel Bürkert Fluid Control Systems

Martin Schramm Produktexperte Sensorik/ SAW-Technologie Bürkert Fluid Control Systems

D

ie Lebensmittelindustrie stellt bei Durchflussmessern hohe Anforderungen an Genauigkeit, Zuverlässigkeit, Reproduzierbarkeit und Hygiene. Durchflussmesser, die nach dem patentierten SAWVerfahren arbeiten, bieten hier interessante Möglichkeiten: Sie genügen nicht nur höchsten Hygieneansprüchen, sondern können neben Durchfluss und Konzentration zusätzliche Messwerte liefern, wie die Medientemperatur, und sogar Verunreinigungen erkennen. Zudem arbeiten sie wartungsfrei, was die Betriebskosten reduzieren kann. Da sie unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit funktionieren, eignen sie sich auch für Reinstwasser. Gerade der letzte Punkt war bei der Anwendung in einer Molkerei ein wichtiges Auswahlkriterium.

66 konstruktionspraxis 4 | 2024

Die Molkerei Hainichen-Freiberg gehört zur Unternehmensgruppe Ehrmann und Käserei Champignon.

Das sächsische Unternehmen mit Sitz in Freiberg verarbeitet pro Jahr rund 150 Millionen Kilogramm Rohmilch. Auf modernen Produktionsanlagen entstehen daraus circa 50.000 Tonnen Joghurt und Desserts sowie 9.000 Tonnen Käse. Zudem werden in der sogenannten Trocknung rund 9.000 Tonnen Milchpulver für Babynahrung hergestellt.

Reinstwasser in der Trocknung Die Produktionslinien im Trocknungsbereich wurden 2018 nach der Inbetriebnahme einer neuen UmkehrOsmoseanlage im Standby-Betrieb komplett auf Reinst-

Fluidtechnik

Mechanik

INFO

INNOVAT IO N IN MIN IATU RE

Wie funktioniert die Technik im Flowave?

FLUID CONTROL FÜR JEDEN ANTRIEB

Die Surface-Acoustic-Wave-Technologie (SAW) nutzt für die Durchflussmessung eine Wellenausbreitung, wie sie bei seismischen Aktivitäten (zum Beispiel Erdbeben) auftritt. Der Hauptteil des Sensors besteht aus einem Messrohr, auf dessen Oberfläche Interdigitalwandler angeordnet sind, die elektrisch angeregt die Wellenausbreitung starten. Die Flowave-Technologie funktioniert mit vier Interdigitalwandlern, die jeweils als Sender und Empfänger operieren können. Ist einer als Sender aktiv, arbeiten die beiden am weitesten entfernten als Empfänger. Die an der Rohroberfläche generierten Oberflächenwellen koppeln auch in die Flüssigkeit aus. Der Auskopplungswinkel ist abhängig von der Flüssigkeit beziehungsweise der Geschwindigkeit der sich in ihr ausbreitenden Welle. Auf der anderen Seite des Messrohrs koppeln die Wellen wieder in das Messrohr ein und laufen zum nächsten Interdigitalwandler. So führt die Anregung jedes Interdigitalwandlers zu einer Folge von Empfangssignalen an zwei anderen. Zwei Interdigitalwandler senden in Durchflussrichtung, zwei dazu entgegengesetzt. Der Volumendurchfluss ist proportional zur Zeitdifferenz der Dauer der Wellenausbreitung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung. Besonders bemerkenswert ist dabei, dass Messwerte ermittelt werden können, die sich aus einmaligem bis mehrmaligem Durchlaufen der Flüssigkeit sowie dem Vergleich aller Empfangssignale ergeben. Mit der entsprechenden mathematischen Auswertung liefern sie vielfältige Informationen über das Fluid.

wasser umgestellt. Danilo Beer, Teamleiter und stellvertretender Produktionsleiter der Trocknung bei Hainichen-Freiberg berichtet: „Das demineralisierte Wasser hat eine sehr geringe Leitfähigkeit von unter 5 µs/cm.

Die bisher von uns in der Produktionslinie eingesetzten magnetisch-induktiven Durchflussmesser waren dafür nicht mehr geeignet. Daher machten wir uns auf die Suche nach einem hygienischen Durchflusssensor, der auch ohne Leitfähigkeit misst.“ Die Freiberger wurden beim Fluidikspezialisten Bürkert Fluid Control Systems fündig. Die Wahl fiel auf den Flowave-Durchflussmesser.

Dieser Sensor arbeitet nach dem patentierten SAW-Verfahren (Surface Acoustic Waves, vgl. Kastentext) und eignet sich für unterschiedliche Medien, unabhängig von der elektrischen Leitfähigkeit, also für Reinstwasser ebenso wie für Molke oder Milch.

LEISTUNGSFÄHIGE E-MOBILITÄT BENÖTIGT EXZELLENTES FLUID-MANAGEMENT LEE Mikrofluidik-Komponenten garantieren maximale Zuverlässigkeit und Performance für Ihre Anwendungen in Kühlung, Schmierung, Bremsen, Batterie und Fahrwerk. Jedes Bauteil wird im Rahmen eines branchenführenden Qualitätsmanagementsystems (QMS) hergestellt und anschließend einer 100 % Abnahmeprüfung unterzogen. Erfahren Sie, wie die Technik von The Lee Company Ihnen helfen kann, Ihre Herausforderungen bei der Flüssigkeitssteuerung zu lösen.

Vorteile des SAW-Messprinzips Das Messprinzip hat weitere Vorteile: So gibt es keinerlei Einbauten oder Verengungen im Messrohr und damit auch keine Toträume. Das Messrohr verhält sich genauso wie ein gerades Stück der Rohrleitung, es kann sich also nichts festsetzen. „Unseren hohen Hygieneanforderungen bei der Milchpulverproduktion kommt das natürlich sehr gelegen“, ergänzt Danilo Beer. Zudem wird ohne jeden Kontakt zwischen Sensorelementen und Medium gemessen. Es entstehen also weder Fluideinwirkungen auf die Sensorelemente noch sind Verunreinigungen des Mediums durch diese möglich. Das ist konstruktionspraxis 4 | 2024

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Mechanik

Fluidtechnik

Bild: Bürkert Fluid Control Systems

beliebig, so dass sich das Display gut lesbar justieren lässt und der Durchflussmesser bei der Inbetriebnahme für die Konfiguration gut zugänglich ist. Im laufenden Betrieb verbraucht der Durchflussmesser weniger Energie als beispielsweise Coriolis-Durchflussmesser, die obendrein meist auch größer und schwerer gebaut sind.

Außerdem sind keine Wartungsarbeiten notwendig, was die Betriebskosten weiter reduziert.

Durchflussmessung am Speisesystem für den Sprühturm

hygienisch und erleichtert die Reinigung (Hygienic Design). Da sich das Messrohr strömungstechnisch nicht von jedem anderen geraden Rohrstück der Anlage unterscheidet, gibt es auch keinen Druckabfall. Die Messung funktioniert bei stehenden Flüssigkeiten ebenso wie bei schneller Strömung oder Medienwechseln.

Hinzu kommt das geringe Gewicht der SAW-Durchflussmesser. Die in der Trocknung eingesetzten Flowaves mit einer Nennweite von 50 mm wiegen lediglich rund 3,5 Kilogramm und können leicht von einer Person montiert oder ausgetauscht werden. Die Einbaulage ist

Diverse Medien messen mit einem Sensor Insgesamt sind in der Trocknung heute acht dieser SAWDurchflussmesser im Einsatz. Sie messen während des Standby-Betriebs Reinstwasser. Wenn die Produktion läuft, messen sie auch andere Medien. Drei Durchflussmesser sind vor den sogenannten Eindampfern installiert. „Die Durchflussmengen sind hier beachtlich“, ergänzt Danilo Beer, „sie liegen bei 20.000 Liter pro Stunde.“ Beim anschließenden Erhitzungsprozess sind ebenfalls zwei Durchflussmesser im Einsatz, genauso wie an den Speisesystemen für den Sprühturm.

Gemeinsam mit den Fluidikexperten ließen sich auch besondere Herausforderungen meistern. Danilo Beer erinnert sich: „An einer Stelle im Produktionsprozess müssen wir den Durchfluss bei einem Trockenanteil von 60 Prozent messen. Das ist beim SAW-Verfahren prinzipbedingt nicht möglich. Eine entsprechende Lösung ließ sich dennoch recht einfach realisieren.“ Im Standby misst der Flowave den Reinstwasserdurchfluss. Wird in der Produktionsphase aufs Medium geschaltet, erkennt er das und gibt ein Signal an den ebenfalls hier eingesetzten magnetisch-induktiven Durchflussmesser aus, der dann die Messung übernimmt. „Auch Softwareanpassungen, die sich bei der Inbetriebnahme als notwendig erwiesen, haben die Fluidikexperten zügig umgesetzt“, berichtet Danilo Beer erfreut.

Bild: Bürkert Fluid Control Systems

Genau und zukunftssicher

„Das demineralisierte VE-Wasser hat nur eine sehr geringe Leitfähigkeit von unter 5 µs/cm. Die bisher von uns in der Produktionslinie eingesetzten magnetischinduktiven Durchflussmesser waren dafür nicht geeignet.“ Danilo Beer, Teamleiter und stv. Produktionsleiter Trocknung bei Hainichen-Freiberg

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Mittlerweile haben sich die SAW-Durchflussmesser im praktischen Einsatz bewährt und durch ihre Zuverlässigkeit überzeugt. Sie messen den Volumendurchfluss mit einer Genauigkeit von ±0,4 Prozent des Messwerts. Die Temperatur wird gleichzeitig mit einer Genauigkeit von ≤1 °C gemessen. Der Temperaturbereich von –20 bis 140 °C ist so ausgelegt, dass sowohl CIP- als auch SIP-Reinigungsverfahren durchgeführt werden können. Typische Anwendungsbereiche gibt es daher viele, nicht nur in der Nahrungsmittelindustrie.

Die Geräte bieten wahlweise digitale Schnittstellen (über M12-Stecker) oder sind alternativ mit analoger 4...20 mA-Schnittstelle erhältlich. Ausführungen mit digitaler Datenanzeige vor Ort sind ebenso verfügbar wie eine Flowave-L-Ausführung mit Atex-Zulassung für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, wie zum Beispiel bei Messungen mit Alkohol oder ätherischen Ölen.

Den Durchflussmesser gibt es für große Nennweiten bis DN 80 – bei nur maximal sechs Kilogramm Eigengewicht gegenüber vergleichbaren Sensoren, die bis zu 240 Kilogramm auf die Waage bringen. Auch kleine Nennweiten bis DN 8 sind als Standard-Variante zum Beispiel für Pharma- und Kosmetikanwendungen verfügbar. Der Ein- und Ausbau sowie die Nachkalibrierung, soweit diese gefordert wird, kann eine Person alleine erledigen. (dm)

Fluidtechnik

KOMPRESSOREN

FÜLLSTANDSREGLER

Ölfreie Druckluft der Klasse 0

Einfach zu konfigurieren und bedienen

Der Kompressor Low Pressure Turbo 150 (LPT) von Boge liefert für Betriebsdrücke von zwei bis vier bar besonders effizient Druckluft. Jedes Bauteil wurde für seinen Einsatzzweck angepasst. Die technische Abstimmung von Permanentmagnetmotor, luftgelagerter Antriebswelle und zweistufigem Verdichtersystem sorgt für einen hohen Wirkungsgrad. Ein Frequenzumrichter passt den Kompressor dem Druckluftbedarf anforderungsgerecht an. Die intelligente Steuerung Focus 2.0 verbessert den Energieverbrauch und die Auslastung. Der gesamte Verdichtungsvorgang erfolgt ohne Öl. Mit einer luftgelagerten Motorwelle und dem Verzicht auf Schmierung stellt LPT 150 ölfreie Druckluft der Klasse 0 sicher. Durch seine kompakte Bauweise benötigt der Kompressor wenig Platz. Er ist mit einem Schalldruckpegel von bis zu 73 dB(A) leiser als ölfrei verdichtende Schraubenkompressorvarianten.

Bild: Emerson

Emerson hat die nächste Generation des Rosemount-3490-Controllers für Füllstandsund Durchflussmessungen vorgestellt, der dazu beitragen soll, die Komplexität zu verringern, Prozesse zu optimieren und die Nachhaltigkeit zu verbessern. Er wurde benutzerfreundlich konzipiert und bietet Regelfunktionen für 4 bis 20 mA oder HARTkompatible Messumformer; und damit eignet er sich für Wasser-, Abwasser- und Prozessindustrieanwendungen. Der Rosemount 3490 ist ein Regler mit einem einfach zu programmierenden Konfigurationsassistenten, der Anwender bei der Einrichtung des Reglers unterstützt und laut Hersteller die Komplexität und den Zeitaufwand dieses Verfahrens verringert. Zusätzlich verfügt der

Regler über eine intuitive grafische Benutzeroberfläche mit einer übersichtlichen Menüstruktur und einem hintergrundbeleuchteten 4,3-Zoll-LCD-Farbdisplay. Hannover Messe 2024: Halle 11, Stand C20 www.emerson.com

FÜLLSTANDSENSOR

Unkomplizierte Messung von Füllständen

EBE Sensors + Motion stellt ein Evaluationskit für Füllstandssensoren vor. Ziel ist es, Anwendern ohne tiefgreifende technische Kenntnisse die Möglichkeit zu geben, unkompliziert valide Messergebnisse zu erzielen. Das Herzstück des Kits ist eine Software,

www.ebe.de

ZANGENBREMSE

Prinzip „Aktion gleich Reaktion“

SCHRAUBENGEBLÄSE

Kleine Volumenströme – geringe Energiekosten

Lösen der Bremse erfolgt über die Rückstellfedern im Betätigungselement und/oder die Rückstellfedern auf der Bremszange, sobald der Aktuator drucklos geschaltet wird. Hannover Messe 2024: Halle 6, Stand B57

Wer Luft mit einer Druckdifferenz bis 1.100 mbar benötigt, für den ist das Schraubengebläse CBS mit einer Leistung von 7,5 bis 22 kW und mit 2,3 bis 12,2 m³/min Volumenstrom von Kaeser eine passende Lösung.

Durch seinen großen Volumenstrom-Regelbereich deckt das CBS auch kleine Luftbedarfe ab. Diese werden durch den Einsatz von Rotoren aus dem Schraubenkompressor-Segment erzielt. Hierzu trägt der schlupffreie Direktantrieb bei, der auch bei maximalen Drehzahlen für geringe Übertragungsverluste und damit niedrige Energiekosten sorgt.

www.ktr.com

www.kaeser.com

Bild: KTR Systems GmbH

KTR hat sein Bremsenportfolio um die pneumatische Zangenbremse KTR-Stop PB erweitert. Sie kann als Betriebs- oder Haltebremse eingesetzt und dabei aktiv oder passiv betrieben werden. Sie ist als Baukastensystem ausgelegt und in sieben Baugrößen mit Bremskräften bis zu 31 kN verfügbar. Sie besteht aus zwei Bremshebeln, die im Zangengehäuse schwenkbar gelagert sind. An einem Ende der Bremshebel sind die Bremsbeläge mit Bremsschuh und Haltefedern angeordnet. Am anderen Ende befindet sich der Aktuator; auf dieser Seite werden auch die Rückstellfedern und das Ankerblech montiert. Bei der Ausführung der Bremse wird die Klemmkraft durch Beaufschlagung des Aktuators mit Druckluft erzeugt. Das

www.boge.com

Bild: Boge Kompressoren

Bild: EBE Elektro-Bau-Elemente GmbH

die speziell entwickelt wurde, um die Benutzung des Füllstandssensors so intuitiv wie möglich zu gestalten. Die Einrichtung erfolgt in wenigen Schritten: Nach dem Download der Control-Software von der EBE-Homepage und dem Verbinden des Sensors über das beiliegende Interface kann der Anwender direkt starten. Weitere Ausrüstung, Schnittstellen oder Software für Datenauswertung wird nicht benötigt. Die grafische Benutzeroberfläche bietet eine detaillierte Darstellung der Messwerte, die über den Sensor erfasst werden. Eine Übersicht relevanter Informationen zum Sensor ist stets verfügbar. Messwerte werden in gängigen Formaten wie .csv oder .xls gespeichert.

Mechanik

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Special

Effizienter Schaltschrank

NACHHALTIGKEIT

Was der digitale Produktpass leisten kann

Bild: industrieblick - stock.adobe.com

2022 präsentierte der ZVEI auf der Hannover Messe erstmals den ShowCase „PCF@Control Cabinet“. Dieser wird stetig erweitert und zeigt am Beispiel des Schaltschrankbaus, wie die Berechnung des Product Carbon Footprint mit dem digitalen Produktpass transparent gelingt.

Der Digitale Produktpass für Industrie 4.0 enthält einen eindeutigen und maschinenlesbaren Identifikator, der Informationen über ein Produkt digital verfügbar macht und so regulatorische Anforderungen lösen kann.

D VERFASST VON

Monika Zwettler Redakteurin konstruktionspraxis

ie Deklaration des Product Carbon Footprint (PCF) wird eine von vielen neuen regulatorischen Anforderungen der Europäischen Union im Rahmen der Ecodesign for Sustainable Products Regulation (ESPR) und des Green Deals werden. Daran anknüpfend wird die Industrie voraussichtlich in allen Sektoren dazu verpflichtet werden, gewisse Produktinformationen in Form eines Digitalen Produktpasses (DPP) zur Verfügung zu stellen. Das Ziel dahinter: die Nachhaltigkeit von Produkten steigern, indem Informationen zu verschiedenen Nachhaltigkeitsaspekten des jeweiligen Produkts unterschiedlichen Akteuren wie Kunden, Nutzern und

70 konstruktionspraxis 4 | 2024

Behörden/Marktüberwachung zur Verfügung gestellt wird, wie Stefan Schork, Manager Automation im ZVEI, erklärt. Er erwartet, dass erste Verpflichtungen nicht mehr lange auf sich warten lassen: „Für welche Produktgruppen der Digitale Produktpass zuerst eingeführt wird, wird aktuell noch diskutiert. Generell ist aber ab 2026 mit der Einführung der ersten Digitalen Produktpässe zu rechnen.“ Wie der digitale Produktpass flexibel und effizient umgesetzt werden kann, zeigt der ZVEI-Show-Case PCF@ Control Cabinet, der erstmals zur Hannover Messe 2022 präsentiert wurde. Am Beispiel eines Schaltschranks zeigt der ZVEI, wie das Konzept des Digitalen Produktpasses für Industrie 4.0 (DPP4.0) es ermöglicht, geforderte Produktinformationen zu dokumentieren und zur Verfügung zu stellen. Schork erklärt: „DPP4.0 dient zur technischen Erfüllung der Anforderungen an den digitalen Produktpass.“ Die PCF-Informationen werden dabei von allen teilnehmenden Unternehmen zur Verfügung gestellt, woraufhin der Systemintegrator die Möglichkeit hat, mittels Scan des ID-Links auf dem Produkt auf die PCF-Informationen in der Asset Administration Shell (AAS) zuzugreifen und diese beim Einbau automatisiert dem Gesamt-PCF des Schranks hinzuzufügen.

Das DPP4.0-Konzept kombiniert dabei zwei Standards, die im Rahmen der Industrie-4.0-Initiative entwickelt wurden: das Digitale Typenschild (Digital Nameplate, DNP4.0) via IEC 61406 (Identification Link) zur eineindeutige Identifikation eines Produkts, z. B. mittels QR-Code, und die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, AAS) gemäß IEC 63278 (in Bearbeitung) zur semantischen Strukturierung von Produktinformationen in einem interoperablen Datenformat.

Wie Industrie 4.0, der digitale Zwilling und der Produktpass zusammenhängen Der Grundgedanke von Industrie 4.0 ist die Verknüpfung der OT- und IT-Ebene. Jedes Asset der OT-Ebene (Hardware und Software) wird dabei durch die Verknüpfung mit der sogenannten Asset Administration Shell (AAS) zu einer I4.0-Komponente, wodurch eine allgemeine Interoperabilität zwischen allen I4.0-Komponen-

ten geschaffen und die I4.0-Komponente mit der IoTWelt in einer Plug-and-play-Art verbunden wird. Die AAS stellt dabei ein Rahmenformat zur Beschreibung der Assets in einer standardisierten und semantisch eindeutigen Form dar und fungiert dadurch als digitaler Zwilling des Assets. Stefan Schork erklärt: „Digitale Zwillinge können unterschiedliche Formen, Ausprägungen und Umfänge annehmen. Eine Form ist dabei eine umfassende Beschreibung der Eigenschaften eines meist physischen Objekts. Der digitale Produktpass umfasst ebenfalls eine Gruppe an Produktinformationen bzw.

-eigenschaften und entspricht somit einer Untermenge des digitalen Zwillings.“ Mittels verschiedener Teilmodelle werden Produktinformationen semantisch eineindeutig strukturiert und maschinenlesbar zur Verfügung gestellt, sodass damit auch regulatorisch geforderte Informationen, wie sie zum Beispiel im Rahmen des DPP gefordert werden, abgebildet werden können – ohne dass dafür ein neues System genutzt werden muss.

Bild: ZVEI

Effizienter Schaltschrank Special

Der ZVEI-Showcase PCF@Control Cabinet demonstriert den DPP4.0: Jede verbaute Komponente ist mit dem Digitalen Produktpass für Industrie 4.0 ausgestattet, der u. a.

Informationen zum Product Carbon Footprint enthält.

Was das für Konstrukteure und Entwickler bedeutet Konstrukteuren und Entwicklern soll der DPP eine Möglichkeit bieten, Zulieferprodukte vergleichen und entsprechend deren Nachhaltigkeit auswählen zu können. Zudem sollen die relevanten Informationen der zugelieferten Produkte in den eigenen Systemen automatisiert verarbeitet werden können. Dies kommt dann zum Tragen, wenn der DPP eines eigenen Produktes erstellt werden soll. „Der Zwilling generell kann zusätzlich weitere relevante Informationen liefern, etwa zu Abmaßen, Funktionen und Einbauhinweisen. Auch diese Informationen können automatisiert in verschiedenen Prozessen genutzt werden“, so Schork weiter.

