konstruktionspraxis 5/2025

2025

5

ALLES, WAS DER KONSTRUKTEUR BRAUCHT

ANTRIEBSTECHNIK

SMART ENGINEERING

Wie das Kunststück gelingt, je nach Anwendung unterschiedlichste Anforderungen zu erfüllen

Wie Simulation, digitaler Zwilling und künstliche Intelligenz die Produktentwicklung verändern

Produktentwicklung neu denken

15. Oktober 2025 VCC Würzburg

14539

Bis zum 15. Juli 2025 FRÜHBUCH ERTICKET SICHERN!

Konstruktionsleiter Forum – Jetzt anmelden!

Der Schlüssel für den Erfolg eines Unternehmens liegt in Konstruktion und Entwicklung.

Hier entstehen innovative Produkte, die die Wettbewerbsfähigkeit sichern.

Doch kennen Sie die Herausforderungen der Produktentwicklung im 21. Jahrhundert?

Das Konstruktionsleiter Forum zeigt Lösungen, Methoden und Tools, um die Produktentwicklung kreativ, strukturiert und domänenübergreifend zu gestalten. www.konstruktionsleiter-forum.de

Eine Veranstaltung von

– einer Marke der

EDITORIAL

Cyber-Security – jetzt handeln

Z

u einer der dringendsten Herausforderungen unserer Branche gehört die Sicherheit im Maschinen-, Anlagen-, Geräte- und Fahrzeugbau. Während damit lange vor allem die „Safety“ gemeint war, also die Gefahr, die von Maschinen und Anlagen ausgeht, rückt heute zunehmend die „Security“ in den Vordergrund, also die Bedrohung durch externe Einflüsse. Cyber-Security ist längst kein Thema mehr, das ausschließlich die IT betrifft. Vielmehr erfordert es mittlerweile die volle Aufmerksamkeit von Konstrukteuren und Entwicklern.

Für Ingenieure sollten die Konzepte „Security by Design“ und „Security by Default“ in Zukunft integraler Bestandteil der Entwicklungsprozesse sein. Ihre Verantwortung umfasst das Vorhersehen und Mindern von Cyberrisiken, um sicherzustellen, dass die entwickelten Systeme robust sind und sicher bleiben.

Dass die Sicherheit vernetzter Systeme über deren gesamten Lebenszyklus hinweg gewährleistet ist, fordert in Zukunft auch die Gesetzbegung mit dem Cyber Resilience Act, der 2027 in Kraft tritt. Schon ab September 2026 ist eine Meldepflicht für Schwachstellen hinsichtlich der Cybersicherheit eines Produkts erforderlich. Wo die entscheidenden Herausforderungen liegen und wie sich effektive Sicherheitsmaßnahmen umsetzen lassen, lesen Sie in dem Beitrag unseres Kollegen Jan Vollmuth ab Seite 56 unter dem treffenden Titel „Nicht auf die lange Bank schieben“.

Dass die Cyber-Security für Konstruktion und Entwicklung immer dringlicher wird, haben wir zum Anlass genommen, am 14. Oktober 2025 in Würzburg den Spotlight-Tag „Zukunftssicher konstruieren mit MVO und CRA“ zu veranstalten.

Dieser Tag ergänzt das Konstruktionsleiter-Forum am 15. Oktober 2025. Zentrales Thema ist die integrative Betrachtung der Maschinenverordnung (MVO) und des Cyber Resilience Acts (CRA) sowie der daraus resultierenden Anforderungen an Konstruktion und Entwicklung.

Die Referenten werden wertvolle Praxiserfahrungen zu den größten Hürden bei der Umsetzung von MVO und CRA teilen. Im Mittelpunkt stehen die häufigsten Fragen, denen Unternehmen in diesem Zusammenhang begegnen sowie praxisnahe Lösungsansätze, um Hindernisse effektiv zu überwinden. Entwicklungsund Konstruktionsleiter erhalten wertvolle Informationen über die Aspekte, die bereits in der frühen Phase der Produktentwicklung berücksichtigt werden sollten, um potenziellen Hindernissen vorzubeugen. Weitere Informationen zum Programm finden Sie unter spotlight.konstruktionsleiter-forum.de.

Warten Sie nicht ab, handeln Sie! Wir freuen uns darauf, Sie am 14. Oktober zu begrüßen!

NEU c o n fo c a lD T

Hochpräzise Wegund Dickenmessung für alle Oberflächen Konfokal-chromatische Sensoren zur Weg- & Abstandsmessung von matten & glänzenden Oberflächen Dickenmessung von Glas und transparenten Objekten Extrem kleiner Messfleck zur Erfassung kleinster Teile Integrierte Feldbus-Schnittstellen Bestes Preis-Leistungs-Verhältnis: ideal für Maschinenbau & Automatisierung