Ein weiterer Vorteil des DPP4.0-Konzepts: Es kann dem ZVEI zufolge in Zukunft leicht erweitert werden, indem zusätzliche Teilmodelle hinzugefügt werden, die Produktinformationen repräsentieren, die im Rahmen neuer und anderer regulatorischer Anforderungen dokumentiert werden müssen. Es handelt sich um ein leicht zu erlernendes und daher leicht zu wiederholendes Muster.

Identification Link und Asset Administration Shell, die beiden Standards, die der DPP4.0 kombiniert, sind bekanntlich schon Realität. In der Industrial Digital Twin Association (IDTA), sozusagen der Nutzerorganisation der AAS, wird an der Standardisierung der verschiedenen, Use-Case bezogenen Teilmodelle gearbeitet, sagt Stefan Schork. Die IDTA habe bereits viele nationale und internationale Mitglieder und wachse weiter stetig. Entsprechend arbeiten die Unternehmen auch daran, AAS zu implementieren. Was die umfassende Implementierung, auch bezogen auf verschiedenste Produktgruppen, angeht, so rechnet Stefan Schork allerdings damit, dass dies noch Zeit in Anspruch nehmen wird. Gefragt, wo die Industrie in fünf Jahren hinsichtlich AAS, Digitaler Zwilling, DPP und Nachhaltigkeitsbewertung steht, antwortet Stefan Schork: „Die Wichtigkeit von Daten ist bereits heute hoch und wird in Zukunft weiter steigen, da immer mehr Systeme, Programme und insbesondere künstliche Intelligenzen auf eine umfangreiche Datenbasis angewiesen sind. Der digitale Zwilling in Form der AAS bietet hier enormes Potential, die Anforderungen an die Qualität der Daten zu erfüllen

und interoperabel zur Verfügung zu stellen. Da bereits große Unternehmen voran gehen und sich immer mehr für das Thema interessieren, ist mit einer großflächigen Ausbreitung zu rechnen. Auch regulatorische Vorhaben wie DPP setzen immer stärker auf Daten, was das Thema weiter vorantreibt.“ Aber für Stefan Schork ist auch klar, dass sich die Nachhaltigkeitsbewertung und die Aussagekraft verschiedener Nachhaltigkeitsindikatoren in den kommenden Jahren noch verbessern muss oder zumindest eine gemeinsame Basis geschaffen werden muss, um echte Bewertungen und Vergleiche zu ermöglichen.

Bei den aktuellen Demonstratoren handelt es sich um Versionen, bei der noch nicht alle Konzepte in der möglichen Tiefe umgesetzt sind. Einige Fragen sind noch offen, werden aber in den nächsten Schritten beantwortet werden. Insbesondere sind die angegebenen Werte der Product Carbon Footprints lediglich als Beispiele für den technischen Nachweis des Konzepts und ggf. als grobe Schätzungen anzusehen – es besteht kein Anspruch auf Genauigkeit / Richtigkeit. (mz)

ZITAT

„Für erste Produktgruppen, zum Beispiel Textilien, Stahl und Eisen, wird der digitale Produktpass voraussichtlich ab 2026 eingeführt.“ Stefan Schork, Manager Automation, ZVEI

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Special

Effizienter Schaltschrank

DIGITALER ZWILLING

Den Schaltschrank voll im Blick dank AR Eplan hat eine AR-App entwickelt, mit der der digitale Zwilling direkt am Schaltschrank angezeigt werden kann, sodass alle relevanten Informationen aktuell und am Ort des Geschehens zur Verfügung stehen.

Bild: Eplan, © Artur - stock.adobe.com

Wenn der digitale Zwilling den realen Schaltschrank überlagert, hat der Techniker die richtige Information am richtigen Ort zur richtigen Zeit.

D

ie elektrotechnische Dokumentation von Schaltschränken ist von entscheidender Bedeutung, um die ordnungsgemäße Installation, Wartung und Fehlerbehebung zu gewährleisten. Durchgängige Daten von der Projektierung über das Engineering bis hin zum Betrieb sorgen nicht nur für Konsistenz; sie ermöglichen auch den Einsatz des digitalen Zwillings mit all seinen Vorteilen in punkto Effizienz. Denn wenn die elektrotechnische Dokumentation nicht irgendwo liegt, nicht auf dem Schreibtisch des Elektrotechnikers etwa, sondern direkt am Schaltschrank haben alle Beteiligten den vollen Überblick.

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FAKT

Mit der AR-App wird die Projektdokumentation in 2D als Schaltplan oder in 3D als virtuelles Abbild des Schaltschranks visualisiert.

Effizienter Schaltschrank Special

App erspart langwierige Suche Ein Beispiel: Ein Motorschutzschalter soll erneuert werden. Visuell wird der Servicetechniker per AR-Highlighting geführt und weiß genau, wo die Komponente im Schaltschrank positioniert ist – selbst bei verschlossener Schaltschranktür. Gerade in großen Schränken oder Schrankanreihungen lassen sich Komponenten so schnell lokalisieren. Der Servicetechniker kann sich dann über den digitalen Zwilling sämtliche benötigte Informationen bereitstellen lassen wie beispielsweise das Anschlussbild und die Schaltplanseite mit der Motorstarterkombination. Das erspart auch das Suchen in möglicherweise umfangreichen Papierdokumentationen. Es führt den Techniker oder Wartungsmitarbeiter schnell durch seine Tätigkeiten in der Instandhaltung.

Änderungen ins Projekt zurückspielen Ist beispielsweise ein Schütz auszutauschen, so zeigt der digitale Zwilling nicht nur die Herstellerangaben des Bauteils, sondern verweist auch auf seine elektrotechnische Dokumentation. Per Red- oder Greenlining vermerkt der Techniker den Austausch dieses Bauteils und das Engineering kann die Änderungen einfach auf allen Seiten der elektrotechnischen Dokumentation umsetzen. Falls es Querverweise zu anderen Schaltplanseiten gibt, werden diese im Engineering ebenfalls automatisch aktualisiert. Das Beste: Die Kollaboration in Eplan erfolgt dabei bidirektional – vom Service ins Engineering und auch umgekehrt.

Ein in Eplan generierter QR-Code verbindet die Dokumentation des Schaltschranks mit dem realen Schrank im Betrieb. Das Projekt wird in der Eplan Cloud abgelegt und ist somit eindeutig zugeordnet. Per AR-Funktion wird die 3D-Ansicht des Schaltschrankaufbaus auf die Montageplatte bzw. den Schaltschrank selbst überlagert.

Der digitale Zwilling aus Eplan Pro Panel wird 1:1 auf die Komponenten im Innenraum des Schrankes gelegt – und das einfach per Tablet oder Smartphone. Mit der AR-App wird die Projektdokumentation in 2D als Schaltplan oder in 3D als virtuelles Abbild des Schaltschranks visualisiert.

Fehler schnell nachverfolgen Per Split-Screen-Technologie lassen sich auf Wunsch Schaltplan und AR-Modell des Schrankes auch nebeneinander abbilden. So kann im Fall des Maschinenstillstands der Fehler schnell nachverfolgt werden. Dass Betriebsmittellisten, Stücklisten, Kabelübersichten und andere Auswertungen wie Topologien über einen Querverweis im Zugriff sind, ist ein weiterer Praxisvorteil.

NACHGEFRAGT Tobias Kratz, Business Owner Rapid Design, Eplan GmbH & Co. KG

Bild: Eplan

Eplan präsentiert auf der Hannover Messe erste Einblicke in die erweiterte App „E-View AR“ (Anmerk. d. Red.: Eplan-eigene Schreibweise ist eVIEW AR), die das Potenzial hat, die Welt in Service und Instandhaltung zu revolutionieren. Konkret geht es um die elektrotechnische Dokumentation von Schaltschränken, die per Augmented Reality verfügbar gemacht wird. Mit der erweiterten App, die ab Mai 2024 verfügbar sein soll, können Servicetechniker per Tablet oder Smartphone den realen Schaltschrank mit seinem digitalen Zwilling überlagern. Direkt am Schaltschrank kann also digital auf jede einzelne Komponente zugegriffen werden.

Drei Fragen an Tobias Kratz Herr Kratz, wie sorgt die AR-gestützte Visualisierung für mehr Effizienz im kompletten Prozess des Schaltschrankbaus?

Durch die visuelle Überlagerung des physischen Schaltschranks mit dem digitalen Zwilling sieht der Servicetechniker alle relevanten Informationen für die Wartung per Fingertipp. Zu jeder Komponente werden die relevanten Artikeldaten und die entsprechenden Schaltplanseiten in der Projektdokumentation angezeigt. So kann die Fehlerursache im Schaltplan effizient nachverfolgt werden und die Komponenten im Schaltschrank lassen sich schnell prüfen und tauschen. Diese Verbindung zwischen Schaltplan und Schaltschrank ist übrigens bidirektional, sodass bei einem Maschinenstillstand oder einem Fehlverhalten fehlerhafte Komponenten schnell über ein Highlighting im physischen Schaltschrank lokalisiert werden können.

Welche Vorteile ergeben sich für das Service Team durch die verbesserten Möglichkeiten der abteilungsübergreifenden Kollaboration?

Alle Anpassungen, Änderungen und Korrekturen können über Notizen oder den integrierten Änderungsprozess direkt in der Dokumentation hinterlegt werden und an andere Abteilungen kommuniziert werden. Der Ist-Stand aller Maschinen ist daher transparent für alle Kollegen im Team und sogar in anderen Abteilungen über die Cloud einsehbar. Das stellt sicher, dass die Dokumentation schnell und normgerecht nachgepflegt werden kann, während des Maschinenlebenszyklus.

Welchen Aufwand erzeugt die Erstellung des AR Models im Engineering?

Keinen! Viele unserer Kunden planen den Aufbau des Schaltschranks in 3D mit Eplan Pro Panel, um auch notwendige Abstände bei der Bauteilpositionierung zu beachten, die Klimaauslegung zu kalkulieren und die Fertigung zu automatisieren. Für Eplan E-View AR wird 1:1 der digitale Zwilling aus Eplan Pro Panel genutzt. Dieser wird über die Eplan Cloud allen Beteiligten bereitgestellt. Für den schnellen und direkten Zugriff im Servicefall wird noch ein QR-Code mit einem direkten Verweis auf dem Schaltschrank aufgeklebt. Fertig!

Das Interview führte Monika Zwettler.

Schließlich entfällt das Blättern durch die Dokumentation. Über die Eplan Cloud ist die gesamte Dokumentation zu jeder Zeit und an jedem Ort der Welt einsehbar.

Das erleichtert die Kollaboration auch über Abteilungsgrenzen hinweg. So wird der Prozess in Service und Instandhaltung beschleunigt und vereinfacht. Hinzu kommt: Die elektrotechnische Dokumentation ist immer im Zugriff und immer aktuell. Das erleichtert auch kommende Wartungs- oder Servicefälle. (mz)

!

TIPP Eplan zeigt seine Produkte und Lösungen für den Steuerungs- und Schaltanlagenbau auf der Hannover Messe in Halle 11, Stand E06.

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Special

Effizienter Schaltschrank

KONFIGURATOR

Effizienzschub im

Schaltschrank-Engineering Ein intelligenter Klemmleistenkonfigurator unterstützt Anwender aktiv bei der Bestückung von Schaltschränken, verhindert Fehlplanungen und korrigiert automatisch, was zu einer deutlichen Zeiteinsparung führt.

D

er führende Anbieter von Produkten, Lösungen und Services im industriellen Umfeld von Energie, Signalen und Daten Weidmüller aus Detmold hat in Zusammenarbeit mit dem Softwarexperten Zuken einen intelligenten Klemmleistenkonfigurator entwickelt. Dieser Weidmüller Configurator führt den Anwender durch eine Auswahl von mehr als 5.000 konfigurierbaren Produkten und ermöglicht dadurch eine Zeitersparnis von bis zu 75 Prozent in der Engineering-Phase des Schaltschrankbaus.

Wie dieser beeindruckende Produktivitätszuwachs zustande kommt, erläutert Dr. Bernhard Gorny, Leiter Product Lifecycle Data Management: „Der Weidmüller Configurator hilft über automatische Filterfunktionen aktiv bei der Zusammenstellung der gewünschten

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Klemmleisten aus mehr als 5.000 Produkten. Über eine hinterlegte Kombinatorik werden fehlerhafte Aufbauten verhindert und selbstständig korrigiert. Das erleichtert die Planung und sorgt für enorme Zeitersparnis.“ Nach erfolgter Auswahl der Komponenten kann schließlich der Bestellvorgang ohne Medienbruch direkt aus dem Konfigurator heraus benutzerfreundlich und unkompliziert angestoßen werden.

Stets aktuell durch Trennung von Oberfläche und Daten Das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen Weidmüller und Zuken ist ein Werkzeug, bei dem auf strikte Trennung zwischen Daten und Oberfläche geachtet

Effizienter Schaltschrank Special INFO

Was hinter der Initiative Smart Cabinet Building steckt Die Unternehmen Weidmüller und Zuken sind nicht nur durch ihre Zusammenarbeit im Rahmen des Eclass-Standards verbunden, sie sind auch beide Mitglieder der Initiative Smart Cabinet Building.

Eine Steigerung der Produktivität im Steuerungs- und Schaltanlagenbau gelingt nur, wenn die einzelnen Aspekte des Wertschöpfungsprozesses ganzheitlich betrachtet werden. Nutzt man die vorhandenen Optimierungspotenziale, die in den Schnittstellen zwischen den einzelnen Prozessschritten liegen, lassen sich enorme Effizienzsteigerungen erzielen. Um den Schaltschrankbau zu befähigen, diese Potentiale mit bedarfsgerechten, durchgängigen Lösungen zu heben, haben die Unternehmen Weidmüller, Komax, Zuken, Armbruster Engineering und nVent Hoffman/Steinhauer sich zusammengetan und die Initiative Smart Cabinet Building gegründet.

Ziel der Initiative ist es, durch die Vernetzung von Technologie und Expertise über alle Prozessschritte ganzheitliche Lösungen für die heutigen und zukünftigen Herausforderungen im Schaltschrankbau bereitzustellen. Dies reicht von der Komponentenauswahl über die Vorfertigung von Kabelsätzen, Betriebsmitteln und Gehäusen bis hin zur assistierten Endmontage und Prüfung vor der Inbetriebnahme. Die Basis bilden dabei digitale Entwicklungsdaten, die für die automatische Verarbeitung bereitgestellt und genutzt werden.

„Es war unser Ziel, den gesamten Prozess des Schaltschrankbaus beim Kunden mit Produkt-Infos und -Daten zu unterstützen und deshalb den Fokus auf die Gesamtfunktionalität zu legen, also auf einen durchgängigen Engineering-Prozess.“ Dr. Bernhard Gorny, Leiter Product Lifecycle Management, Weidmüller Gruppe

wurde. Auf diese Weise kann der Inhalt jederzeit über ein einfaches Upload aktualisiert werden. Die Möglichkeit der Aktualisierung ohne Programmieraufwand ist in einer schnelllebigen Industrie wie der Industrieautomation von größter Wichtigkeit.

Der Schaltschrankbau ist ein ganzheitlicher Prozess von der Planung über die Installation bis zum Betrieb.

Und nur wenn alle Schritte miteinander verzahnt sind, kann weiteres Effizienzpotenzial gehoben werden. Zur Hannover Messe zeigt Weidmüller das Wire Processing Center, eine halbautomatisierte Möglichkeit für die einfache und flexible Kabelkonfektionierung im Schaltschrankbau. Die Beschriftung von vorbestückten Tragschienen mit dem Technologiedemonstrator Rail-Laser ist der konsequente nächste Schritt zur vollautomatisierten Beschriftung. Grundlage ist der im Weidmüller Configurator erzeugte digitale Zwilling der Klemmleiste. (mz)

Als Standalone-Lösung oder E-CAD-Frontend möglich Die beiden Unternehmen kennen sich aus mehreren gemeinsamen Projekten. So wirken beide aktiv bei den Initiativen „Smart Cabinet Building“ (siehe Kasten) und Eclass, einem standardisierten Austauschformat für Produktdaten, mit. „Über unser gemeinsames Engagement an Eclass hatten wir die Gelegenheit, uns mit Zuken über Realisierungskonzepte für das neue Konfigurationswerkzeug auszutauschen“, erzählt Dr. Gorny. „Neben umfangreichen Erfahrungen in der CAD-Entwicklung für die Elektrotechnik konnte Zuken auch Erfahrungen im agilen Projektmanagement einbringen.“ Das Ergebnis ihrer Zusammenarbeit ist der Weidmüller Configurator. Dieser kann wahlweise als Einzelapplikation genutzt werden oder aber auch von einem E-CAD-System wie E³.Series, der Lösung für die Elektro- und Fluidplanung von Zuken, angesteuert werden: In diesem Falle werden die Produkte mit einer elektrischen Funktion an den Konfigurator übergeben, dort wird entsprechendes Zubehör hinzugefügt, die Fertigungsunterlagen zusammengestellt und der Aufbau logisch geprüft. Die Stückliste wird anschließend zurück ans führende E-CAD-System für die Weiterbearbeitung übergeben.

Bild: Weidmüller

Bild: Weidmüller

ZITAT

Der Konfigurator führt den Nutzer automatisch durch eine Auswahl von mehr als 5.000 Produkten und korrigiert Fehlplanungen.

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75

Special

Effizienter Schaltschrank

SCHALTSCHRANK

Stromversorgung

neu gedacht

DC-24V-Schaltnetzteile bilden das Herzstück fast jeder Stromversorgungslösung in der Automatisierungstechnik. Gewünscht sind kompakte, einfach handhabbare und leistungsfähige Geräte. E-T-A hat eine Lösung.

I

n DC-24V-Applikationen hat sich der Einsatz primär getakteter Schaltnetzteile durchgesetzt. Die Stromversorgungen werden üblicherweise mit AC 230 V (1phasig) / 400 V (3phasig) gespeist und generieren die DC-24V-Steuerspannung. Sie bieten eine kleine Bauform, sind leistungsfähig und sehr zuverlässig. Allerdings stellen getaktete Schaltnetzteile spezielle Ansprüche an die primäre und natürlich auch sekundäre Absicherung.

Die primäre AC-Absicherung des Netzteils bzw. der Zuleitung übernimmt meist ein dafür vorgesehener Leitungsschutzschalter. Das thermisch-magnetische Schaltgerät muss für den Einsatz nach den geltenden Normen EN60947-2 oder EN60898 zugelassen sein. Für den nordamerikanischen Markt sind dies die UL1077 als „Supplementary Protector“ oder sogar die Zulassung nach UL489 Branch Circuit Protection.

Für die selektive Lastabsicherung kommen speziell dafür ausgelegte elektronische Sicherungsautomaten oder auch Schutzschalter zum Einsatz. Deren Kennlinien garantieren eine Auslösung im Fehlerfall und tolerieren das Einschalten von Verbrauchern mit hohen Anlaufströmen. Die selektive Detektion des Fehlers unterstützt eine schnelle Fehlersuche und schließt undefinierte Maschinenzustände aus.

Übliche Lösungen stoßen an Grenzen 1. Unzureichende Selektivität: Häufig sind Schutzschalter mit einer trägen Kennlinie, z. B. Leistungsschutzschalter, rein technisch gar nicht in der Lage bei Kurzschluss schnell genug abzuschalten. Das Netzteil kann den dafür nötigen Strom gar nicht bereitstellen.

2. Hoher Platzbedarf: Aktuelle Stromversorgungslösungen sind oftmals individuell und herstellerunabhängig kombiniert. Handelsübliche industrielle Tragschienen-Schaltnetzteile benötigen dabei den meisten Platz im Schaltschrank.

3. Kompliziert in der Anwendung: Um z. B. handelsübliche Leitungsschutzschalter miteinander elektrisch zu verbinden, sind Stromschienen oder Brückensysteme notwendig. Wenn sie bei der Materialdisposition durchrutschen, dann ist das bei den aktuellen Lieferzeiten schnell ein echtes Problem.

4. Fehlende Transparenz: Weder Schaltnetzteile noch Leitungsschutzschalter liefern Daten oder Messwerte für die Fehlerdiagnose oder eine gesteigerte Transparenz.

Bild: E-T-A

Aufeinander abgestimmtes Komplettpaket

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E-T-A stellt Anwendern für die komplette DC-24V-Steuerspannungsebene ein leistungsstarkes und aufeinander abgestimmtes Komplettpaket zur Verfügung. Das modular anreihbare REX-System für die DC24-V-Strom-

Effizienter Schaltschrank Special

Das modulare REXSystem ist für DC-24V-Applikationen ausgelegt.

Bild: E-T-A

versorgung und Stromverteilung besteht aus folgenden Komponenten: den primär getakteten Schaltnetzteilen Power4 REX (PFR12D), den Einspeisemodulen (EM12-T), den Control Plex Controllern (CPC12), den elektronischen Überstromschutzgeräten (REX12 / REX22) und den Klemmenmodulen (PM12-T).

Zur primärseitigen Absicherung der Schaltnetzteile kommen die E-T-A Leitungsschutzschalter vom Typ 4230-T zum Einsatz.

Neu im E-T-A Portfolio ist das DC-24V-Schaltnetzteil im REX-System PFR12D – Power4 REX. Diese Schaltnetzteile versorgen das REX-System mit DC 24 V. Sie sind 35 Prozent kompakter als alle im Markt vergleichbaren DIN-Tragschienen-Schaltnetzteile. Die REX-Gesamtlösung spart durch ihre kompakte Bauform bis zu 60 Prozent Platz im Schaltschrank. Dies gelingt durch die durchgängig flache Einbauhöhe von 80 mm und durch nur 20 mm Montageabstände zur Kühlung.

Die patentierte Verbindungstechnik ermöglicht es, alle Module ohne weiteres Zubehör wie Brücken oder Stromschienen mechanisch und elektrisch anzureihen.

Dies macht die Installation oder Erweiterung des Systems denkbar einfach und spart massiv Zeit. Gleichzeitig optimieren die werkzeuglosen Push-In-Anschlussklemmen die Verdrahtung außerhalb des REX-Systems.

Durch den Wirkungsgrad von über 95 Prozent gelingt die Kombination aus kompakter Bauform, geringen Montageabständen, reduzierter Verlustleistung und damit auch einer hohen Lebensdauer.

Die Schaltnetzteile PFR12D bilden das Herzstück des REX-Systems und versorgen alle Sicherungsautomaten mit kontinuierlicher Ausgangsleistung. Verfügbar sind zwei 3-phasige Varianten, mit DC 24 V/20 A und mit DC 24 V/40 A. Der großzügige Eingangsspannungsbereich ermöglicht einen weltweiten und applikationsübergreifenden Einsatz. Neben der AC-Eingangsspannungen von 320 V bis 575 V ist auch die Versorgung mit DC 650 V etwa aus DC-Zwischenkreisen gespeist möglich.

Leistungsstarke Verbraucher betreiben Die effektive Ausgangskennlinie der Power-Einheiten ermöglicht für fünf Sekunden einen um 50 Prozent erhöhten Strom und liefert damit genügend Energie, um auch leistungsstarke Verbraucher zu betreiben, beispielsweise DC-Motoren. Für wenige ms ist ein Spitzenstrom von 400 Prozent erreichbar. Die Ausgangskennlinie ist speziell an die Auslösekennlinie der Sicherungsautomaten des REX-Systems angepasst. Dies gewährleistet eine optimale Selektivität, ermöglicht eine zielgerichtete Fehlersuche und vermeidet undefinierte Zustände in der Anwendung.

Alle PFR12D-Schaltnetzteile lassen sich wie die Sicherungsautomaten sowohl im REX-System BASE als auch im REX-System COM betreiben. Die Power4-REX-Versorgung erkennt automatisch den jeweiligen Betriebsmodus. Innerhalb des REX-System BASE stehen – im Schaltnetzteil integriert – zwei Signalkontakte für DC ok sowie Protector ok zur Verfügung.

Mit nur einem Ethernet-Anschluss sorgt das REX-System COM für viele Diagnose-, Status- und Parameterdaten und damit für zusätzliche Transparenz. Die Daten gehen mittels Control-Plex-Controller an die übergeordnete Steuerung. Dazu stehen unterschiedliche Ethernet basierende Feldbussysteme bereit. Ziel ist es, die Maschinenverfügbarkeit massiv zu erhöhen. (häu)

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Effizienz im Schaltschrank

CLOUDLÖSUNG

Energieverbrauch

smart managen Assistec hat im Foyer seines Münsteraner Standorts eine Musteranlage des ABB Ability Energy and Asset Managers installiert. Damit zeigt der Schaltanlagenbauer, wie höhere Energieeffizienz mit verlängerter Lebensdauer und stark reduzierten Wartungskosten einhergeht.

K

unden von Assistec können derzeit hautnah erleben, wie smartes Anlagen- und Energiemanagement von morgen aussieht: An seinem Standort in Münster hat der Schaltanlagenbauer einen Musterschaltschrank aufgebaut, der die äußerlich sichtbaren Teile der Komplettlösung ABB Ability Energy and Asset Manager zeigt. Damit will Assistec seinen Kunden das Zusammenspiel zwischen Hardware und cloudbasierter Ability-Plattform veranschaulichen. Mit der hochmodernen Cloudlösung ermöglicht ABB ein intelligentes Energie- und Anlagenmanagement – und zwar durch konsequente Vernetzung sämtlicher Mess- und Steuerungskomponenten.

Intelligent ist die Lösung insofern, als sie relevante Daten über die gesamte Versorgungsinfrastruktur zu

einem kompakten Echtzeitabbild der aktuellen Verbrauchssituation zusammenfasst und via Dashboard visualisiert. Auf diese Weise lassen sich leistungsbezogene Informationen übergreifend analysieren, sodass der Zustand der Gesamtanlage auf einen Blick erkennbar ist. Oftmals liefert schon ein einfacher Vergleich zwischen Verbrauchspunkten mit ähnlichem Nutzungsprofil direkte Ansatzpunkte für Optimierungsmaßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz.

Permanentes Komponentenmonitoring Zum ganzheitlichen Serviceverständnis von Assistec passt insbesondere die durch den ABB Ability Energy and Asset Manager gewonnene Anlagentransparenz.

Bild: ABB

Durch die konsequente Vernetzung sämtlicher Mess- und Steuerungskomponenten ermöglicht der ABB Ability Energy and Asset Manager ein intelligentes Energie- und Anlagenmanagement.

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Denn das permanente Komponentenmonitoring zum Beispiel der Leistungsschalter der Reihe Tmax XT oder der intelligenten Sicherungslasttrennschalter Inline II mit ITS-Modul macht den Weg frei für vorausschauende Wartungskonzepte, bei denen individuelle Zustandsprognosen an die Stelle pauschaler Instandhaltungszyklen treten: Für einen Leistungsschalter etwa wird im Allgemeinen nach drei Jahren eine Inspektion empfohlen – ein Durchschnittswert ohne Rücksicht auf die tatsächliche Belastung der jeweiligen Komponente.

In der Praxis jedoch kommt es entscheidend auf das konkrete Nutzungsprofil und auch den Einsatzort an: Arbeitet das Schaltelement in einer rauen Industrieumgebung?

Oder ist es an einem geschützten Ort mit gleichbleibender Temperatur und Luftfeuchtigkeit installiert?

Wie häufig waren Überspannungs- und Kurzschlussauslösungen?

Ein Wartungstermin nach starrem Turnus kommt unter Umständen zu spät, um eine Störung zu vermeiden. Oder aber ein Techniker fährt zum festgelegten Zeitpunkt viele Kilometer weit zum Einsatzort – nur um den tadellosen Zustand der dort verbauten Komponenten festzustellen.

Bild: ABB

Effizienz im Schaltschrank Special

Alexander Marx, Geschäftsführender Gesellschafter bei Assistec, und Nico Torfels, Product Marketing Specialist für ABB-Ability-Lösungen, werfen einen Blick auf die Musteranlage des ABB Ability Energy and Asset Managers am Standort Münster.

Wartungsalarm selbstständig auslösen Nach seiner Integration in die modulare Cloudplattform ABB Ability Energy and Asset Manager hingegen löst der Leistungsschalter im Bedarfsfall von sich aus einen Wartungsalarm per E-Mail oder SMS aus – und zwar algorithmisch anhand anlagenspezifischer Schwellwerte. Assistec-Kunden ersparen sich somit Zeit und Kosten für unnötige Wege. Sie beheben mögliche Ausfall- und Störungsursachen präventiv und verlängern zugleich die Lebensdauer ihrer Schaltkomponenten. Weil außerdem für jede Komponente in der ABB Ability Cloud Konstruktionsbeschreibungen und Wartungspläne hinterlegt werden können, lässt sich das Personal für notwendige Vor-Ort-Einsätze flexibel disponieren. „Bei der Planung und Realisierung von elektrischen Anlagen und Automatisierungen für Fabriken, Gewerbebauten und öffentliche Einrichtungen müssen wir intelligente und wirtschaftliche Lösungen finden. Der ABB Ability Energy and Asset Manager kombiniert intelligentes Energiemanagement und vorbeugende Wartung. Er verschafft Unternehmen den nötigen Einblick, um Emissionen zu reduzieren, Energiekosten zu senken und die Sicherheit und Leistung zu verbessern“, fasst Nico Torfels, Product Marketing Specialist für ABB Ability Lösungen bei ABB Stotz-Kontakt zusammen.

Schaltanlagenbauer als Dienstleister und „verlängerte Werkbank“ für Kunden aus unterschiedlichen Branchen.

Weil das Unternehmen nahezu alle Schaltschrankeinbauten bevorratet, kann es dank konzerneigener Spedition hoch agil auf jedes noch so spontane Kundenbedürfnis reagieren.

Know-how-Transfer in Gang setzen Durch seine Demo-Installation in Münster will Assistec einen Know-how-Transfer in Gang setzen und Kunden aus unterschiedlichen Branchen aufzeigen, wie sie auf dem Weg in eine fossilfreie Zukunft mit dem ABB Ability Energy and Asset Manager ihre Wettbewerbsfähigkeit stärken. Die Norm mit der Bezeichnung DIN EN ISO 50001 beschreibt ein Managementsystem zur Verbesserung der spezifischen Energienutzung in Unternehmen.

Ziel ist die systematische Aufdeckung von Energiesparpotenzialen und die nachhaltige Verringerung der damit verknüpften Kosten sowie der CO2-Emissionen. Die Norm definiert die Anforderungen an Unternehmen, die ein auf Energiemanagement ausgerichtetes System einführen und betreiben wollen, um ihren Energieeinsatz kontinuierlich zu optimieren. (häu)

Aktiven Beitrag zur Energieeffizienz leisten „Mit unseren integrativen Lösungen leisten wir einen aktiven Beitrag zur Energieeffizienz und fördern so den Klimaschutz. Unsere Energieeffizienzkonzepte sind für unsere Kunden der Schlüssel zu mehr Wettbewerbsfähigkeit und steigern zugleich die Energieunabhängigkeit. Mit ABB haben wir einen innovativen Partner an der Seite, der uns hilft, unseren Kunden wirtschaftliche und zugleich energieeffiziente Lösungen anbieten zu können“, erklärt Alexander Marx, Geschäftsführender Gesellschafter bei der Assistec Schaltanlagen GmbH & Co. KG. Eingebunden in die H. Gautzsch Firmengruppe (Mittelständischer Elektrogroßhandel) versteht sich der

ZITAT

„Unsere Energieeffizienzkonzepte sind für unsere Kunden der Schlüssel zu mehr Wettbewerbsfähigkeit und steigern zugleich die Energieunabhängigkeit.“ Alexander Marx, Geschäftsführender Gesellschafter, Assistec

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Special

Effizienz im Schaltschrank

WÄRMEMANAGEMENT

Ein kontrolliertes Klima spart Ressourcen Der Schaltschrank ist das Herz jeder Anwendung, und das Thermal Management gewährleistet, dass der Herzschlag nicht aussetzt, sagt Maximilian Vosseler. Der Stego-Produktmanager erklärt, wie das richtige Wärmemanagement zur Effizienz im Schaltschrank beiträgt.

DAS INTERVIEW FÜHRTE

Sandra Häuslein Redakteurin konstruktionspraxis

Warum ist das Thema Thermal Management für einen effizienten Schaltschrankbetrieb so wichtig?

Ein Schaltschrank fungiert als Kontrollzentrum für Anlagen und elektrische Systeme. Seine Leistung und Zuverlässigkeit sind entscheidende Faktoren für den reibungslosen Betrieb der jeweiligen Anwendung. Temperaturschwankungen können empfindliche Komponenten im Schaltschrank beeinträchtigen und sogar zu Ausfällen führen.

Ein effizientes Thermal Management gewährleistet eine Temperaturumgebung, in der die Komponenten zuverlässig arbeiten können, was die Lebensdauer der Komponenten verlängert und die Betriebssicherheit erhöht. Abweichungen nach unten oder oben können die

Lebensdauer verringern und die Funktionalität in unsichere und undefinierte Arbeitsbereiche versetzen. Der Schaltschrank ist quasi das Herz der Anwendung, und das Thermal Management gewährleistet, dass der Herzschlag nicht aussetzt.

Wie trägt das Thermal Management konkret zur Effizienz bei?

Eine kontrollierte Steuerung der Temperatur im Schaltschrank schützt elektronische Komponenten vor unzulässigen thermalen Betriebszuständen. Das optimiert die Lebensdauer der verbauten Komponenten, was die Gesamteffizienz des Systems erhöht und Ausfallzeiten reduziert. Einen Schaltschrank zu betreiben, ohne dabei das Wärmemanagement zu betrachten, ist, wie ein Getriebe ohne Öl zu fahren: Die kurzfristige Einsparung mag verlockend sein, aber langfristig führt dies zu massiven Schäden auf allen Ressourcenebenen.

Was gibt es bei der Planung des richtigen Thermal Managements zu beachten?

Neben den offensichtlichen Punkten wie den Abmessungen des Schaltschranks und der entstehenden Wärme im Betrieb ist es wichtig zu wissen, in welcher Umgebung die Anwendung stattfindet. Die Umgebungsbedingungen wie Temperatur und Luftzirkulation haben einen direkten Einfluss auf die thermische Belastung des Schaltschranks. Je nach Umgebung ist dieser entweder von sich aus thermisch stabil oder erfordert Kühloder Heizmaßnahmen. Für einen effizienten, bedarfsgerechten Betrieb ist darüber hinaus eine entsprechen-

ZUR PERSON

Maximilian Vosseler verantwortet seit 2022 fachlich das Produktmanagement bei Stego. Er bringt die Kundenanforderungen in die Produktwelt von Stego ein und hat die Anwendungen ganzheitlich im Blick. Seine Sicht auf Thermal Management basiert auf seinem Background als Elektrotechnik- und Wirtschaftsingenieur sowie seiner Jahre mit Stego.

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Bild: Stego

Maximilian Vosseler

Effizienz im Schaltschrank Special

de Regelung einzuplanen. Ohne diese würde mehr Energie verbraucht werden als nötig, um den Schaltschrank thermisch stabil zu halten, was zu unnötigen Kosten führen würde.

Welche Rolle spielen dabei die Produktgruppen… ...Heizen?

Schaltschrankheizungen dienen dem Schutz der Komponenten bei niedrigen Umgebungstemperaturen und verhindern Kondensation im Schaltschrank. Ebenso werden sie für den Frostschutz eingesetzt. PTC-Heizungen und Widerstandsheizungen bieten eine optimale Schaltschrank-Klimatisierung und verhindern die Bildung von schädlichem Kondenswasser. ...Kühlen?

Filterlüfter bieten eine zuverlässige und einfache Lösung zur Vermeidung von Übertemperaturen im Schaltschrank. Die durch die Komponenten erwärmte Luft wird dabei durch Umgebungsluft ersetzt. Dies vermeidet Funktionsstörungen und Temperaturen über den zulässigen Betrieb und ermöglicht damit eine Langlebigkeit der Anwendung. Die Filtermatten im Lufteinlass verhindern, dass im Kühlprozess Staub in die Anwendung gelangt. Die Lüfterklappen am Luftauslass optimieren die erzielte Kühlleistung der Filterlüfter. ...Regeln?

Temperaturregler und Hygrostate steuern Heizgeräte oder Filterlüfter in Schaltschrank-Anwendungen, um ein optimales Wohlfühlklima für die verbauten Komponenten zu gewährleisten und Energie nur im Bedarfsfall zu verbrauchen. ...Messen?

Die Zustandsüberwachung mittels Sensoren ist ein wesentlicher Bestandteil der Instandhaltungsplanung von Anlagen. Dies gilt auch für Schaltschränke und Gehäuse in Industrieanlagen. Sensoren mit IO-LinkSchnittstelle verbessern die Temperaturüberwachung, Leistungsanalyse und Fehlererkennung erheblich. ...Beleuchten?

Eine LED-Beleuchtung zählt mittlerweile zum Standard in Schaltschränken für Inspektion und Wartung.

Blendfrei emittiertes Licht bietet dem Anwender Verwechslungssicherheit durch natürliche Farbwiedergabe.

Mit geringer Leistungsaufnahme und langer Lebensdauer erfüllen LED die Nachhaltigkeitsanforderungen im Industrieumfeld. ...Druckausgleich?

In dicht verschlossenen Schaltschränken können Temperaturschwankungen zu ungünstigen Druckverhältnissen führen. Der Unter- und Überdruck kann dazu führen, dass die Dichtungen des Gehäuses nicht mehr ordentlich funktionieren und Wasser in das Gehäuse eindringt. Membranen mit hoher Schutzart ermöglichen einen Druckausgleich mit der Umgebung, ohne den IP-Schutz zu reduzieren. Somit wird ein sicherer Betrieb in Außenaufstellung gewährleistet.

Welches sind die wichtigsten Stellschrauben für einen effizienten Schaltschrankbetrieb?

Aus thermischer Sicht ist es sinnvoll, den Schaltschrank so auszulegen, dass möglichst wenig Heiz- und Kühlleistung erforderlich ist und diese nur dann aktiviert wird, wenn nötig. Regelung ist also eine wichtige Stellschraube. Das heißt, das Thermal-Management-System sollte intelligent arbeiten und die Temperatur innerhalb des Schaltschranks bedarfsgerecht regulieren können.

Ziel ist es, so wenig wie möglich, aber so viel wie nötig zu heizen oder zu kühlen. In jedem Fall sollte mit dem Thermal Management eine sichere Funktionalität unabhängig von den aktuellen Umgebungsbedingungen erreicht werden. Damit kann in Sachen Effizienz der größte Beitrag geleistet werden, was langfristig die Betriebskosten minimiert und die Lebensdauer der Komponenten maximiert.

Welche Probleme können beim Schaltschrankbetrieb auftreten, wenn das Thermal Management nicht optimal umgesetzt wurde?

Kurz gesagt: Es reduziert sich die verbleibende Lebensdauer der Anwendung – bei Auftreten von Kondensat im Schaltschrank gerne auch mal rapide. Feuchtigkeit im Schaltschrank kann zu Kurzschlüssen und Beschädigungen der elektrischen Komponenten führen, was die Betriebssicherheit gefährdet. Das führt zwangsweise zu höheren Wartungsaufwänden und Materialeinsatz.

Wenn das Thermal Management bei einem Schaltschrank nur einen Serviceeinsatz während der Laufzeit einspart, ist das für den Anlagenbetreiber bereits ein monetärer Gewinn. Die richtige Temperaturkontrolle ist entscheidend, um die Lebensdauer der Anwendung zu verlängern und unerwartete Ausfälle zu vermeiden.

Wie unterstützt Stego Elektrokonstrukteure und Planer beim optimalen Thermal Management?

Unser Team von Experten steht Anwendern mit fundierter Beratung zur Seite, um maßgeschneiderte Lösungen für Schaltschrank- und Gehäuse-Applikationen zu entwickeln. Stego verfügt über ein breites Produktsortiment, das unterschiedliche Heiz- und Kühlprodukte umfasst, um möglichst viele Anwendungen abzudecken.

Zusätzlich bieten wir technischen Support, der Anwendern bei der Auswahl und Integration der Produkte in ihre Schaltschränke hilft.

Unser Online-Berechnungs-Tool für Kühl- und Heizleistung ermöglicht es Elektrokonstrukteuren und Planern, die benötigte Heiz- und Kühlleistung schnell und präzise zu berechnen, um ein effektives Thermal Management zu gewährleisten. Unser Online-ProduktFinder hilft darüber hinaus die passenden Produkte zu finden und direkt mit unseren Experten zu diesen Produkten ins Gespräch zu kommen.

Wie soll sich das Thema Thermal Management bei Stego weiterentwickeln?

Der Trend geht klar in Richtung Nachhaltigkeit – sowohl bei Materialien als auch bei Funktionalitäten. Ebenso wird der Bereich Sensorik und Zustandsüberwachung immer wichtiger. Die Integration von Sensoren ermöglicht eine präzise Überwachung der Betriebsbedingungen und so ein feineres Thermal Management. Nur wer den Zustand seiner Anlage und die vorherrschenden Bedingungen kennt, kann seine Anwendung wirklich bedarfsgerecht steuern. Dabei setzen wir auch auf innovative Technologien wie das Industrial Internet of Things (IIoT) und Cloudfunktionalitäten.

Unser Ziel ist es, die Komplexität von Thermal Management auf ein Minimum zu reduzieren und gleichzeitig die Ressourcennutzung unserer Produkte weiter zu verbessern. (häu) Vielen Dank, Herr Vosseler. konstruktionspraxis 4 | 2024

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Special

Effizienz im Schaltschrank

WÄRMEMANAGEMENT

Energieeffiziente

Klimatisierung

Schneider Electric stellt eine neue Generation digital vernetzter ClimasysKühleinheiten vor. Die Geräte lassen sich direkt mit einem Scada-System verbinden und zeichnen sich durch eine sehr hohe Energieeffizienz aus.

!

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TIPP Schneider Electric zeigt seine Produkte und Lösungen auf der Hannover Messe in Halle 11 an Stand C52.

chneider Electric hat eine neue Generation von Klimatisierungsgeräten für den Schaltschrank auf den Markt gebracht. Die digital vernetzbaren Climasys-Kühleinheiten lassen sich direkt mit einem Scada-System verbinden und sind besonders energieeffizient, heißt es vom Hersteller. Sie sollen rund 40 Prozent weniger Kältemittel als das Vorgängermodell benötigen und einen etwa um ein Drittel geringeren Platzbedarf aufweisen.

Der zugehörige Produktkonfigurator Proclima ist zudem nun in die Projektierungssoftware SEE Electrical integriert. Das soll den Planungsaufwand für eine nachhaltige Klimatisierung um ein Vielfaches reduzieren.

Typische Einsatzgebiete für die neuen Climasys-Geräte sind neben der Industrie auch das Transportwesen sowie die Wasser- und Abwasserwirtschaft.

Bedingungen im Schaltschrank jederzeit genau zu überwachen Zu den bedeutendsten Eigenschaften der neuen Kühleinheiten zählt ihre Konnektivität. Laut Hersteller können Betriebs- und Sensordaten schnell und einfach über eine Modbus-RTU-Schnittstelle an Scada- und Monitoringsysteme, etwa aus dem Eco-Struxure-Portfolio, weitergegeben werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Zustand der Geräte sowie die Bedingungen im Schaltschrank jederzeit genau zu überwachen. So wird eine wichtige Voraussetzung für zustandsbasierte oder vorausschauende Wartungsvorgänge geschaffen, die kostspielige Produktionsausfälle verhindern können.

Die zweite große Besonderheit der neuen Klimageräte ist laut Schneider Electric ihr enorm hoher Wirkungsgrad. Dank der Mikrokanal-Wärmetauscher und des Rotationsverdichters benötigen die Kühleinheiten rund 40 Prozent weniger Kältemittelgas als frühere Modelle – bei uneingeschränkter Leistungsfähigkeit. Selbst bei Umgebungstemperaturen von bis zu 55 °C sollen die Geräte noch sicherstellen, dass im Schaltschrank optimale Wärme- und Feuchtigkeitsbedingungen herrschen.

Außerdem sind die Climasys-Kühleinheiten etwa 30 Prozent kleiner und leichter als das Vorgängermodell.

Die 2-kW-Einheit z. B. wiegt 40 Kilogramm. Für Nachhaltigkeit sorgen zudem die plastikfreien Verpackungen aus bis zu 80 Prozent recyceltem Karton sowie die rein digitalen Bedienungsanleitungen.

Zu den bedeutendsten Eigenschaften der neuen Kühleinheiten zählt ihre Konnektivität. So können Betriebs- und Sensordaten über eine ModbusRTU-Schnittstelle an Scada- und Monitoringsysteme, etwa aus dem Eco-Struxure-Portfolio, weitergegeben werden.

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Bild: Schneider Electric

Konfigurationstool in Elektro-Projektierungssoftware integriert Für die Planung der Klimageräte von Schneider Electric kommt üblicherweise die Anwendung Proclima zum Einsatz. Dieses Programm ist nun als Standard-Wärmeberechnung in die Elektro-Projektierungssoftware SEE Electrical integriert, was die Planung weiter vereinfachen soll. So können Kühlgeräte und andere Wärmemanagement-Lösungen direkt im Tool ausgelegt werden – selbstverständlich normkonform, so der Hersteller. Da alle Produktdaten in der Software hinterlegt sind, lässt sich die Stückliste automatisch erstellen. (häu)

Effizienz im Schaltschrank Special

STROMVERSORGUNG

KOMPAKTSCHRANK

Erweitertes Angebot

Für Umgebungen mit hoher Korrosionsgefahr bietet Rittal die Kompaktschrank-Serien AX und KX nun auch in Edelstahl an.

Das glatte Material trotzt Chemikalien, Salzwasser oder extrem hoher Luftfeuchtigkeit.

Dabei lassen sich die Rittal-Systemvorteile nutzen. Die Kompaktschränke verfügen über ein patentiertes System von eingeprägten Gehäusenocken. Sie bilden zusammen mit den Schienen für den Innenausbau das etablierte 25-mm-System-Raster aus dem VX25-Großschrank ab. Damit sind die AXKompakt-Schaltschränke auf alle Ausbauund Nachrüstfälle vorbereitet. Systemkomponenten und -zubehör lassen sich auf Schienen ohne Bohren einbauen – von Türpositionsschaltern oder Türarretierungen

über Kabelschläuche und Klemmleisten bis zu Schaltschrankleuchten. Vereinfacht wurde mit dem neuen Design auch die Erdung mit automatischem Potenzialausgleich.

Hannover Messe 2024: Halle 11, Stand E06

Zu den neuen Produkten, die Farnell in sein Sortiment aufgenommen hat, gehören die DC/DC-Wandler der Baureihe MGN1, die für die Versorgung von „High-Side“- und „LowSide“-Gate-Treiber-Schaltungen für GaN in Brückenschaltungen ausgelegt sind. Die Bausteine sind mit verschiedenen Ausgangsspannungen erhältlich, was einen optimalen Ansteuerungspegel für höchste Systemeffizienz ermöglicht. Die Baureihe MGN1 erfüllt hohe dv/dt-Anforderungen, wie sie häufig bei GaN-Anwendungen mit hoher Schaltgeschwindigkeit bestehen. Außerdem weist sie eine äußerst niedrige Isolationskapazität und eine verstärkte Isolation für 250 V auf.

www.rittal.com

www.farnell.com

Bild: Rittal

Systemvorteile in glattem Stahl

WÄRMEMANAGEMENT

Die Auswahl der passenden Ventilatorlösung für eine bestimmte Anwendung hat Auswirkungen auf Leistung und Effizienz des Gesamtsystems. Ist der Ventilator zu schwach, wird die geforderte Luftmenge nicht erreicht. Ist der Ventilator überdimensioniert, arbeitet er unter Umständen nicht wirtschaftlich. Das webbasierte Auswahltool Fan Scout von EBM-Papst hilft hier weiter.

Die neue Version lässt sich im Browser intuitiv bedienen, sodass sich noch schneller der passende Ventilator finden lässt. Dazu ist keine Installation notwendig, Updates sind nicht erforderlich und der Benutzer kann sicher sein, immer mit den aktuellen Daten zu arbeiten. Um die passenden Ventilatoren im ersten Schritt einzugrenzen, gibt

es individuelle Produktfilter. Hier lassen sich für einen Ventilator bis zu fünf anwendungsspezifische Betriebspunkte und die zu erwartenden Betriebszeiten eingeben. Weitere Filter gibt es für Spannung, Frequenz, Netzform und gewünschte Motortechnologie (AC oder EC). Angaben zum Einbauraum, der Baugröße, der maximal zulässige Schallpegel etc. grenzen die passenden Ergebnisse weiter ein. Das Auswahltool berechnet automatisch, ob ein einzelner Ventilator oder mehrere Ventilatoren – ein sogenanntes Fan Grid – die richtige Lösung ist. Das Tool beachtet auch, wie sich die Anforderungen am energiesparendsten erfüllen lassen. Hannover Messe 2024: Halle 7, Stand C50 www.ebmpapst.com

KABELEINFÜHRUNG

Neue Bürstenleisten für das Kabelmanagement

STROMVERSORGUNG

Neue Modelle mit höherer Leistung

von –30 °C bis 80 °C geeignet und bestehen aus pulverbeschichtetem Stahl mit Bürsten aus Polyamid. Sie sind robust und langlebig, so der Hersteller. Hannover Messe 2024: Halle 11, Stand C59

Die TDK Corporation gibt die Erweiterung der TDK-Lambda DRB-Serie von DIN-Schienen-Stromversorgungen um Modelle mit höherer Leistung und dreiphasigem AC-Eingang bekannt. Mit Ausgängen von 24 V, 48 V und 72 V sind die Produkte für den Dauerbetrieb mit 480 W oder 960 W ausgelegt und können bis zu sieben Sekunden lang eine Leistung von 720 W bzw. 1.440 W liefern.

Dies und eine Konstantstrom-Überlastcharakteristik ermöglichen den Betrieb mit kapazitiven und induktiven Lasten. Die Geräte zeichnen sich durch einen niedrigen Energieimpuls beim Einschalten aus.

www.icotek.com

www.emea.lambda.tdk.com

Bild: icotek Group

Die neuen BES-Bürstenleisten von Icotek sind eine praktische Lösung für die Organisation von Netzwerkkabeln in 10 Zoll (BES 10) und 19 Zoll (BES 19) Netzwerkschränken verschiedener Hersteller. Sie zeichnen sich durch ihre werkzeuglose Montage und Demontage aus, die durch integrierte Federverschlüsse ermöglicht wird. Um die Bürstenleisten zu installieren oder zu entfernen, müssen die Verriegelungen auf beiden Seiten gelöst werden. Die Bürstenleisten schützen vor dem Eindringen von Staub und Schmutz und gewähren zugleich eine Luftzirkulation für die Verbraucher. Diese Eigenschaften erhöhen die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Netzwerkumgebung. Die BES-Leisten sind für den Temperaturbereich

Bild: ebm-papst

Mit neuem, webbasiertem Tool die passende Ventilatorlösung finden

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Elektrik Maschinensicherheit

SAFETY-LÖSUNGEN

X-Achsenposition und Distanzen sicher ermitteln

Bild: Pepperl+Fuchs

Mit zwei neuen Sicherheitslösungen von Pepperl+Fuchs lassen sich zum einen sichere Absolutpositionen ermitteln, zum anderen die Distanz und Bewegungsrichtung sowie Geschwindigkeit von Objekten präzise bestimmen.

Das Safe-PXV-System bietet mehrfache Redundanz: mehrfarbige Codes, Sensor mit Kamera und zweifarbigem LED-Ring sowie eine sichere Auswerteeinheit.

F

ür das Ermitteln einer sicheren Absolutposition wird meist hochkomplexe Technik verwendet. Das muss nicht sein, wie die Lösungen von Pepperl+Fuchs zeigen: Sie bestehen aus einer Kombination der neuen Auswerteeinheit PUS mit den Sensoren Safe PVX oder WCS. Auf diese Weise lassen sich laut Pepperl+Fuchs Sicherheitsfunktionen (SF) gemäß SIL 3 und PL e mit minimalem Integrationsaufwand erreichen.

Das berührungslose Absolutpositioniersystem SafePVX benötigt nur einen kameragestützten Sensor, da es mittels mehrfarbiger Data-Matrix-Codes intrinsische Redundanz herstellt. Bei lineargeführten Applikationen wie Elektrohängebahnen und Regalbediengeräten bietet es über Strecken bis zu 10 Kilometer eine millimetergenaue Positionierung.

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Das robuste Weg-Codier-Systems WCS für Absolutpositionierung im Außenbereich nutzt eine EdelstahlCodeschiene mit Aussparungen. In der sicheren Version umfassen zwei U-förmige Leseköpfe diese Schiene und gewährleisten so auch bei widrigen Bedingungen eine zuverlässige Detektion bis zu einer Streckenlänge von 314,5 Metern, etwa beim Betrieb von Hafenkränen.

Die redundanten Signale der Sensoren werden von der sicheren Auswerteeinheit PUS-F161-B zweikanalig verarbeitet und bewertet. Das Gerät fungiert als Gateway zum Feldbus. Es bildet einen sicheren Positionswert (SF SafePos) und kann daraus auch eine sicher überwachte Geschwindigkeit (SF SafeSpeed) ableiten.

Die aus den Sensoren und der Auswerteeinheit kombinierten Applikationen sind nach EC 61508 für SIL 3

Bild: Pepperl+Fuchs SE

Maschinensicherheit

Elektrik

Der Radarsensor MWC25M-L2MB16 von Pepperl+Fuchs kann in Sicherheitsanwendungen bis Performance Level c oder Safety Integrity Level 1 betrieben werden.

und nach EN 13849 für PL e zertifiziert. Sie ermöglichen dank Vorzertifizierung und Vorkonfiguration eine schnelle und einfache Inbetriebnahme.

Radarsensoren mit integrierter CANopenSchnittstelle Neben der neuen Auswerteeinheit PUS hat Pepperl+Fuchs neue industrielle Radarsensoren mit einer integrierten CANopen-Schnittstelle zur Distanz- und Geschwindigkeitsmessung in robuster Umgebung vorgestellt. Die Sensoren sind optimiert für Distanz- und Geschwindigkeitsmessungen für mittlere Reichweiten bis über 25 m. Die Radarsensoren arbeiten nach der frequenzmodulierten Dauerstrichmethode FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave).

Die Geräte sind in der Lage, sowohl die Distanz als auch die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit von Objekten in ihrem Erfassungsbereich präzise zu bestimmen. Gerade für den Einsatz im Außenbereich unter schwierigsten Bedingungen haben die physikalischen Eigenschaften dieser Technologie im genutzten Frequenzband bei 122 bis 123 GHz große Resistenz gegenüber Störeinflüssen wie Regen, Nebel, Wind, Staub oder Temperaturschwankungen.

Für viele Gebiete:

Linearantriebe Passend für Ihre Anwendung:

Einsatzgebiete sind Mobile Equipment und Material Handling

Bis zu 260 kg Handhabungsgewicht bei Spindelantrieben

Durch die erhöhte elektromagnetische Verträglichkeit sowie die integrierte CANopen-Schnittstelle spezifiziert nach CiA301 zielen die neuen Sensoren auf den Einsatz in Applikationen im Bereich Mobile Equipment und Material Handling ab. Die CAN-Schnittstelle ermöglicht hierbei eine einfache Integration in CAN-Netzwerke. Im Zuge der robusten Einsatzfähigkeit der Sensoren bringen diese erweiterte Eigenschaften mit, wie das robuste und kompakte, kubische Gehäuse der L2-Serie, eine hohe IP-Schutzart nach IP68/69, einen erweiterten Temperaturbereich von -40 °C bis 70 °C und unterschiedliche Anschluss-Stecker (M12, AMP, Deutsch und Festkabel).

Eine erweiterte Funktionalität ist der Betrieb der Sensoren in Sicherheitsanwendungen bis Performance Level c oder Safety Integrity Level 1 beziehungsweise durch eine Redundanz auch PL d/SIL 2 über ein Safety-Konzept, das die Eignung der Sensoren durch deren Diagnosefähigkeit in der Applikation bewertet. Eine Vielzahl von Parametriereigenschaften und erweiterten Funktionalitäten über die CANopen-Schnittstelle direkt im CANNetzwerk, sowie alternativ über das FDT-Rahmenprogramm PACTware und einer Device-DTM bieten größtmögliche Flexibilität der Sensoren in Anwendungen aller Art. (jv) konstruktionspraxis 4 | 2024

Bis zu über 6 m Hub bei Zahnriemenantrieben Bis zu 5 m/s und einer Genauigkeit von ± 5 µm bei Direktantrieben Einzelne Ausführungen auch für Reinräume

... mehr auf ief.de!

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Handhabung weitergedacht.

Elektrik Automatisierung

RÖNTGENDIAGNOSTIK

Wie Lineartechnik bei der Bildanalyse unterstützt Für die Analyse von Gemälden nutzt die Staatliche Akademie der Bildenden Künste Stuttgart eine Konstruktion aus Lineartechnik von Item als Positioniereinheit zur Strahlenuntersuchung sowie Untersuchungsstaffelei.

D

ie Staatliche Akademie der Bildenden Künste (ABK) Stuttgart ist eine der ältesten und größten Kunsthochschulen in Deutschland. Zusätzlich zu Kunst, Architektur und Design gibt es die Fachgruppe Kunstwissenschaften – Restaurierung mit fünf Studiengängen. Einer davon beschäftigt sich mit Konservierung und Restaurierung von Gemälden und gefassten Skulpturen. Für die Untersuchung von Gemälden setzt die ABK zusammen mit der Staatsgalerie Stuttgart auf Röntgendiagnostik: Mithilfe der Röntgenaufnahmen lassen sich charakteristische Merkmale zum Malschichtaufbau oder Veränderungen oder sogar komplette Überarbeitungen oder Übermalungen erkennen. Dazu wurde im Jahr 2020 in Kooperation mit der Staatsgalerie Stuttgart eine digitale Röntgenanlage angeschafft.

„Wir benötigten allerdings zusätzlich eine Positioniereinheit, um die Gemälde mit den Speicherfolien für die Röntgenaufnahmen optimal zueinander anordnen zu können“, sagt Peter Vogel, Diplom-Restaurator und wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ABK. „Auf der Suche nach einem geeigneten Partner, der uns hierbei unterstützen kann, stieß ich auf Item. Gemeinsam entwickelten wir eine Positioniereinheit auf der Basis von Lineartechnik.“ Es entstand eine Art Staffelei, in der nach Bedarf das Gemälde oder die Speicherfolie für die Röntgenaufnahmen präzise horizontal und vertikal bewegt werden können. Sowohl in der ABK als auch in der Staatsgalerie steht nun eine Einheit, die für unterschiedliche Untersuchungszwecke zum Einsatz kommt.

Bild: Item

Die Staatliche Akademie der Bildenden Künste (ABK) Stuttgart entwickelte gemeinsam mit Item eine Positioniereinheit auf der Basis von Lineartechnik. Damit lassen sich historische Gemälde komfortabel untersuchen, beispielsweise röntgen.

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Automatisierung

Elektrik

Mit der Software Item Motion Soft gelang eine schnelle Inbetriebnahme der Linearachsen. „Bislang haben wir die Bilder aufwändig mit einem analogen Röntgengerät analysiert“, erklärt Peter Vogel. „Dazu mussten sie horizontal auf einem speziellen Gestell abgelegt werden.“ Die neue Positioniereinheit auf Basis der Aluminiumprofile von Item lässt sich in zwei vertikale Ebenen unterteilen. Zum Röntgen wird das Gemälde in der vorderen Ebene platziert, während in der hinteren Ebene die dafür notwendige Kassette mit der Speicherfolie positioniert wird. Die Röntgenröhre wird in einem Abstand bis zu vier Meter aufgestellt und bleibt dort dauerhaft stehen. Gemälde bis zu einer Größe von circa 117 cm x 160 cm werden innerhalb eines speziellen Rahmens befestigt. Sie lassen sich mit der Lineartechnik sehr genau um ein Rastermaß verschieben und an die gewünschte Stelle verfahren.

ultrawendig 360° ZITAT

„Wir benötigten eine Positioniereinheit, um die Gemälde mit den Speicherfolien für die Röntgenaufnahmen optimal zueinander anordnen zu können.“ Peter Vogel, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der ABK

Bei der Analyse wird die Röntgenkassette nach der Aufnahme automatisch zur Seite bewegt, die Speicherfolie entnommen, vom Scanner ausgelesen sowie gelöscht und danach wieder auf der Positioniereinheit platziert. Nach dem Wechsel der Folie kann eine definierte Position wiederholt präzise angefahren werden.

Da die Röntgenkassette 35 cm x 45 cm groß ist, müssen je nach Bildgröße meist mehrere Aufnahmen gemacht werden. Ab einer gewissen Größe ist es allerdings notwendig, sowohl den Röntgenapparat als auch die Speicherfolie zu bewegen. So können auch übergroße Bilder untersucht werden. Die 2,50 m hohe und 2,50 m breite Konstruktion bietet dafür optimale Möglichkeiten.

Die Positioniereinheit besteht aus vier Achsen. Für die horizontalen und vertikalen Linearführungen ist jeweils ein Motor verantwortlich. Zum Einsatz kommt das Item Linearsystem als Komplettlösung aus Lineareinheit, Motor, Getriebe und Steuerung. Die verwendete Lineareinheit KLE 8 80x80 verfügt über einen abgedeckten Zahnriemen und bietet so Schutz bei der Bedienung. „Wir bewegen uns ja hier nicht im Maschinenbauumfeld“, sagt Alexander Knoll, Projektverantwortlicher und Produktexperte bei Item. „Da keine Einhausungen vorgesehen sind, sorgen wir mit dem verdeckten Zahnriemen für maximale Sicherheit, um Quetschungen und andere Verletzungen zu vermeiden.“ Zudem entstehen keine Verschmutzungen, das System ist nahezu wartungsfrei. Gleichzeitig setzen die Lineareinheiten vertikale und horizontale Bewegungen ideal um und sorgen für ein ausgewogenes Kräfteverhältnis. „Wir mussten eine Konstruktion erstellen, die auch in vertikaler Richtung eine entsprechende Last transportieren kann“, erklärt Alexander Knoll. „Darin bestand eine besondere Herausforderung, die wir durch den Einsatz eines Sondergetriebes gelöst haben.“ (jv)

Besuchen Sie uns auf der Hannover Messe 2024.

Halle 9, Stand H34.

cube Neuer, ultrawendiger Ultraschallsensor: in 5 Abstrahlrichtungen montierbar dank drehbarem Sensorkopf und QuickLock-Montagehalterung! › 3 Tastweiten: von 65 mm bis 5 m

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› Komfortable QuickLockMontagehalterung

TIPP Welche weiteren Anforderungen an die Konstruktion aus Komponenten der Lineartechnik gestellt und wie diese gelöst wurden, lesen in der OnlineVariante dieses Artikels, der zudem weiteres Bild- sowie Videomaterial bereithält: https:// voge.ly/vglNQiu

› IO-Link-Schnittstelle › Ausgangsstufen: › 1 Push-Pull-Schaltausgang › 1 Analogausgang + 2 Push-PullSchaltausgänge (umschaltbar)

Hannover, 22. – 26.04.2024

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microsonic.de/cube

Elektrik Automatisierung

STEUERUNGSTECHNIK

Highspeed-Plattform für den 3D-Drucker

Mit der neuen Liquid Metal Printing Maschine GMP300 der Grob-Werke lassen sich Drähte aus Aluminium-Legierungen effizient für 3D-Druck nutzen.

Das Entwickler-Team setzte dazu auf PC-based Control von Beckhoff.

B

ereits seit über 95 Jahren entwickeln die GrobWerke als global operierendes Familienunternehmen Anlagen und Werkzeugmaschinen u. a. für namhafte Automobilhersteller. Das Portfolio der GrobWerke GmbH & Co. KG, Mindelheim, reicht von Universal-Bearbeitungszentren über hoch komplexe Fertigungssysteme und manuelle Montagestationen bis hin zu voll automatisierten Montagelinien hauptsächlich für den Automotive-Sektor. Der Fokus auf Anlagen für die additive Fertigung wurde ab 2018 zunächst im Rahmen des Innovationsmanagements zur Beurteilung von Zukunftstechnologie, wie z. B. auch Elektromobilität und Brennstoffzellentechnik, gelegt.

Die Liquid Metal Printing Maschine GMP300 ermöglicht durch ein pulverloses Fertigungsverfahren eine

sichere und zugleich schnelle Herstellung von endkonturnahen Bauteilen, so der Hersteller. Damit stehe den Kunden eine zuverlässige, effiziente und kostengünstige Anlagentechnik mit einer 3-Achskinematik und bis zu 30 m/min Achsgeschwindigkeit bei maximaler Fertigungsflexibilität zur Verfügung. Weitere Vorteile bieten ein Bauraum mit sauerstoffreduzierter Atmosphäre, zahlreiche Sensoren u. a. zur Tropfen-, Düsen- und Bauteilhöhen-Überwachung sowie die Verarbeitung von in Drahtform zugeführten Aluminium-Legierungen und ein gegenüber Pulverhandhabung reduziertes Gefahrenpotenzial. „Wir haben hierfür eine komplett neue Technologie entwickelt, mit der die additive Fertigung im Vergleich zu klassischen Verfahren deutlich interessanter wird. So

Bild: Beckhoff

Der leistungsstarke UltraKompakt-Industrie-PC C6030 steuert alle Maschinen- und Bedienprozesse.

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ist das Rohmaterial in Drahtform weitaus kostengünstiger als das übliche Pulvermaterial. Damit sind die optimalen Voraussetzungen gegeben, um schnell und in kleinen Stückzahlen erforderliche Bauteile wirtschaftlich aus Aluminium herzustellen“, beschreibt Dr. Johannes Glasschröder, Teamleiter Additive Fertigung bei Grob, die Vorgehensweise.

Zu den umgesetzten technischen Herausforderungen ergänzt Emanuel Engelsberger vom Grob-Team Additive Fertigung: „Entscheidend ist die präzise Synchronisation der CNC mit den einzelnen Aluminium-Tropfen. Für deren hochgenaue Positionierung muss beispielsweise die Falldauer vom Druckkopf bis zum Bauteil exakt kompensiert werden. Gerade in diese Entwicklung ist sehr viel Zeit und Know-how eingeflossen, um z. B. auch Ecken und scharfe Kanten präzise und mit maximaler Geschwindigkeit herstellen zu können. Dabei spielt die Kopplung von Tropfenfrequenz und Achsgeschwindigkeit ebenfalls eine äußerst wichtige Rolle. Gleiches gilt für die zahlreichen Sensordaten, die nicht nur für Analysen aufgenommen werden, sondern vielmehr die Grundlage für eine aktive Parameteranpassung und Prozessregelung bilden. Nur so lassen sich etwaige minimale Fehler schon direkt während der Bauteilfertigung ausgleichen.“

Druckgeschwindigkeit nach Bedarf So breit wie das denkbare Anwendungsspektrum ist – Dr. Johannes Glasschröder sieht hier nahezu keine Einschränkungen –, so unterschiedlich sind auch die Anforderungen hinsichtlich der Druckgeschwindigkeit. In der Regel arbeite man mit 250 Aluminium-Tropfen pro Sekunde, habe allerdings auch bereits mit bis zu 1.000 Tropfen/s gedruckt. Mit dem langsameren ersten Wert seien die Ergebnisse aber meist präziser und unter Einsatz eines größeren Tropfenvolumens ebenfalls schnell zu erreichen.

Nachdem sich PC-based Control von Beckhoff bei Grob zuvor schon im Bereich Elektromobilität bewährt hatte, setzte auch das Team Additive Fertigung auf diese Technologie. „Zum einen profitierten wir von den vorhandenen Erfahrungswerten und von internen Standards. Zum anderen ließen sich unsere Anforderungen hinsichtlich Schnelligkeit und Präzision mit der PC-basierten Steuerungstechnik optimal erfüllen“, sagt Emanuel Engelsberger. Dies bestätigt Dr. Johannes Glasschröder: „Hinzu kommt, dass die Steuerungsplattform von Beckhoff einfach nutzbar sowie offen für die Einbindung eigener Erweiterungen und somit auch zukunftssicher ist.“ Den Hardware-Kern der Steuerungslösung bildet ein Ultra-Kompakt-Industrie-PC C6030, der sich mit seiner besonders hohen Single-Core-Rechenleistung optimal für diese Applikation eignet. Entscheidend ist für Dr. Johannes Glasschröder zudem, dass durch das breite und regelmäßig aktualisierte Prozessorspektrum der Beckhoff-Industrie-PCs sowohl zukünftige Anforderungen wie auch Nachhaltigkeitsaspekte abgedeckt seien.

Für eine komfortable Bedienung der Maschine sorgt ein Multitouch-Control-Panel CP3918 mit 18,5-Zoll-Display und kundenspezifischer Tastererweiterung.

Die erforderlichen präzisen und dynamischen Bewegungen der insgesamt sieben Servoachsen sind über drei 1- und zwei 2-kanalige Servoverstärker AX5000 sowie Servomotoren AM8000 realisiert. Dabei wird auch die

Elektrik

Bild: Beckhoff

Automatisierung

Die Servoverstärker AX5000 sorgen in Verbindung mit Servomotoren der Baureihe AM8000 für dynamische und präzise Bewegungen.

systemintegrierte Sicherheitstechnik von PC-based Control eingesetzt: in den Servoverstärkern über die Twinsafe-Drive-Optionskarten AX5805 und im I/O-Bereich mit der Twinsafe Logic EL6910 und mehreren TwinsafeKlemmen. Insgesamt setzt sich die I/O-Ebene aus zahlreichen digitalen und analogen EtherCAT-Klemmen und EtherCAT-Box-Modulen zusammen.

Schnelligkeit und Präzision entscheiden „Entscheidend sind für uns die Schnelligkeit und Präzision in der Datenerfassung und Datenverarbeitung.

Denn nur mit der Extreme-Fast-Control-Technology (XFC) von Beckhoff, also mit der Oversampling-Klemme EL2262, können wir das entsprechende Triggersignal exakt gemäß unserer Bahnplanung einstellen und die erforderliche Synchronisation beispielsweise mit dem Vision-System erreichen. Und genau das ist die Kernapplikation der GMP300“, beschreibt Emanuel Engelsberger die wichtigsten Vorteile der Lösung. Hinzu komme der Vorteil die Schnittstellenvielfalt im I/O-Spektrum von Beckhoff, sodass man sehr einfach etwa auch IOLink-Sensorik über EL6224 einbinden könne. (jv)

!

TIPP Die Online-Variante dieses Artikels hält viele weitere Informationen und Details zum Einsatz von PC-based Control im 3D-Drucker der GrobWerke sowie umfangreiches Bildmaterial für Sie bereit: https://voge.ly/ vglodpr/

ZITAT

„Die Steuerungsplattform von Beckhoff ist einfach nutzbar sowie offen für die Einbindung eigener Erweiterungen und somit auch zukunftssicher.“ Dr. Johannes Glasschröder, Grob-Werke

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89

Elektrik Automatisierung

SCHLEIFRINGE

Daten in Höchstgeschwindigkeit kommunizieren

Bild: Fritz Kübler GmbH

Neue Schleifringe von Kübler für High-End-Datenkommunikation integrieren die Single-Pair-Ethernet-Technologie und ermöglichen mit Gigabit-Übertragung eine Revolution im Bausektor.

In einem Pilotprojekt mit einem Kunden in den USA kam der Prototyp eines Schleifringes von Kübler für Last-, Signal- und Datenübertragung auf einer Baustelle zum Einsatz: Dort wurden Wänden und Hausstrukturen in 3DDruck errichtet.

D

er Megatrend zur Digitalisierung in der industriellen Produktion stellt an die eingesetzten Komponenten kontinuierlich steigende Anforderungen. Dazu zählen auch neue Übertragungskonzepte mit den Möglichkeiten, die Produktion in allen Bereichen schlanker und ökonomischer zu gestalten. Im Rahmen seiner Gesamtausrichtung stellt der SensorikSpezialist Kübler die nächste Generation von Schleifringen vor, die neben den klassischen Bereichen der zuverlässigen Übertragung von elektrischen Lasten und Signalen vor allem auch die Übertragung neuester Bussysteme auf höchstem Niveau ermöglicht.

Die vor kurzem präsentierten, neuen Schleifringsysteme von Kübler stellen schnelle Datenbusse bereit, die unerlässlich für die moderne industrielle Automatisie-

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rung im Kontext von Industrie 4.0 sind: So hat das Unternehmen den Ende 2022 auf den Markt gekommenen, kompakten Schleifring der Baureihe SR085 um die Übertragung mit Single-Pair-Ethernet (SPE) erweitert.

Bei Single Pair Ethernet (SPE) handelt es sich um eine Ethernet-Schnittstelle mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s. Gegenüber der aktuellen FastEthernet-Schnittstelle erfolgt die Datenübertragung über lediglich zwei Adern. Die Reichweite innerhalb des Netzwerkes reduziert sich damit zwar auf maximal 15 Meter (ungeschirmt) bzw. 40 Meter (geschirmt); dies fällt bei modernen Installationen jedoch nicht ins Gewicht, da die kommunizierenden Komponenten in aller Regel in kürzeren Abständen zueinander angeordnet sind.

Gleichzeitig resultieren aus dieser neuen Technologie

Gründungssponsor

Automatisierung Elektrik Business Partner Platin

enorme Platz-, Gewichts- und Kosteneinsparungen für Übertragungs-Kabel.

Die produzierende Industrie sieht aus diesen Gründen in der Single-Pair-Ethernet-Technologie einen kommenden Standard für die industrielle Automation. In der Single Pair Ethernet (SPE) System Alliance haben sich daher Unternehmen aus allen Bereichen der Industrie zusammengeschlossen, um das enorme Potenzial dieser neuen Technologie zu erschließen und optimal für die Zukunft nutzbar zu machen. Auch Kübler hat sich mittlerweile als aktives Mitglied der SPE System Alliance angeschlossen. Alle Mitglieder verfolgen das Ziel, Single Pair Ethernet für das Industrial IoT und andere relevante Anwendungsbereiche zu fördern.

Praxisorientierte Lösungen für den Einsatz moderner Steckverbinder

Schleifring unterstützt Single Pair Ethernet Im Rahmen des Auftritts der SPE System Alliance stellte Kübler im November 2023 auf der Fachmesse SPS in Nürnberg einen neuen Schleifring der Schleifringplattform „Industrial Line“ vor, der den Einsatz von Single Pair Ethernet auch für die Datenübertragung auf rotative Ebenen ermöglicht. Aus Sicht von Kübler stellt dieses Produkt einen wichtigen Beitrag dar, die Übertragungstechnologie einem breitgefächerten Anwendungsspektrum zugänglich zu machen.

Die Schleifringplattform „Industrial Line“ hatte Kübler mit Fokus auf einer Datenübertragungsrate im GigabitBereich bereits Anfang des Jahres 2023 vorgestellt. In einem Pilotprojekt mit einem Kunden in den USA wurde der Prototyp eines Schleifringes für Last-, Signal- und Datenübertragung unter extremen äußeren Bedingungen erfolgreich getestet. In einem System besteht aus einer Tragkonstruktion, in der sich eine Betondüse in drei Achsen bewegen kann, werden Wände und Hausstrukturen auf der Baustelle ähnlich dem Prinzip von 3D-Druckern erstellt. Der aufwändige Transport von Betonfertigteilen entfällt ganz und senkt die Ökobilanz des Hausbaus signifikant.

3. - 5. Juni 2024 Würzburg

Doppelte Gigabit-Übertragungsrate

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Jetzt Teilnahme sichern und anmelden!

14430

Der Kübler-Schleifring ist dabei im Kopf des Systems verbaut und dient dazu, sowohl die Energie zur Betondüse als auch alle Sensordaten und ein HD-Kamerasignal in Echtzeit zurück zur Steuerung zu übertragen – und dies in zweifacher Gigabit-Übertragungsrate. Mit dem Konzept von Kübler ist keine zusätzliche Datenkonvertierung für die Übertragung notwendig. Die 3D-Funktion des Systems bei voller Betriebsgeschwindigkeit ist nur mit diesem Schleifring möglich und führt laut Kundenaussage zu einer fünf- bis neunfachen Reduzierungen der Bauzeit. Der Kunde erziele demnach mit diesem Plug-and-play-Konzept erhebliche Einsparungen gegenüber den zurzeit auf dem Markt befindlichen Lösungen, so der Schleifringhersteller.

Nach fünf weiteren Anlagen im Jahr 2023 ist bereits eine Weiterentwicklung des Konzeptes als Teller-Schleifring (Pan-Cake-Design) für 2024 in Auftrag, um den Schleifring noch kompakter und kürzer zu konstruieren.

Auch dieses Konstruktionsprinzip wurde bereits erfolgreich getestet und wird auf der SPS im November 2024 in Nürnberg erstmals vorgestellt werden. Kübler konnte hier den axialen Platzaufwand der Gigabit-Übertragung nochmals um das Fünffache reduzieren, was einen erheblichen Einfluss auf die Baulänge hat. (jv)

Professionals aus der Branche treffen sich hier Europas größter Fachkongress zum Thema ist der Pflichttermin für alle, die Steckverbinder entwickeln oder einsetzen und interessante Kontakte knüpfen möchten. www.steckverbinderkongress.de

Eine Veranstaltung von

einer Marke der

–

Elektrik Automatisierung

RADARSENSOR

Bild: Beckhoff Automation

Komplexe Drehbewegungen exakt erfassen

Die EtherCAT-Box EP3751-0260 von Beckhoff verbindet einen Beschleunigungssensor mit einer sogenannten Inertial Measurement Unit (IMU), also mit einem Gyroskop.

Somit steht in einer nur 30 x 86 x 22 mm großen Einheit neben der Schock-, Schwin-

gungs- und Neigungsmessung auch eine exakte Erfassung von Beschleunigungen und Drehbewegungen zur Verfügung, und zwar sowohl als vorverarbeitete Werte wie auch als Sensorrohdaten. Integriert ist ein Ultra-low-Noise-3-Achs-Beschleunigungssensor mit 20-Bit-Auflösung und einem wählbaren Messbereich von ±2, ±4 und ±8 g.

Die Abtastfrequenz liegt bei 4 kHz. Der verbaute Sensor eignet sich für Applikationen, bei denen niedrige Frequenzen mit möglichst geringem Rauschen überwacht werden müssen – z. B. Bauwerküberwachung, Brückenmonitoring, Robotik oder Condition Monitoring. Hannover Messe 2024: Halle 9, Stand F06 www.beckhoff.com

AUTOMATISIERUNG

Schunk fokussiert sich auf der Hannover Messe in diesem Jahr auf zwei wesentliche Themen: „The Healthy Factory“ (Die gesunde Fabrik) und „Innovation through Collaboration“ (Innovation durch Kollaboration). Ziel ist die Gestaltung einer für Mensch und Umwelt gesunden und wirtschaftlich erfolgreichen Produktion. Innovative Automatisierungs- und Digitalisierungsbausteine nehmen hierbei eine zentrale Rolle ein. Um seinen Kunden den Zugang zur Automatisierung so einfach wie möglich zu gestalten, stellt Schunk seine Expertise etwa über nutzerfreundliche, digitale Services zur Verfügung. Zwei neue Tools ermöglichen die validierte Auslegung und individuelle Konfiguration von Linearmodulen. Neue elektrische

Bild: Schunk SE & Co. KG

Digital und automatisiert zur gesunden Produktion

Greiferbaureihen wie EGU und EGK ermöglichen hierbei dank individueller Parametrierbarkeit und unterschiedlicher Greifmodi sichere Handhabungsprozesse. Hannover Messe 2024: Halle 6, Stand A26

Bild: Hans Turck GmbH & Co. KG

www.ifm.com

SAFETY

Effiziente und nachhaltige Sicherheitslösungen

sowie als zweiachsige Sensoren für statische (B2N) oder bewegte Applikationen (B2NF) erhältlich. Die QR20-Inklinometer generieren ihr Signal aus der Fusion zweier Messprinzipien: einem Gyroskopsignal und einer MEMS-Beschleunigungsmessung (MicroElectro-Mechanical Systems). Durch die Kombination der Messprinzipien blenden sie Stöße und Vibrationen deutlich effektiver aus als Geräte mit herkömmlichen Signalfiltern. Daher liefern die Geräte laut Hersteller eine bislang unerreichte Dynamik für bewegte Applikationen oder vibrierende Maschinen, unter anderem für Positionierund Hebeapplikationen. Hannover Messe 2024: Halle 9, Stand H55 www.turck.com

www.schmersal.com

www.schunk.com

Neigungswinkelsensoren mit Analogausgang

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Der neue Distanzsensor R1D von IFM erfasst den Abstand zu Objekten auch bei widrigen Bedingungen zuverlässig. Damit eignet sich der R1D ideal für Anwendungen im Außenbereich, wo etwa Staub oder Dampf die Sicht behindern können. Da er mit einem fokussierten Radarstrahl arbeitet, erfasst er auch Objekte mit schlechten Reflexionseigenschaften. Der R1D besitzt Schutzart IP69K sowie einen weiten Arbeitstemperaturbereich von –40 °C bis 80 °C. Sein Messbereich reicht je nach Objekt bis 50 Meter. Hannover Messe 2024: Halle 9, Stand D36

Die Schmersal Gruppe präsentiert auf der diesjährigen Hannover Messe Produkte und Systeme für die sichere, effiziente und nachhaltige Gestaltung von Maschinen und Anlagen. Die Digitalisierung nach den Grundsätzen von Industrie 4.0 sowie knapper werdende Ressourcen und der fortschreitende Klimawandel sind Treiber für umfassende Veränderungen in der industriellen Produktion. Mit innovativen Sicherheits- und Automatisierungslösungen unterstützt Schmersal die Unternehmen bei der digitalen Transformation und der Einhaltung hoher Umwelt- und Energiestandards. Weitere Fokus-Themen auf dem Schmersal-Messestand sind zukunftstaugliche Lösungen für die sichere Lebensmittelproduktion und die Intralogistik.

Schmersal zeigt in Hannover beispielsweise neue Varianten der Sicherheitszuhaltung AZM40 mit Fluchtentriegelung und Notentsperrung. Durch die Erweiterung um die Schutzart IP69 ergeben sich zusätzliche Einsatzmöglichkeiten. Hannover Messe 2024: Halle 09, Stand D09

SENSORIK

Turck erweitert sein bestehendes Portfolio an QR20-Neigungswinkelsensoren mit IOLink oder Schaltausgang um neue Geräte mit Analogausgang. Auch die neuen Sensoren sind als einachsige Geräte für statische (B1N) oder bewegte Applikationen (B1NF)

Messen unter rauen Umgebungsbedingungen

Bild: ifm electronic GmbH

SENSORIK

Automatisierung

Elektrik

SCHLÜSSELSYSTEM

Electronic-Key-System der neuesten Generation Mit dem Electronic-Key-System EKS2 bringt Euchner aus Leinfelden-Echterdingen ein Schlüsselsystem der neuesten Generation auf den Markt. Durch die Entwicklung werden drei Ziele erreicht: einfach zu implementieren, einfach zu bedienen und einfach anzupassen. Als konsequente Weiterentwicklung des EKS-Systems bietet die neueste Generation viele Vorteile bei der digitalen Zugriffssteuerung und der Betriebsar-

tenwahl. Durch Template-Projekte mit vordefinierten Funktionen und Datenfeldern wird der Programmieraufwand zur Einbindung auf ein Minimum reduziert. Aktuelle Anforderungen, wie zum Beispiel SecurityAspekte, werden von vorneherein berücksichtigt. Bei der Kommunikation setzt Euchner auf Profinet, kombiniert mit bewährten sicheren Halbleiterausgängen. Der enthaltene Profinet Switch macht die Integration

in das weit verbreitete Bussystem denkbar einfach. Die 1-aus-n-Sicherheitsausgänge werden direkt an eine sichere Steuerung angeschlossen und dort ausgewertet. Das ermöglicht z. B. die Betriebsartenwahl auf höchstem Sicherheitsniveau PL e. Auf der Hannover Messe stellt Euchner das das neue Electronic-Key-System EKS2 erstmalig vor. Hannover Messe 2024: Halle 9, Stand D16 www.euchner.de

RADARSYSTEM

Sicher in rauen Umgebungen

Driving the world

Bild: Pilz GmbH & Co. KG

Einfach parametrieren statt aufwendig programmieren

Mit dem sicheren Radarsystem Psenradar von Pilz kann die Schutzraumüberwachung in rauen Umgebungen nun für weitere Anwendungen umgesetzt werden: Dank erweiterter Sichtfeldfunktionen lassen sich die Radarsensoren in unterschiedlichen Produktionsumgebungen einfacher integrieren.

Die Flexibilität durch anpassbare Sichtfelder bietet insbesondere Vorteile bei beengten Platzverhältnissen. Zum anderen ist die Anbindung an das offene Sicherheitsprotokoll Safety over EtherCAT FSoE jetzt möglich: Verkabelungsaufwand und Kosten sind geringer. Zum bereits verfügbaren Radarsensor mit einem Erfassungsbereich von 0 bis 5 Metern ist nun auch der sichere Radarsensor Psen rd1.2 sensor F-FOV LR mit einem Bereich von 0 bis zu 9 Metern erhältlich. Damit ist eine effiziente Absicherung mobiler Anwendungen möglich. Hannover Messe 2024: Halle 9, Stand D17 www.pilz.com

Roboter intuitiv in Betrieb nehmen mit MOVIKIT® Robotics Das standardisierte Softwaremodul MOVIKIT® Robotics von SEW-EURODRIVE ermöglicht die Ansteuerung universeller Roboterkinematiken auf einfache und zeitsparende Weise. So können Werker Roboterprogramme schnell erstellen und editieren: Ohne komplexe Programmiersprache – direkt an der Maschine – absolut intuitiv.

MOVIKIT® Robotics lässt sich durch die standardisierte Feldbusschnittstelle einfach in die Automatisierungsstrukturen integrieren und bietet Funktionen wie die TouchProbe-Messung und Restwegpositionierung sowie zeit- und wegbasierte Bahnereignisse. www.sew-eurodrive.de/movikit

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Finale

Job & Karriere

ZEIT- UND SELBSTMANAGEMENT

Stresslevel senken und effizient arbeiten

Bild: Andrey Popov - stock.adobe.com

Ingenieure sind oft einer hohen Arbeitsbelastung ausgesetzt und stehen unter enormem Termin- und Leistungsdruck. Strategien zu Zeit- und Selbstmanagement helfen, den Überblick zu behalten und Stress abzubauen.

Konstrukteure sind häufig innerhalb einer gewissen zeitlichen Frist auf sich allein gestellt. Erst zur Übergabe oder Abnahme eines Projekts findet ein intensiverer Austausch statt. Dabei kann der regelmäßige Austausch mit Kollegen dabei helfen, Stress zu reduzieren.

S

tress, Zeitdruck, Überlastung: Mit all diesen Umständen werden Arbeitnehmer oft täglich konfrontiert. Schließlich sind andere Abteilungen darauf angewiesen, dass komplexe Projekte und Aufgaben zum Stichtag abgeschlossen sind. Die Fähigkeit des Selbstmanagements und der Organisation sowie eine gute Portion Resilienz gegenüber Stress sind demnach klare Einstellungskriterien für viele Unternehmen. Stress verhindert ein ergebnisorientiertes Arbeiten.

Hohe Stressbelastung im Ingenieurswesen Bereits seit einigen Jahren stehen psychische Belastungen am Arbeitsplatz im Fokus des öffentlichen und wirtschaftlichen Interesses. Besonders die technischen und

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ingenieurwissenschaftlichen Berufe bekommen dabei die Auswirkungen von Technisierung, Fachkräftemangel und Überlastung zu spüren. Vorbelastet ist diese Berufsgruppe zudem durch die hohe Stress-Belastung.

Sie tragen Verantwortung für entstandene Schäden und haben es mit Projekten aus verschiedenen Bereichen zu tun, die nicht selten über die ganze Welt verstreut sind.

In einem empirischen Forschungsprojekt aus dem Jahr 2018 zeigte die PFH Göttingen, dass im Ingenieurwesen einerseits ein großes Potenzial für psychische Belastungen vorhanden ist, andererseits jedoch ein Defizit an geeigneten Bewältigungsstrategien vorherrscht.

Die Mehrheit der befragten Teilnehmer gab an, dass die Stressbelastung auf einer Skala von eins bis zehn dauerhaft zwischen sieben und zehn läge.

Job & Karriere Finale INFO Folgende Stressoren wurden sehr häufig genannt: Ablenkungen / Störungen bei der Arbeit Konflikte mit Kollegen / Vorgesetzten als gering empfundene Wertschätzung und soziale Unterstützung übermäßiger Termin- und Leistungsdruck Die Konsequenzen permanenter Überlastung sind vielseitig. In erster Linie wirkt sich diese jedoch auf das Ergebnis der Arbeit aus, die Fehleranfälligkeit steigt und die Effizienz sinkt fortlaufend. Hoher Stress beeinträchtigt die Regenerationsfähigkeit sowie die psychische Gesundheit der Mitarbeiter und führt unter Umständen zu Fehlzeiten und langen Krankheitsausfällen.

Mit folgenden Tipps können Konstrukteure und Ingenieure ihren Arbeitsalltag jedoch durch einfache Routinen angenehmer und letztlich produktiver gestalten.

Pomodoro-Technik und Eisenhower-Prinzip Entwickler und Konstrukteure sind häufig innerhalb einer gewissen zeitlichen Frist auf sich allein gestellt.

Erst zur Übergabe oder Abnahme eines Projekts findet ein intensiverer Austausch statt. Ein effektives Zeit- und Selbstmanagement hilft bis dahin dabei, eine bewusste Planung umzusetzen und den Stress gegen Ende der Abgabefrist zu reduzieren. Betrachtet man ein Projekt als Ganzes und nicht als einzelne Arbeitspakete führt das oft zwangsläufig zu einer Überlastung. Um die Zeit effizienter zu nutzen, empfiehlt sich daher die Beachtung der folgenden Hinweise.

Arbeiten in festgelegten Intervallen An langen Arbeitstagen in der Entwicklung und Konstruktion fängt der Kopf schnell sprichwörtlich an, zu rauchen. Besonders beliebt im Ingenieurswesen ist daher das Arbeiten nach der Pomodoro-Technik. Hierbei wird der Tag in Intervalle eingeteilt, in welchen fokussiert an einer Aufgabe gearbeitet wird. Zwischen diesen Intervallen gibt es kurze Pausen, um wieder etwas Luft zu holen.

Beispiel: Für eine bestimmte Aufgabe nimmt man sich ein Zeitintervall von 30 Minuten. In diesen 30 Minuten arbeitet man konzentriert und ohne Unterbrechung daran. Danach folgt eine kurze Pause von 5 bis 8 Minuten, bis in den nächsten 30 Minuten eine weitere Aufgabe ansteht. Ein Timer hilft dabei, die Zeiten einzuhalten.

Dabei ist es wichtig zu bedenken, dass ein klar definiertes Ziel pro Pomodoro-Intervall dabei hilft, den Fokus auf die Aufgabe zu lenken. Ohne dieses verlieren sich Entwickler und Konstrukteure schnell in zeitintensiven Kleinigkeiten, die lieber in einem separaten Intervall bearbeitet werden sollten.

Effizientes Selbstmanagement dank Priorisierung Mit Deadlines verbinden viele Arbeitnehmer vermutlich bloß eines, nämlich Stress und eine hohe Belastung.

Doch aktuelle Studien zeigen: Rückt eine Frist näher, steigt die Produktivität. Sich auf diese Gegebenheit zu verlassen, ist dennoch keine Option, denn nehmen die Aufgaben zum Ende der Frist überhand, sind sie schlicht und einfach nicht mehr zu schaffen. Die Lösung: eine durchdachte Priorisierung.

Für die Einteilung von Aufgaben gibt es verschiedene Systeme. Besonders beliebt ist das Eisenhower-Prinzip, auch bekannt als ABC-Methode: A-Aufgaben: wichtig und dringend

Zeit- und Selbstmanagement unterscheiden Ein gutes Zeitmanagement umfasst die Fähigkeit, vorliegende Aufgaben effizient auf die verfügbaren Stunden des Arbeitstages aufzuteilen. Beim Selbstmanagement geht es eher darum, Aufgaben erfolgreich zu erledigen. Dazu gehört neben einem guten Zeitmanagement u. a. auch die Priorisierung der Aufgaben und Ziele, die Fähigkeit, Ziele realistisch einzuordnen, eine strategische Planung und sich selbst immer wieder motivieren zu können.

B-Aufgaben: wichtig, aber nicht dringend C-Aufgaben: nicht wichtig und nicht dringend (können eventuell abgegeben / gestrichen werden) Tipp: Für ein effektives und ausgeglichenes Selbstmanagement empfiehlt es sich, jeden Tag ein festes Zeitfenster für wichtige Aufgaben einzuplanen. Häufig werden diese sonst von dringenden, aber spontan auftauchenden Problemen überschattet.

Resilienz gegenüber Stress aufbauen Eine gesunde Resilienz gegen Stress hilft Entwicklern und Konstrukteuren dabei, bei nahenden Deadlines die Ruhe zu bewahren und die Fehlerquote trotz Belastung niedrig zu halten. Dazu gehört neben einer guten Organisation und der Priorisierung von Aufgaben auch das Erkennen von Stressoren und der Implementierung von Techniken zum Zeitmanagement (z. B. der PomodoroMethode).

Soziale Unterstützung sowie körperliche Pausen helfen dabei, Herausforderungen konstruktiv anzugehen und in psychisch belastenden Situationen positiv zu bleiben. Dazu gehört auch die Förderung der Kommunikationsfähigkeit durch den regelmäßigen Austausch beteiligter Kolleginnen und Kollegen.

Wichtig: Resilienz kann sich auch in eine ungesunde Richtung entwickeln. Eine zu hohe Arbeitsbelastung kann nicht durch Widerstandskraft gegen Stress kompensiert und sollte daher beim Auftraggeber oder Arbeitgeber frühestmöglich kommuniziert werden.

Berufe im Ingenieurswesen gehen in vielen Fällen mit einer erhöhten psychischen Belastung durch Stress einher. Eine gesunde Kommunikation, das passende Zeitmanagement und die richtige Work-Life-Balance sind nicht nur der Schlüssel zur persönlichen Gesundheit, sondern auch zu erfolgreichen Projekten. (häu)

FAKT

Soziale Unterstützung sowie körperliche Pausen helfen dabei, Herausforderungen konstruktiv anzugehen und in psychisch belastenden Situationen positiv zu bleiben. konstruktionspraxis 4 | 2024

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Finale

Job & Karriere

Seminartipp EN ISO 20607 Bild: Fraunhofer/Andrii Symonenko/stock.adobe.com

Die neue Norm für Betriebsanleitungen im Maschinen- und Anlagenbau, 16.-17.5.2024, online – Die EN ISO 20607 liefert als erste harmonisierte Typ-B-Norm zu Fragen der Benutzerinformation einen pragmatischen Ansatz zur Erstellung und Prüfung von Betriebsanleitungen. Sie unterstützt Verantwortliche beim Erstellen von Betriebsanleitungen und hilft, Vollständigkeit der Information zu erzielen. Sicherheit beim Umgang mit Maschinen steht im Vordergrund. Allerdings enthält EN ISO 20607 auch grundlegende Anforderungen, die dafür sorgen sollen, dass Betriebsanleitungen verständlich, möglichst kurz, übersichtlich, logisch und zielgruppengerecht erstellt werden.

Was bei Betriebsanleitungen wichtig ist

TIPP

Der Einstieg in die Additive Fertigung (AM) von Serienund Endkundenteilen ist für viele Unternehmen eine Herausforderung. Schnell stellen sich Fragen zu Standards, Dimensionierungsgrundlagen, Konstruktionsmethoden, technisch-wirtschaftlichen Berechnungsgrundlagen oder CAD-Tools. Praxisorientierte Methoden und Beispiele geben Antworten.

ISBN 978-3-8343-3469-5

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Das Seminar vermittelt alle wichtigen Kenntnisse zum normengerechten Verfassen von Betriebsanleitungen.

Oktober online stattfindet. Da die EN ISO 20607 als Ergänzung der EN ISO 12100 zu sehen ist, aber in Teilbereichen mit EN 82079-1 konkurriert, legt Referent Matthias Schulz wert darauf, bei den Teilnehmern ein vertieftes Verständnis für die Bedeutung der EN ISO 20607 zu wecken. Zudem werden die Anforderungen an Sicherheitsinformation vermittelt oder wie Betriebsanleitungen zielgruppengerecht strukturiert und gestaltet werden.

Auf der Agenda des Seminars stehen folgende Punkte: Inhalt, Aufbau, sicherheitsbezogene Informationen; Struktur/Gliederung der Betriebsanleitung; Texte verständlich(er) gestalten sowie Textgestaltung und Wahl der Medien. Das Seminar wendet sich an Technische Redakteure sowie Techniker und Ingenieure, die Betriebsanleitungen erstellen oder daran mitwirken, sowie an Verantwortliche für Produktdokumentation und -sicherheit.

Referent Matthias Schulz ist seit 1991 als selbstständiger Berater und Buchautor tätig. Zu seinen Fachgebieten zählen CE-Kennzeichnung, Maschinensicherheit und Technische Dokumentation.

Mehr Seminare unter: akademie.vogel.de/seminar/konstruktion

Diese Seminare sollten Sie nicht verpassen!

08.05.2024 online

Antriebstechnik

16.05.2024 online

EN ISO 20607

03.06.2024 online

Innovationen bei elektrischen Traktionsantrieben Die neue Norm für Betriebsanleitungen im Maschinen- und Anlagenbau Maschinensicherheit

Anforderungen an das Inverkehrbringen von Maschinen in den USA

Mehr Infos auf www.akademie.vogel.de

Quelle: VCG

BUCH

Bild: VCG, © masterzphotofo – stock.adobe.com

Worauf es dabei ankommt, vermittelt das zweitägige Seminar „EN ISO 20607: Die neue Norm für Betriebsanleitungen im Maschinen- und Anlagenbau“ der Vogel Akademie, das am 18. und 19.

Job & Karriere Finale

Impressum

www.konstruktionspraxis.de

Webinar Additive Fertigung

Leserservice

Mit 3D-Druck schnell und präzise Mikrobauteile erzeugen, 07.05.2024, 14:00 Uhr – Der Bedarf an sehr kleinen, komplexen Mikrobauteilen steigt in Elektronik, Medizintechnik, Biowissenschaften und anderen Bereichen. Mit der Projektionsmikro-Stereolithografie erreicht 3D-Druck eine hohe Auflösung, Genauigkeit und Präzision, um Bauteile im Mikrobereich zu drucken. Dank geringen Pixelgrößen, hoher optischer Genauigkeit und engen Druckertoleranzen gelingen Mikrobauteile mit hoher Maßhaltigkeit und Wiederholungsgenauigkeit. Dies eröffnet Herstellern und Forschungseinrichtungen neue Möglichkeiten. In Mikrofluidik, Medizintechnik, bei MEMS und elektronischen Komponenten werden Produkte möglich, die man bisher nicht herstellen konnte. Im kostenlosen Live-Webinar am 07.05.2024 um 14 Uhr erörtert Referent Steffen Hägele, Sales Manager Europe bei BMF Boston Micro Fabrication, wie die neue Technologie der Projektionsmikro-Stereolithografie funktioniert und welche Voraussetzungen für den Einsatz in Prototyping und Serienfertigung erfüllt sein müssen. Darüber hinaus zeigt Hägele verschiedene Anwendungsbeispiele aus Medizintechnik, Elektronik und Forschung, welcher 3D-Drucker sich für welchen Zweck eignet sowie welche Materialien heute bereits verfügbar sind.

konstruktionspraxis.de/hilfe oder E-Mail an vertrieb@vogel.de mit Betreff „Konstruktionspraxis”.

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UMFRAGE – Austauschbare Akkus, modulare Bauweise, recycelte Materialien – Nachhaltigkeit hält auch Einzug in Smartphones. Die Grafik vergleicht aktuelle Modelle von Herstellern, die Langlebigkeit und Ressourcenschonung über schnelle Prozessoren und High-EndKameras stellen.

Fairphone 5 Unternehmensstandort Niederlande

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Verbreitete Auflage: Angeschlossen der Informationsgemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern – Sicherung der Auflagenwahrheit.

Aktuelle Zahlen: www.ivw.de ISSN 0937-4167

Technik Betriebssystem Android 13

Android 13**

Android 12

Display 6,46″ OLED

6″ AMOLED

6,3″ LCD

Speicher intern/erweiterbar 256 GB/2TB

128 GB/2 TB

128 GB/512 GB

Ja

Ja Ja

Akku austauschbar Ja Modulare Bauweise* Ja

Ja

Selbstreparatur einfach möglich Ja

Ja

Nein

Ersatzteile online bestellbar Ja

Ja

Nein

Sicherheit Updates Sicherheit bis 2031

k.A.

k.A.

5 Jahre ab Kauf

mind. bis 2027

Garantiezeit in Jahren 2, kostenlos 2 erweiterbar auf 5 Wo erhältlich? Online/ Ladengeschäfte

Online

* verschraubte statt verklebte Bauteile ** per Update ab Anfang 2024;

2 Online Quelle: Statista Recherche

Die Grafik zeigt einen Vergleich von ausgewählten nachhaltigen Mobiltelefonen.

Bild: Statista

Updates Betriebssystem bis 2031

Vogel Communications Group GmbH & Co. KG Max-Planck-Str. 7/9, 97082 Würzburg Tel. +49 931 418-0 www.vogel.de Beteiligungsverhältnisse: Persönlich haftende Gesellschafterin: Vogel Communications Group Verwaltungs GmbH Max-Planck-Straße 7/9, 97082 Würzburg Kommanditisten: Dr. Kurt Eckernkamp GmbH, Nina Eckernkamp, Klaus-Ulrich von Wangenheim, Heiko Lindner, Axel von Kaphengst Geschäftsführung: Matthias Bauer (Vorsitz), Günter Schürger Druck: Vogel Druck und Medienservice GmbH 97204 Höchberg Copyright: Vogel Communications Group GmbH & Co. KG

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Finale

Technik kurz erklärt

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Technik kurz erklärt

B il d: S e v e n t y f o ur - s t o ck . a d o b e .c o m

Der Personenaufzug

Erst mit der Absturzsicherung, die Elisha Graves Otis 1853 vorgestellt hat, kam der Durchbruch für Personenaufzüge.

Inzwischen ist es fast schon verpönt, den Aufzug zu nehmen. Wer vom zweiten in den vierten Stock möchte, nimmt die Treppe und zeigt damit gleich, wie fit er ist. Doch nur wenige werden die 850 Stufen zur Aussichtsplattform des Stuttgarter Fernsehturms hinaufsteigen. Das geht mit dem Aufzug in 36 Sekunden bei 5 Metern/Sekunde schneller und bequemer. Aufzüge verwenden verschiedene Antriebssysteme, die gängigsten sind der Seilaufzug, der Hydraulikaufzug sowie der Spindelantrieb.

Bekannt seit dem 18. Jahrhundert, kam der Durchbruch für Personenaufzüge aber erst 1853 mit der Absturzsicherung von Elisha Graves Otis. Das Tragseil von Otis‘ Aufzug ist an einer harten Stahlfeder befestigt, an deren Ende Bolzen sitzen. Diese Feder wird durch das Gewicht der Kabine gespannt. Reißt das Seil, entspannt sich die Feder. Die Bolzen schnellen daraufhin nach außen, krallen sich in den Führungsschienen des Fahrkorbs fest und bringen ihn so zum Stehen.

Podcast

B il d: VCG

Ja sagen zur Gefährdung, Teil 1 – Bei manuellen Tätigkeiten in Gefahrenbereichen kommt eine spezielle Sicherheitseinrichtung zum Einsatz: die ständige Zustimmung. Bei der ständigen Zustimmung sagt man „ja“ zu einer Gefährdungssituation.

Abhängig von der jeweiligen Maschine kann das bedeuten: Ja, ich bin noch da und passe auf. Welche Sicherheitseinrichtungen sich hinter dem Begriff ständige Zustimmung verbergen, wofür sie eingesetzt werden und welche Herausforderungen sie mit sich bringen, darüber sprechen konstruktionspraxis-Redakteur Jan Vollmuth und Co-Moderator Matthias Schulz, Geschäftsführer der HiQ Text GmbH aus Aalen, in dieser Folge des Podcast Maschinensicherheit der konstruktionspraxis. Mehr Podcasts unter:

www.konstruktionspraxis.vogel.de/podcasts

98 konstruktionspraxis 4 | 2024

Prozent der seltenen Erden für Magnete müssen in der EU importiert werden. Nun haben sich Wissenschaftler mit zwei großen Technologieunternehmen zusammengetan, um umweltfreundliche Magnete aus nachhaltigen Materialien zu entwickeln. Sie richten eine Open-SourceSoftwareplattform mit Softwarewerkzeugen ein, um die Eigenschaften neuartiger magnetischer Materialien zu modellieren und simulieren.

Das MaMMoS-Projekt könnte die Entwicklungszeit für dauermagnetische Werkstoffe erheblich verkürzen.

NEX

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konstruktionspraxis 5 Auf dem Weg zur All Electric Society ist die Speicherung elektrischer Energie ein mindestens so wichtiges Thema wie deren Produktion. Batterien sind dabei von zentraler Bedeutung, ob für Fahrzeuge oder alle anderen netzunabhängig betriebenen Geräte. Grund genug, für ein Special in der Mai-Ausgabe der konstruktionspraxis, das sich mit Komponenten und Systemen für die Fertigung von Batterien befasst.

Erscheinungstermin: 23.05.2024

konstruktionspraxis E-Paper Alle Ausgaben der konstruktionspraxis finden Sie ab dem Erscheinungsdatum auch als E-Paper unter www.konstruk tionspraxis.de. So können Sie die Artikel der konstruktionspraxis überall lesen.

Und dank unseres digitalen Heftarchivs auch in älteren Ausgaben stöbern.

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Weitere Informationen auf unserer Website: www.weidmueller.de/snapin

BIHL-WIEDEMANN.DE BIHL-WIEDEMANN.DE

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JAHRGANG 06 JAHRGANG 18

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AUSGABE 01.2012 AUSGABE 01.2024

INTERVIEW

Zeit, Geld und Ressourcen sparen: mit AS-Interface ein Kinderspiel SAFETY

Safety-Lösungen von Bihl+Wiedemann: maßgeschneidert für den mobilen und modernen Materialfluss

Nachhaltig automatisieren mit AS-Interface:

WENIGER STECKER MEHR VERBINDUNG

AS-INTERFACE

TECHNOLOGIE

Nachhaltig automatisieren mit AS-Interface:

WENIGER STECKER MEHR VERBINDUNG

Bild: Bihl+Wiedemann GmbH; iStock standret

Ein einziges ungeschirmtes, zweiadriges Profilkabel für Standard- und Safetydaten plus Energie, Durchdringungstechnik statt Steckverbinder sowie höchste Flexibilität und Wirtschaftlichkeit: Die Erfolgsgeschichte von AS-Interface hat aber nicht nur mit der Einfachheit und Leistungsfähigkeit der weltweit standardisierten Verdrahtungs- und Steuerungstechnologie sowie den sich daraus ergebenden Vorteilen zu tun, sondern auch mit den Nachhaltigkeitsversprechen, die ASi erfüllt.

AS-Interface

02

Andere Feldbuslösungen

AS-INTERFACE

Verantwortung für die Umwelt, Verringerung des ökologischen Footprints durch Einsparung von CO2, Dekarbonisierung von industriellen und logistischen Prozessen, aber auch Themen wie Ressourceneinsparung und Fachkräftemangel – das Thema Nachhaltigkeit in der Industrie hat viele Facetten. Produkte und Prozesse werden nicht mehr nur unter die „ökonomische“, sondern zunehmend auch unter die „ökologische Lupe“ genommen. Allerdings braucht man kein Vergrößerungsglas, um zu erkennen, wie mit AS-Interface nachhaltige Automatisierungslösungen umgesetzt werden können.

TECHNOLOGIE

Vergleich: Bedarf an IP-Adressen und IP67-Steckern für die Integration von E/A Modulen

Wählen Sie aus, wie viele Teilnehmer/Module Sie integrieren möchten: 3 E/A Module

10 E/A Module

AS-Interface

+ E/A Module

Andere Feldbuslösungen

SPS

SPS

ASi: Technologie für Standardautomatisierung, Safety und Security in der Automatisierung Alle Generationen von AS-Interface basieren grundlegend auf dem Prinzip der Einfachheit: Teilnehmer im ASi Netzwerk werden in Durchdringungstechnik an ein ASi Profilkabel angeschlossen – ohne spezielles Werkzeug und genau da, wo sie benötigt werden. ASi ist jedoch nicht (mehr) nur eine flexible und kostengünstige Verdrahtungslösung, sondern mittlerweile eine Technologie, die leistungsfähige Automatisierungslösungen ermöglicht und – zumal sie Standard- und Sicherheitssignale auf dem gleichen Kabel überträgt – auch die Umsetzung funktionaler Sicherheit ganz einfach macht. IO-Link Devices – und zukünftig auch IO-Link Safety Devices – können mit ASi-5 sehr komfortabel angeschlossen und so in Industrie 4.0 und entsprechende IIoT-Strukturen integriert werden.

Die Software-Suites von Bihl+Wiedemann – ASIMON360 für Safety- und ASi Control Tools360 für Standardapplikationen – gewährleisten eine intuitive, fehlerfreie und äußerst funktionale Lösung individueller Aufgabenstellungen und Netzwerktopologien. Komplexe Anforderungen, beispielsweise in der Antriebstechnik, werden mit ASi-5 zum Kinderspiel. Und unter Security-Aspekten überzeugt die Technologie schon deshalb, weil sie in der Feldebene einen kommunikativen Bruch zu TCP/IP vollzieht. Dadurch werden die Netzwerkteilnehmer von der Außenwelt abgeschirmt und mögliche Sicherheitslücken können so – im Gegensatz zu Feldmodulen anderer Technologien mit integrierter Ethernetschnittstelle – gar nicht erst entstehen. Und schließlich sind alle modernen ASi Geräte von Bihl+Wiedemann feldupdatefähig, was bedeutet, dass etwa bei neuen Sicherheitsanforderungen die Hardware nicht mehr zwingend getauscht werden muss. Technologische und anwendungstechnische Vorteile zuhauf – und sie alle sind im doppelten Sinn nachhaltig, denn AS-Interface steht nicht nur für Zukunftssicherheit, sondern auch für Umweltverträglichkeit.

AS-Interface – die wohl ressourcenschonendste Automatisierungstechnologie Weniger ist mehr – auf AS-Interface trifft das in perfekter Weise zu. Während andere Feldbuslösungen typischerweise sowohl für den Busanschluss als auch für die Stromversorgung kodierte Stecker benötigen, bei denen es zudem verschiedene Standards

1 IP-Adresse

3 IP-Adressen

0 IP67-Stecker

10 IP67-Stecker

3 E/A MODULE Wählen Sie aus, wie viele Teilnehmer/Module Sie integrieren möchten: 3 E/A Module

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Andere Feldbuslösungen

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1 IP-Adresse

10 IP-Adressen

0 IP67-Stecker

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10 E/A Module

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AS-Interface Andere Feldbuslösungen

03

AS-INTERFACE

TECHNOLOGIE

ASi Kabel

zu beachten gilt, sind bei ASi Stecker für den Anschluss von ASi Netzwerkteilnehmern in der Regel nicht erforderlich, da diese Komponenten einfach auf das Profilkabel gepierct werden. Zudem entfallen auch die Anschlusskabel in vorkonfektionierter Länge, die beispielsweise für die Verbindung und die Stromversorgung von Ethernetmodulen benötigt werden, während ASi Komponenten flexibel dort an ein von der Rolle nach Bedarf abgelängtes ASi oder AUX Profilkabel angeschlossen werden können, wo sie gerade gebraucht werden. Allein in Bezug auf den Bedarf an Steckern und Kabeln ergibt sich so bei der Verdrahtung mit AS-Interface im Vergleich zu ethernetbasierten Feldbuslösungen eine erhebliche Kosteneinsparung von ca. 100 bis 150 Euro pro Modulanbindung.

Einsparpotenziale bietet ASi aber nicht nur gegenüber anderen Feldbuslösungen, sondern auch im Vergleich zur Parallelverdrahtung, bei der jedes Signal einzeln auf die Steuerung ver-

Konventionelle Parallelverdrahtung

drahtet werden muss. Auch hier ist der Rohstoffeinsatz von Kupfer und Kunststoff für das ASi Profilkabel sowie der zu seiner Produktion erforderliche Energieverbrauch im Vergleich zur Herstellung der alternativ benötigten einzelnen Litzen um ein Vielfaches geringer. Und auch bei einer späteren Entsorgung gibt es den positiven Umwelteffekt, dass entsprechend weniger Abfall anfällt. Weniger Kunststoff, weniger Kupfer – mehr für die Umwelt: AS-Interface ist als ressourcenschonende Technologie heute zukunftsfähiger denn je – vor allem im Vergleich zu anderen Automatisierungssystemen in der Feldebene.

Zeit ist Geld – AS-Interface spart beides!

Arbeitszeit ist – gerade auch mit Blick auf den Fachkräftemangel – eine weitere wertvolle Ressource, von der um so mehr zur Verfügung steht, je weniger verschwendet wird.

Dank verpolungssicherem Profilkabel und

Durchdringungstechnik ist AS-Interface das wohl effizienteste Verdrahtungssystem seiner Art auf dem Markt – denn es spart nicht nur Material, sondern Zeit und damit auch Geld.

Im Gegensatz zu anderen Feldbuslösungen können Sensoren und Module über ASi sekundenschnell angeschlossen werden – ohne vorangehende Planungs- und Kommissionierungszeit für und ohne Warten auf vorkonfektionierte Verbindungskabel, die in vielen unterschiedlichen Längen vorgehalten werden müssen, ohne Suche nach einer passenden Montagestelle, ohne die Gefahr falscher Kabellängen oder nicht kompatibler Steckerkodierungen und ohne Hantieren mit bis zu vier Kabeln pro Modul. Zudem können extrem viele Module angeschlossen werden – über nur zwei Adern zum Gateway – und unter nur einer einzigen IP-Adresse. Dies spart nicht nur teure Montagezeit, auch im Fall einer schnellen nachträglichen Integration zusätzlicher ASi Teilnehmer, sondern reduziert davor auch spürbar den Planungsaufwand in der

Vergleich: Kabelbedarf und Verdrahtungskosten für die Integration von E/A Modulen Wie viele Ein- und Ausgangsmodule nutzen Sie? 3 E/A Module

10 E/A Module

Wie viele Ein- und Ausgangsmodule nutzen Sie? 3 E/A Module

AS-Interface

Andere Feldbuslösungen

AS-Interface

Andere Feldbuslösungen

Anzahl Kabel

Anzahl Kabel

Anzahl Kabel

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Verdrahtungskostenvergleich:

Verdrahtungskostenvergleich:

~ € 118

AS-Interface

~ € 118

AS-Interface

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Andere Feldbuslösungen

~ € 1210

Andere Feldbuslösungen

3 E/A MODULE

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10 E/A Module

10 E/A MODULE

AS-INTERFACE

TECHNOLOGIE

Vergleich: Ressourcenbedarf bei unterschiedlichen Automatisierungslösungen für die Integration von E/A Modulen Wie viele Ein- und Ausgangsmodule nutzen Sie?

3 E/A Module

AS-Interface

10 E/A Module

Wie viele Ein- und Ausgangsmodule nutzen Sie?

3 E/A Module

Andere Feldbuslösungen

10 E/A Module

Andere Feldbuslösungen

AS-Interface

Parallelverdrahtung

Parallelverdrahtung

3 E/A MODULE

mechanischen und elektrischen Konstruktion oder in Service und Instandhaltung.

Auch gegenüber der traditionellen Parallelverdrahtung bietet die Installation mit ASi – neben dem bereits erwähnten deutlich reduzierten Materialbedarf – hohe Einsparpotenziale. Während man für die Verdrahtung eines einzelnen Motorstarters mit 13 Adern leicht ca. 60-90 Minuten Installationszeit braucht, Umweltverantwortung und Dekarbonisierung bei Bihl+Wiedemann

kann man die gleiche Aufgabe über ASi mit einem aktiven Verteiler mit M12-Anbindung an den Motor und einem zweiadrigen Profilkabel, das schon in der Anlage liegt, in zwei Minuten realisieren. Außerdem sorgen einfache Diagnosetools bei ASi dafür, dass man nicht eine Vielzahl von einzelnen Drähten – mit der Gefahr des Vertauschens – kontrollieren muss.

Und schließlich zeichnen sich die ASi Lösungen von Bihl+Wiedemann auch durch wirtschaftlich attraktive Modulpreise und somit niedrige Kosten pro

10 E/A MODULE

eingesammeltem Signal aus, weil je nach individuellem Bedarf ein umfangreiches Portfolio von ASi Modulen mit zwei bis 16 E/As bzw. ein bis acht IO-Link Master Ports zur Verfügung steht. Kein Wunder also, dass mit ASi je nach Maschinen- oder Anlagenlayout die Verdrahtungskosten um fast 70 Prozent geringer ausfallen können als bei anderen Feldbussystemen.

AS-Interface braucht also wenig, um gleichzeitig viel zu bieten. Der Geldbeutel und die Umwelt danken es...

CO2-Emissionen zu senken, ist heute wichtiger denn je. Bihl+Wiedemann – ausgestattet mit einem zertifizierten Umweltmanagementsystem nach DIN EN ISO 14001 und einem Energiemanagementsystem, zertifiziert nach DIN EN ISO 50001 – verfolgt daher konsequent das Ziel einer nachhaltigen Dekarbonisierung seiner geschäftlichen Aktivitäten. Um eine Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen zu erreichen, setzt das Unternehmen auf die Umstellung auf erneuerbare Energien, die Nutzung von klimafreundlichen Technologien und ein nachhaltigkeitsorientiertes Lieferantennetzwerk. So deckt das Unternehmen am Hauptsitz in Mannheim bereits seit 2010 einen zunehmenden Anteil seines Energiebedarfs mit selbst produziertem Solarstrom. Durch zwei Erweiterungen seiner Solaranlage in den letzten Jahren erzeugte Bihl+Wiedemann im Jahr 2023 eine Energiemenge von etwa 260.000 kWh. Einen Großteil der so erzeugten Energie verbraucht das Unternehmen selbst und speist zudem etwa 50.000 kWh in das öffentliche Netz ein.

Bei der Auswahl von Lieferanten ist ein möglichst geringer CO2-Ausstoß ein entscheidendes Kriterium. Hier vertraut Bihl+Wiedemann zertifizierten Partnern, die ein geeignetes Nachhaltigkeitsprofil aufweisen, die bei Produktion und Transport auf erneuerbare Energien setzen, die ökologische Verpackungen nutzen und Einkaufsmengen so bündeln, dass der Transportaufwand minimiert wird, und die sich, wenn möglich, in der Nähe befinden, um unnötig lange Transportwege zu vermeiden.

Bihl+Wiedemann und AS-Interface: je nachhaltiger die Ausrichtung, desto besser die Aussichten.

05

AS-INTERFACE

SAFETY

Sicherheitstechnik

SAFETY-LÖSUNGEN VON BIHL+WIEDEMANN: MASSGESCHNEIDERT FÜR DEN MOBILEN UND MODERNEN MATERIALFLUSS In Zeiten von E-Commerce und Digitalisierung, Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeitsorientierung – um nur einige Einflussgrößen zu nennen – werden die Ansprüche an die Logistik insgesamt immer spezifischer und komplexer. Dies beeinflusst auch intralogistische Systemlösungen in Unternehmen – und zeigt sich für Bihl+Wiedemann als Spezialist für effiziente Verdrahtungssysteme u. a. in der Individualisierung sicherheitstechnischer Konzepte

und

Lösungen.

Besonders

LAN - WLAN - 5G

gefragt sind aktuell flexible, wirtschaftliche und zukunftssichere Safety-Lösungen für den mobilen Materialfluss – wie Safe Link zur sicheren Vernetzung und Wireless-Kommunikation sowie kompakte, auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse anpassbare Steuerungseinheiten etwa für Fahrerlose Transportsysteme (AGV), Autonom-Mobile Roboter (AMR) und Co. Die Anforderungen von Anwendern und damit auch von Maschinenherstellern ändern sich laufend, ihre Wünsche sind im Wandel – und damit auch der Materialfluss an sich.

Nicht zuletzt der extrem gestiegene Anteil des Online-Handels in den letzten Jahren hat dazu geführt, dass Intralogistik-Lösungen immer flexibler werden (müssen). Denn wenn beispielsweise erst ein kleines Paket von A nach B transportiert werden muss, danach ein großes von B nach C und anschließend eine lange Rolle von C nach A, dann müssen solche Systeme das auch abbilden können.

Flexibilität ist dabei an vielen Stellen gefragt: bei der Anbindung an ERP-Systeme und die IT, um die Anforderungen schnell umsetzen zu können, genauso wie beim Einsatz der passenden Steuerung und bei der Sicherheitstechnik. Dort reicht ein einfacher Not-Aus

06

zum Abschalten des Materialflusses schon längst nicht mehr aus, hier gewinnen programmierbare Lösungen und drahtlose Safety-Technologien zunehmend an Bedeutung.

ASi-5 und ASi-3 sind heute Standard in der Intralogistik – nicht zuletzt dank Bihl+Wiedemann. Aufbauend auf der Verdrahtungstechnologie AS-Interface bietet das Unternehmen seit vielen Jahren ein breit gefächertes Produkt- und Lösungsangebot an Standard- und Safety-Technologien für die Intralogistik an. Der eingangs geschilderte Wandel im Materialfluss wird besonders deutlich im Bereich der mobilen Fördertechnik – sprich bei Fahrerlosen Transportsystemen (AGV), Autonom-Mobilen Robotern (AMR) oder anderen selbstständig navigierenden, mobilen Shuttles und Transportsystemen. Im Fokus

des Marktinteresses stehen hier aktuell zwei Themen: 1. Wie können mehrere Fahrzeuge einer AGV-Anlage oder auch stationäre Maschinenmodule, die sich gleichzeitig in einem plötzlich entstandenen, gefahrbringenden Bereich befinden, im Falle des Not-Halts eines Fahrzeuges gemeinsam, schnellstmöglich und sicherheitskonform stillgesetzt werden – Stichwort „global e-stop“?

2. Welche Funktionalität und Flexibilität können sicherheitsgerichtete Steuerungen, die speziell für AGV & Co. entwickelt wurden, mit Blick auf IT- und OT-Integration oder Bauform bieten?

Antworten auf die Fragen bietet das Portfolio

AS-INTERFACE

SAFETY

Das Portfolio von Bihl+Wiedemann bietet vielfältige Funktions- und Kommunikationsoptionen für AGV ANBINDUNG STEUERUNG

IT-SCHNITTSTELLEN

REST-API

SICHERE ABSCHALTUNG

POSITIONIERUNG / IDENTIFIKATION

Drahtlos Am AGV

SICHERE ANTRIEBSSTEUERUNG

UMGEBUNGSÜBERWACHUNG

SIGNALISIERUNG

von Bihl+Wiedemann – mit der Kommunikationstechnologie Safe Link, die auch eine Wireless-Übertragung sicherer Signale ermöglicht, sowie mit Lösungen für die Steuerung und sicherheitstechnische Überwachung von Fahrerlosen Transportsystemen, die sich in Ausstattung und Bauform auch an individuelle Kommunikations- und Montageanforderungen anpassen lassen.

Globaler Not-Halt: wireless und wirkungsvoll über Safe Link Um unmittelbar drohende oder eintretende Gefahren vermeiden zu können, müssen kraftbetriebene Arbeitsmittel – dazu zählen nicht nur stationäre, sondern auch mobile Maschinen wie AGV und AMR – mit einer oder mehreren schnell erreichbaren und auffällig gekennzeichneten Notbefehlseinrichtungen zum sicheren Stillsetzen des gesamten Arbeitsmittels ausgerüstet sein. Dies kann per Not-Aus geschehen, wobei die komplette

elektrische Energie sofort weggeschaltet wird, um eine gefahrbringende Bewegung zu stoppen. Das Safety-Betätigungselement kann aber auch „nur“ einen Not-Halt auslösen – also ein sofortiges Stillsetzen des kraftbetriebenen Arbeitsmittels, wobei die Energieversorgung noch für das gezielte Stillsetzen der gefahrbringenden Bewegung benutzt und erst nach Stillstand weggeschaltet wird. Ist der Not-Halt – etwa eines AGV – aber keine lokale, sondern zugleich eine, auch für andere Fahrerlose Transportsysteme oder Maschinenmodule geltende, übergreifende – also „globale“ – Sicherheitsfunktion, stellt sich sofort die Frage, welche weiteren Fahrzeuge und Maschinen betroffen sind. Und vor allem, wie gerade die mobilen Einheiten im Sinne der Maschinenrichtlinie oder der kommenden Maschinenverordnung sicherheitskonform „schnell erreicht“ werden können. Entsprechendes gilt, wenn von einer zentralen Bedienstation aus mehrere Fahrzeuge per Not-Halt gestoppt werden sollen. Die

Antwort liefert die sichere Kommunikationstechnologie Safe Link von Bihl+Wiedemann.

Sie ermöglicht auch wireless über WLAN, 5G oder andere Standards eine ethernetbasierte Kopplung und damit sichere Vernetzung von mobilen Einheiten untereinander wie auch mit stationären Maschinenmodulen – selbst, wenn unterschiedliche Steuerungen und Feldbusprotokolle eingesetzt werden. Auf diese Weise gewährleistet Safe Link die Einrichtung einer globalen Not-Halt-Funktion, mit der im Gesamtanlagenverbund sichere Signale zeitnah übertragen und betroffene Einheiten schnell erreicht werden können. Wird irgendwo ein Not-Halt-Bedienelement betätigt, können sowohl Anlagenteile als auch drahtlos eingebundene AGV abgeschaltet werden.

Die aktuellen Gateways und Safety Basis Monitore von Bihl+Wiedemann mit Ethernetschnittstelle haben diese Kommunikationstechnik standardmäßig an Bord und machen die Vernetzung mit Safe Link zum Kinderspiel.

07

AS-INTERFACE

SAFETY

Steuerung von AGV mit Komponenten von Bihl+Wiedemann / kundenspezifischen Lösungen

Steuerung von AGV mit vielfältigen Funktions- und Kommunikationsoptionen Ein neues Einsatzgebiet, das sich heute mit dem großen Safety-Baukasten von Bihl+Wiedemann realisieren lässt, ist die Steuerung von Fahrerlosen Transportsystemen (AGV), Autonom-Mobilen Robotern (AMR) oder anderen selbstständig navigie-

renden, mobilen Shuttles und Transportsystemen. Die an individuelle Kundenbedürfnisse anpassbaren Lösungen ermöglichen zum einen die Integration einer Vielzahl von Sicherheitsfunktionen wie die Einbindung von Sicherheits-Laserscannern und Not-Halt-Bedienelementen oder die sichere Drehzahlüberwachung ohne zusätzliche Sicherheitssteuerung. Zum anderen können damit die eigentliche Fahrzeugsteuerung, die

Sichere Kommunikation mit / zwischen AGV über Safe Link

AGV-Antriebstechnik sowie sensorbasierte Navigations- und Lokalisierungssysteme unterstützt werden. Auch kommunikationsseitig werden wichtige relevante Konnektivitätsanforderungen wie z. B. analoge E/As und sichere digitale Ausgänge, ASi-5/ASi-3, Ethernet/IP, CANopen, ASi Safety, CIP Safety über Ethernet/IP und natürlich Safe Link erfüllt. Da innerhalb des Safety-Portfolios von Bihl+Wiedemann eine Reihe weiterer Feldbusoptionen für die Standard- und die Sicherheitskommunikation verfügbar sind und viele Fahrzeughersteller besondere Anforderungen an die OT- und IT-Anbindung, an Anschlussarten oder die Baugröße von Steuereinheiten stellen, können SafetyLösungen für AGV mit ASi-5 und ASi-3 von Bihl+Wiedemann auch in individuellen Konfigurationen, Abmessungen und anderen technischen Details optimiert oder neu ausgelegt werden. Darüber hinaus ist es möglich, auch nicht-sicherheitsrelevante Funktionen, etwa zur Einbindung von intelligenten Sensoren wie z. B. RFID-Lösungen oder zur Ansteuerung von LED-Stripes für Blink- und Bremslichter am Fahrzeug, umzusetzen.

Gerade der letzte Punkt zeigt noch einen weiteren Vorteil von AS-Interface: die Möglichkeit der Vorverarbeitung, die dazu beiträgt, die Steuerung des AGV zu entlasten. Komplexe Details, etwa zum Blinkverhalten eines RGB Moduls, lassen sich nämlich vorab in der Software-Suite ASIMON360 einstellen und können dann bei Bedarf einfach abgerufen werden. Gesteuert wird das Ganze durch die dezentrale Logik des entsprechenden Moduls.

Antriebslösungen für die Materialflusstechnik Ideale Einsatzbereiche für AS-Interface sind aber nicht nur mobile Einheiten, sondern auch stationäre Antriebs- und Fördersysteme materialflusstechnischer Maschinen und Anlagen. Denn die Vorteile des einfachen Verdrahtungssystems ASi wie • Anbindung von Sensoren, Aktuatoren und ASi Modulen dank Durchdringungstechnik ohne Stecker und vorkonfektionierte Anschlusskabel, • Spannungsversorgung und Kommuni-

08

AS-INTERFACE

kation in der Regel nur über das verpolungssichere Profilkabel, • Übertragung von sicheren und nichtsicheren Signalen auf derselben Leitung sowie • freie Wahl zwischen Linien-, Ring- oder Stern-Topologie beim Anlagen-Layout

SAFETY

Sichere Kommunikation drahtlos über Datenlichtschranke / WLAN

SWITCH

SWITCH

kommen etwa in der Lager- und Materialflusstechnik, in Förder- und Sortieranlagen, Shuttle-Palettenlagern, Kommissioniersystemen, Verpackungsanlagen sowie in Regalbediengeräten zum Tragen.

SWITCH

Dabei können ASi-5 und ASi-3 sowie die entsprechenden Sicherheitsprotokolle ASi-5 Safety und ASi Safety at Work einfach in einer Applikation kombiniert werden, um die jeweiligen Anforderungen perfekt zu lösen.

So sind ASi-3 Module von Bihl+Wiedemann bestens geeignet, um Antriebe besonders kostengünstig in einer ASi Applikation einzubinden und auch einzelne binäre Signale, z. B. von Lichtschranken, zu übertragen. Die neuere und leistungsfähigere ASi-5 Technologie ermöglicht es, neben digitalen oder analogen Ansteuerungen auch serielle Protokolle zwischen Motormodulen und Antrieb zu übertragen. Da IO-Link und perspektivisch auch IO-Link Safety perfekt in ASi-5 und ASi-5 Safety integriert werden, ist es möglich, auch Antriebe sowie Identifikationssysteme wie Barcode- oder RFID-Reader mit IO-Link Schnittstelle problemlos einzubinden.

Mit dem Wissen um die Vorteile und Möglichkeiten von AS-Interface kann Bihl+Wiedemann immer wieder besondere Lösungen umsetzen. Hierzu gehören u. a. eine programmierbare Software für die staudrucklose Förderung von Stückgütern sowie ASi-5 Kabelkanal-Module zur kostengünstigen Ansteuerung von zwei oder vier Motorrollen. Und für die Antriebe führender Hersteller, u. a. für Motorrollen von Interroll, Itoh Denki und RULMECA, für Gleichstrommotoren von ebm-papst und für Frequenzumrichter u. a. von SEW-EURODRIVE, NORD DRIVESYSTEMS, Danfoss, Rockwell,

SWITCH

Lenze und Bonfiglioli, hat Bihl+Wiedemann spezielle ASi-5/ASi-3 Komplettlösungen im Programm, die beide Technologiestandards berücksichtigen.

In einer sich ständig wandelnden Intralogistik sind auch künftig schnelle, flexible, sichere und wirtschaftlich effiziente Materialflussprozesse gefragt. Bihl+Wiedemann ist mit einem ASi-5/ASi-3 Portfolio und dem Know-how in der Automatisierungs- und Sicherheitstechnik sowie der Förder- und Antriebstechnik bestens für die Herausforderungen gerüstet.

Bihl+Wiedemann bietet ein umfangreiches Portfolio für die Antriebstechnik

NOT-HALT

Rollenantriebe: Interroll, RULMECA, Itoh Denki, Rollex etc.

Frequenzumrichter: SEW MOVIMOT©, SEW MOVI-SWITCH©, Lenze Smart Motor, ebm-papst K4, Bonfiglioli DGM/DGM-R, NORDAC BASE, NORDAC FLEX, NORDAC LINK, Danfoss VLT, Rockwell PF525, etc.

Leuchttastermodul

Funktionale Sicherheit: Not-Halt, Türüberwachung, Muting, STO, etc.

100m - 1000m

09

AS-INTERFACE

INTERVIEW

Interview mit Fabricio Granados, Director of International Sales bei Bihl+Wiedemann

Zeit, Geld und Ressourcen sparen: mit AS-Interface ein Kinderspiel

Fabricio Granados, Director of International Sales bei Bihl+Wiedemann

10

AS-INTERFACE

INTERVIEW

Im Gespräch erklärt Fabricio Granados,Director of International Sales bei Bihl+Wiedemann, wie sich Maschinenbauer, Integratoren und Betreiber mit AS-Interface das Leben leichter machen können.

ASi MASTER NEWS: Was unterscheidet AS-Interface grundsätzlich von anderen Feldbussen?

Fabricio Granados: Mit AS-Interface können Sensoren, Aktuatoren und Module so einfach, flexibel und wirtschaftlich wie bei keinem anderen Feldbus in Automatisierungslösungen eingebunden werden.

Denn sie alle werden auf einfache Weise an das verpolungssichere ASi Profilkabel angeschlossen – ohne vorkonfektionierte Kabel und kodierte Stecker, an passender Stelle, innerhalb von Sekunden, ohne spezielles Werkzeug und bei flexibler Wahl der Topologie. Kinderleicht – noch einfacher geht es nicht.

ASi MASTER NEWS: Warum braucht ASi keine Stecker und nur ein Kabel?

Fabricio Granados: Das liegt an der elektromechanisch eleganten Kontaktierung des ASi Kabels mit Hilfe der Durchdringungstechnik. Die Teilnehmer im ASi Netzwerk werden dabei einfach auf das gelbe Profilkabel aufgepierct – ein Stecker für den Anschluss ist nicht nötig. Bei typischen Feldbuslösungen mit Rundkabeln ist das dagegen deutlich komplizierter. Um nur zwei Module im Feld zu verbinden, sind jeweils zwei vorkonfektionierte Kabel für Daten und Energie und damit vier speziell kodierte Stecker notwendig, die entsprechend Geld kosten. Bei größeren Anlagen mit EthernetFeldbussen kommen also schnell mehrere hundert Kabel, oft in unterschiedlichen Längen, und noch einmal doppelt so viele Stecker zusammen.

Ein weiterer Vorteil: ASi Module können an jeder beliebigen Stelle an das Profikabel angeschlossen werden und lassen sich auch ganz leicht austauschen, versetzen oder hinzufügen. Bei einer anderen Feldbuslösung ist das so nicht möglich.

ASi MASTER NEWS: Was macht ASi als Verdrahtungssystem und Feldbustechnologie so kostengünstig – immerhin können bis zu zwei Drittel sonst üblicher Verdrahtungskosten eingespart werden?

Fabricio Granados: Was so leicht geht wie das Aufpiercen von Modulen, geht auch schnell. Und Zeit ist Geld. Das gilt auch für die Planung. Mit AS-Interface kann flexibel vor Ort entschieden werden, wo genau das Modul angeschlossen werden soll. Die Längen von Anschlusskabeln müssen ebenso wenig bedacht werden wie die richtige Kodierung von Steckern.

Eine falsche Ausführung gibt es bei ASi nicht – und damit auch kein Suchen, Modifizieren oder Warten auf die richtige Anschlusstechnik, was ebenfalls Zeit und Geld kostet. Außerdem können mit AS-Interface extrem viele Module mit der Steuerung verbunden und so gerade auch in großen Anlagenkonfigurationen weitere Einsparpotenziale realisiert werden. Mit AS-Interface ziehen sie damit sprichwörtlich den Verdrahtungskosten den Stecker.

Und das auch digital – denn mit ASi-5 wird selbst für die Einbindung von über 100 Modulen, mit denen IO-Link Devices angeschlossen oder Frequenzumrichter angesteuert werden, immer nur eine IP-Adresse benötigt. Auch das spart bei der Einrichtung des ASi Netzwerks Zeit

und Geld – und Nerven. Alles in allem können Sie mit AS-Interface Lösungen von Bihl+Wiedemann gegenüber anderen Feldbussystemen damit bis zu 68 Prozent der Verdrahtungskosten sparen.

ASi MASTER NEWS: Wieso ist ASi besonders ressourcenschonend und nachhaltig?

Fabricio Granados: Je ressourcenschonender die Lösung, desto besser deren Aussichten. Und eine im Vergleich zu anderen Feldbustechnologien bessere Zukunftsfähigkeit bringt ASi allein schon systembedingt mit. Während konventionelle Parallelverdrahtung viel Kabel und damit viel Kupfer und viel Kunststoff benötigt, ist der Verbrauch dieser Ressourcen bei AS-Interface minimal, ja minimalst. Das betrifft sowohl die Rohstoffe selbst als den Energieverbrauch in der Kabelproduktion. Und Abfall bei einer späteren Entsorgung fällt bei ASi auch deutlich weniger an. All dies gilt auch für Stecker und Buchsen, von denen andere Feldbusnetzwerke voll sind, während sie bei AS-Interface komplett entfallen.

ASi MASTER NEWS: Auch wenn es schon viele sind – wieso setzen dann nicht schon längst alle Automatisierer auf AS-Interface?

Fabricio Granados: Eine gute Frage, die ich Ihnen nicht beantworten kann. Aber wir arbeiten an den 100 %. Apropos: Wie sieht es eigentlich bei Ihnen aus, liebe Leserinnen und Leser?

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AS-INTERFACE

ANWENDUNG

WORKSHOPS | BY BIHL+WIEDEMANN

WORKSHOP-PROGRAMM VON BIHL+WIEDEMANN 2024 Nach den großen Erfolgen der letzten Jahre mit der Arena Tour und der Safety Tour 2023 wird die Explore Workshop-Reihe von Bihl+Wiedemann auch 2024 fortgesetzt. Das Mannheimer Unternehmen bietet dieses Jahr zwei kostenfreie Workshop-Formate an, die sich mit den Themen IIoT und Gebäudeautomation beschäftigen.

Im Workshop-Format „Smart Factory mit AS-Interface“ erfahren Sie, wie sich AS-Interface als effizientes Nervensystem für die Smart Factory nutzen lässt und wie sich IIoT-Projekte mit den ASi-5/ASi-3 Gateways mit REST-API und OPC UA einfach, schnell und kostengünstig realisieren lassen.

Lernen Sie die Vorteile der leistungsstarken ASi-5 Technologie kennen und überzeugen Sie sich, wie einfach der Weg vom intelligenten Sensor in die Cloud sein kann. Beim Workshop-Format „Gebäudeautomation mit AS-Interface: einfach, flexibel und zukunftssicher“ geht es darum, wie sich mit AS-Inter-

face Brandlasten signifikant senken und gleichzeitig Montagekosten und Ressourcen wie Kupfer oder Aluminium einsparen lassen. Denn gerade in Gebäuden werden die Themen Nachhaltigkeit und Reduzierung von CO2 immer wichtiger, wozu ASi einen erheblichen Beitrag leisten kann, weil im

Vergleich zu anderen Automatisierungslösungen deutlich weniger Kabel und Stecker benötigt werden.

Bei beiden Formaten handelt es sich um Tagesworkshops, bei denen vor allem praxisnahe Beispiele im Fokus stehen.

Workshops von Bihl+Wiedemann 2024 im Überblick Workshop: „Smart Factory mit AS-Interface“

Workshop: „Gebäudeautomation mit AS-Interface: einfach, flexibel und zukunftssicher“

3 IIoT-Projekte mit REST-API und OPC UA 3 ASi-5/ASi-3 Gateway als Edge-Device 3 Konsequente Trennung von IT und OT

3 Inbetriebnahme eines ASi Kreises 3 Integration von Sensoren und Aktuatoren

für effizienten Datentransfer 3 Einfache Integration unterschiedlichster (IO-Link) Devices 3 Schutz durch moderne IT-Security-Konzepte 3 Nutzung von Geräte- und Diagnosedaten in IT-Systemen

in beliebige Gebäudeautomatisierungssysteme

3 Vorteile von ASi (auch im Bestand) 3 Einfache Diagnose mit Webserver und

Diagnosepuffer

3 Reduktion von Brandlasten in Gebäuden 3 Realisierung von Umbauten und

Nutzungsänderungen ohne großen Aufwand

Heilbronn | Köln | Wolnzach | Bielefeld | Hamburg Termine & Anmeldung: www.bihl-wiedemann.de/explore

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AS-INTERFACE

ENTWICKLUNG

ASi-5 UND ASi HIGHLIGHTS VON BIHL+WIEDEMANN ASi-5 Zählermodul jetzt auch als aktiver Verteiler Das Portfolio an ASi-5 Zählermodulen von Bihl+Wiedemann besteht aktuell aus verschiedenen Varianten in Schutzart IP20 und IP67 mit je vier digitalen Zählereingängen, die einzeln konfiguriert und parametriert werden können. Neu hinzu kommt jetzt das ASi-5 Zählermodul BWU4996, das sich als aktiver Verteiler durch seine flache Bauform (35 mm tief) perfekt für die Montage im Kabelkanal eignet. Das Modul ist mit zwei digitalen Zählereingängen ausgestattet, die sich als zwei zweikanalige oder zwei einkanalige Eingänge einzeln konfigurieren und parametrieren lassen.

Alle ASi-5 Zählermodule im Sortiment arbeiten mit Zählerfrequenzen bis maximal 250 kHz und ermöglichen darüber hinaus den Anschluss von Impulszähler und Encoder (24 V). Neben der Flexibilität beim Einsatz der Module durch die individuelle Parametrierung und den für ASi typischen drastisch reduzierten Verdrahtungsaufwand im Feld sorgen zusätzliche Funktionen dafür, dass sich mit den ASi-5 Zählermodulen viele unterschiedliche Applikationen kostengünstig lösen lassen. So kann der Anwender jetzt zwischen einem 32 Bit Wertebereich und einer schnellen Übertragung von zwei bzw. vier unabhängigen 16 Bit Zählerwerten in nur 1,27 ms wählen. Und neben diversen Zählerfunktionen können jetzt auch Frequenz- und Periodendauermessungen mit und ohne Filterung vorgenommen werden, die beispielsweise eine einfache Stückgutzählung, Positionierungsaufgaben oder Geschwindigkeitsmessungen ermöglichen.

Netzteil BW4223

Limited Energy Circuits (<100 W)

Netzteil BW4223

Gateway 30 V / 3 A

30 V / 3 A

(> 100 W)

(> 100 W) ASi Kreis 2 < 100 W

UL-Lösungen von Bihl+Wiedemann Hersteller aus anderen Ländern, die Anlagen in den nordamerikanischen Markt exportieren möchten, müssen lokale Vorschriften erfüllen, die sich grundlegend von den europäischen IEC-Normen unterscheiden. Unverzichtbar ist in der Praxis vor allem die UL-Zertifizierung der Anlage vor Ort. Idealerweise haben dafür alle eingesetzten Komponenten bereits eine UL-Zertifizierung. Häufig muss hier auf die normgerechte Einhaltung der mit NEC Class 2/Limited Energy Circuit verbundenen Einschränkung der Leistung geachtet werden.

Die modernen ASi Lösungen von Bihl+Wiedemann - bestehend aus ASi-5/ASi-3 Gateways und 30 V Netzteilen - sind alle UL-zertifiziert. Zur Erfüllung der Leistungsbegrenzung stehen wahlweise NEC-Class-2-Netzteile oder UL-zertifizierte Leistungsbegrenzungsmodule zur Verfügung.

Kleine Applikationen mit nur einem ASi Kreis mit maximal 4 A lassen sich einfach UL-konform realisieren, indem neben dem ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateway für die Stromversorgung ein auf

ASi Kreis 1 < 100 W

100 W beschränktes 30 V Netzteil BW4223 (UL-zertifiziert, NEC Class 2) eingesetzt wird.

Wenn mehr als ein ASi Kreis benötigt wird, empfiehlt sich die Verwendung eines ASi-5/ASi-3 Gateways mit zwei ASi Kreisen und integrierter Entkopplung, optimiert für 2 x Limited Energy Circuit – z.B. BWU3830 für PROFINET oder BWU3947 für EtherNet/IP – sowie zwei 30 V Netzteilen BW4223. Der Einsatz eines Leistungsbegrenzungsmoduls ist dafür nicht erforderlich.

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AS-INTERFACE

ENTWICKLUNG

Portfolio für ASi-5 und ASi-3 Antriebslösungen für Motorrollen, Gleichstrommotoren und Frequenzumrichter wächst weiter NOT-HALT

Rollenantriebe: Interroll, RULMECA, Itoh Denki, Rollex etc.

Frequenzumrichter: SEW MOVIMOT©, SEW MOVI-SWITCH©, Lenze Smart Motor, ebm-papst K4, Bonfiglioli DGM/DGM-R, NORDAC BASE, NORDAC FLEX, NORDAC LINK, Danfoss VLT, Rockwell PF525, etc.

Leuchttastermodul

Funktionale Sicherheit: Not-Halt, Türüberwachung, Muting, STO, etc.

100m - 1000m

Bereits heute verfügt Bihl+Wiedemann über ein umfangreiches Sortiment an Motormodulen für vielfältige Antriebslösungen mit ASi-5 für die Ansteuerung von Motorrollen, Gleichstrommotoren und Frequenzumrichter. Und das Portfolio wächst weiter. Mit dem ASi-5 Motormodul BWU4416

in Schutzart IP67 lässt sich ein SEW MOVIMOT Antrieb ansteuern. Dafür ist das Modul mit je vier Kabelbuchsen in M12 ausgestattet und verfügt zudem über sechs digitale Eingänge zum Anschluss von Sensoren. Die Versorgung der Eingänge und des Motors erfolgt aus AUX,

wodurch eine höhere Leistung an den Eingängen erzielt wird. Für Applikationen, bei denen weniger komplexe Funktionen kostengünstig realisiert werden sollen, bietet Bihl+Wiedemann darüber hinaus eine Vielzahl von ASi-3 Motormodulen für viele Antriebe in unterschiedlichen Ausprägungen.

ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 Mit dem ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 in IP67 von Bihl+Wiedemann können unterschiedliche MutinglösungenbisSIL3/ PLe einfach, effizient und deutlich kostengünstiger realisiert werden als mit vergleichbaren ethernetbasierten Lösungen. Ob Kreuz-Muting oder sequenzielles Muting, alle erforderlichen Sensoren und

Sicherheitskomponenten lassen sich flexibel an das ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 anschließen.

So stehen sämtliche für das Muting notwendigen Signale in einem Modul unter einer einzigen ASi-5 Adresse zur Verfügung. Nicht verwendete Ein- und Ausgänge können beispielsweise dafür verwendet werden, um Mutingleuchten anzusteuern oder Tastermodule einzubinden. Alternativ zur Verarbeitung im ASi Sicherheitsmonitor können alle relevanten Signale auch über sichere Feldbusse – PROFIsafe, CIP Safety, FSoE oder openSAFETY – weitergegeben werden.

In der Software-Suite ASIMON360 gibt es für viele Anwendungsfälle fertig zertifizierte Mutingbausteine für eine komfortable Parametrierung. Eine aufwendige Programmierung in der Steuerung ist nicht erforderlich. Die ASi-5 Mutinglösung von Bihl+Wiedemann überzeugt auch unter Kostenaspekten. Das ASi-5 Muting Modul BWU4411 ist nicht nur gut 60 % günstiger als vergleichbare ethernetbasierte Feldbuslösungen im Markt, der Anwender spart auch Montage- und Materialkosten durch die einfache, schnelle und fehlersichere Installation mit Hilfe der Durchdringungstechnik.

ASi-5 Safety Module in IP20 und IP67 Ergänzend zum ASi-5 Safety Muting Modul BWU4411 können 12 Varianten an ASi-5 Safety Eingangsmodulen perspektivisch dank der Kombination von sicheren Signalen und Standardsignalen in einem Modul nahezu alle industrierelevanten Integrations- und Einsatzszenarien abdecken.

Neben den aktuell bereits verfügbaren ASi-5 Safety Eingangsmodulen in IP67 und IP20 mit je 12

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Standardsignalen sowie zwei sicheren Eingängen für potentialfreie Kontakte, für OSSDs oder für die Kombination potentialfreier Kontakt/OSSD arbeitet Bihl+Wiedemann an vergleichbaren Lösungen für den platzsparenden Einbau als Leiterplattenmodule, etwa in ein Maschinenbedienpanel, und an etwas kompakteren Feldmodulen mit vier Standardsignalen in IP67. Ebenfalls in Vorbereitung sind weitere ASi-5 Safety Module.

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ASi-5 Safety Gateways mit ASi-5/ASi-3 Safety Monitor

Immer wenn es darum geht, sichere Signale und Standardsignale im Feld einzusammeln, sichere High-End-Sensoren anzubinden, komplexere Sicherheitsapplikationen zu lösen, eine Vielzahl sicherer Bits von unterschiedlichen Teilnehmern zu übertragen oder Diagnose- und Zusatz-

informationen zu nutzen, ist ASi-5 Safety die passende Ergänzung zu ASi Safety at Work. Für die Einbindung der neuen Safety-Generation von AS-Interface, die kompatibel zu allen bisherigen ASi Geräten und Komponenten ist, parallel auf derselben Infrastruktur läuft und sich deshalb leicht in bestehende Applikationen einbinden lässt, bietet Bihl+Wiedemann mit den ASi-5/ASi-3 Safety Gateways die perfekte Lösung.

Die ASi-5/ASi-3 Feldbus Gateways mit integriertem ASi-5/ASi-3 Sicherheitsmonitor sind bereits in verschiedenen Varianten für PROFINET und EtherNet/IP verfügbar, zum Teil mit sicherem Feld-

bus und lokalen E/As. Zur Hannover Messe wird das bestehende Sortiment erweitert um ASi-5/ASi-3 Gateways mit integriertem ASi-5/ASi-3 Sicherheitsmonitor, Safe Link, OPC UA und Webserver für Safety over EtherCAT (FSoE) für zwei ASi Kreise (BWU3962) sowie für EtherNet/IP+Modbus TCP, CIP Safety über EtherNet/IP, für einen Kreis (BWU4006) und für zwei Kreise (BWU4007).

Auch unabhängig von ASi-5 Safety Applikationen profitieren Anwender direkt von den neuen Gateways, die dasselbe Preisniveau haben wie vergleichbare Modelle mit ASi-3 Sicherheitsmonitor: neben den funktionalen Verbesserungen insbesondere von der modernen 16 Gigabyte Chipkarte, auf der jetzt ein komplettes Projekt abgespeichert werden kann – inklusive Safety- und Hardware-Konfiguration, Parameterdaten angeschlossener Geräte und Anwenderkommentaren aus ASIMON360.

Einfach, flexibel, bedarfsgerecht, kostengünstig: IO-Link Integration mit ASi-5 IMPRESSUM Herausgeber:

Die Anbindung von IO-Link Devices an die Steuerungsebene bzw. Cloud bietet mit ASi-5 und den ASi-5 Modulen mit integriertem IO-Link Master von Bihl+Wiedemann eine Reihe von Vorteilen. Anwender profitieren bei der feldbusunabhängigen Lösung nicht nur von einer perfekten Einbettung von IO-Link in ASi-5 und in die benutzerfreundlichen Konfigurationstools ASIMON360 und ASi Control Tools360, sondern auch von der Freiheit in der Topologiewahl, einem reduzierten Verdrahtungsaufwand ohne vorkonfektionierte Stecker und Switches, einem geringen IP-Verwaltungsaufwand sowie einem smarten Energieversorgungskonzept.

Und ganz wesentlich: sie sparen Kosten. Denn ASi-5 Module mit integriertem IO-Link Master sind

im Allgemeinen nicht nur deutlich günstiger als Ethernet-Feldbusmodule oder IO-Link Hubs, sie sind auch bedarfsgerecht verfügbar. So steht für den Einsatz im Feld ein fein abgestuftes Sortiment von Varianten mit ein, zwei und vier IO-Link Ports Class A und Class B sowie mit acht IO-Link Ports Class A zur Auswahl. Ergänzt werden diese durch ein OEM-Modul und Schaltschrankmodule mit konfigurierbaren Anschlüssen für vier IO-Link Ports, wobei das ASi-5 Schaltschrankmodul BWU4775 zusätzlich auch noch vier analoge Eingänge (4 … 20 mA) zur Verfügung stellt. Damit bekommt und bezahlt der Anwender immer genau das Anschlussmodul mit der Ausstattung, das er auch wirklich braucht.

Bihl+Wiedemann GmbH Floßwörthstraße 41 D-68199 Mannheim Telefon: +49 (621) 339960 Telefax: +49 (621) 3392239 info@bihl-wiedemann.de www.bihl-wiedemann.de

Herstellung:

MILANO medien GmbH Hanauer Landstraße 196A D-60314 Frankfurt am Main Telefon: +49 (69) 48000540 Telefax: +49 (69) 48000549 info@milanomedien.com www.milanomedien.com

Redaktion: Dirk Heyden, Thomas Rönitzsch

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