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Glasdicke

Zweiseitige Dickenmessung Chefredakteurin konstruktionspraxis

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Inhalt

Inhalt MAGAZIN 3 6 8

Editorial Aktuelles Faszination Technik: Entfaltet aus einem Origami-Würfel

TI TELSTORY 10

TITEL STORY S. 10

Wie BLDC-Motoren Menschenleben retten

gesponsert von: Rotek

EN TWICKLUNG WERKSTOFFE 14 Rezyklate prozesssicher verarbeiten

SM ART ENGINEERING & DIGI TA L E R Z W I L L I NG 18

Interview: Manuelle Prozesse entfallen weitestgehend

20

Branchenübergreifend effizient entwickeln

24

Der digitale Zwlilling lebt von gepflegten

gesponsert von: Comsol

Daten

S . 38

FÜGE- & VERBINDUNGSTECHNIK

26 28 30 32 34 36

Aktuelle Chancen nutzen KI transformiert den Schaltschrankbau Die Produktivitätskrise im Engineering lösen Dank KI schneller zur Designentscheidung Komplexe Modelle agil konstruiert Produkte und Lösungen

MECHANIK FÜGE- & VERBINDUNGSTECHNIK 38 Naturkautschuk prozesssicher und exakt dosieren

40

Interview: Klebtechnik versus Kreislaufwirtschaft

KONSTRUKTIONSBAUTEILE 42 Optimierte Montage- und Verpackungs-

AUTOMATISIERUNG 4

konstruktionspraxis 5 | 2025

S . 60

prozesse

Mehr erfahren

44

Komplexe Bewegungen mit einer Hand steuern

ANTRIEBSTECHNIK 46 Geheimnisse lüften und Abenteuer erleben 48 Wie künstliche Intelligenz Antriebe optimiert FLUIDTECHNIK 50 Windkraftanlagen nachhaltiger machen 52 Produkte und Lösungen

ELEKTRIK MASCHINENSICHERHEIT 56 Nicht auf die lange Bank schieben AUTOMATISIERUNG 58 Ein Plus an Effizienz und Sicherheit 60 Etikettieren in einem Bruchteil der Rüstzeit ELEKTROTECHNIK 62 Kran-Retrofit im laufenden Betrieb 63 Produkte und Lösungen

FINALE 64 65

Seminartipp, Buchtipp Webinartipp, Impressum

TECHNIK KURZ ERKLÄRT 58 Technik kurz erklärt, Podcast, Vorschau

Mehr Touch.

Mehr Leistung.

Mehr PC. • • • • • • • • •

S. 17

Automation Panel | Panel PC | Automation PC Multitouch | Singletouch Widescreen | 4:3 Hochformat | Querformat Tragarm | Einbau | Edelstahl Beliebig kombinierbar Smart Display Link 4 | 100m Intel Core i3 | i5 | i7 | Xeon Intel Atom

br-automation.com/multitouch

B&R | A member of the ABB Group

Magazin

Aktuelles

GIESSEN

ROBOTIK

Durchbruch in der Stahlgusstechnologie

FIRMENJUBILÄEN

PFAS

Bild: Fraunhofer IWU

Forscher am Fraunhofer IWU und der TU Bergakademie Freiberg haben einen kaltumformbaren, kupferlegierten austenitischen Stahlguss mit TRIP/TWIP-Eigenschaf-

ten entwickelt. Die neue Legierung kombiniert Festigkeit und Duktilität: Sie ist hoch belastbar und kann sich dennoch plastisch verformen. Der Kern dieser Innovation liegt im sogenannten TRIP/TWIP-Effekt, der dem neuen Stahlguss seine außergewöhnlichen Eigenschaften verleiht. TRIP steht für „Transformationsinduzierte Plastizität“ und TWIP für „Zwillingsinduzierte Plastizität“.

Diese Mechanismen bewirken, dass sich die Mikrostruktur des Materials unter Belastung verändert. Die Kombination beider Effekte erhöht die Festigkeit des Werkstoffes und verzögert das Bauteilversagen unter dynamischer Belastung. Zudem verbessern sich das Umformvermögen und die Energieaufnahme im Falle eines Aufpralls. (jup)

Verbindungselemente wären ein möglicher Einsatzbereich der Legierung.

Humanoider Roboter für den kleinen Geldbeutel Igus hat einen zweiarmigen Kunststoffroboter für knapp 50.000 Euro vorgestellt. Eine Testphase vor dem Kauf ist inbegriffen: Dabei evaluiert der Hersteller die Potenziale vor Ort und prüft Einsatzmöglichkeiten am realen Roboter. Der Roboter soll in der industriellen Fertigung, bei Transportaufgaben und im Service mit anpacken. Der Iggy Rob ist rund 1,70 Meter groß und bewegt sich auf Rädern. Eine Akkuladung reicht ihm für bis zu acht Stunden. Bei der Fortbewegung nutzt er einen LIDAR-Sensor und 3D-Kameras zur Objektdetektion. Der Hersteller will ihn auch selbst nutzen: beim Einlegen von Bauteilen in Spritzgussmaschinen. (jv)

Im Jahr 2025 feiern viele deutsche Industrieunternehmen ihr Firmenjubiläum: Der Sensorspezialist Kübler Group hatte am 1. April sein 65-jähriges Bestehen. Am gleichen Termin war das 60-jährige Firmenjubiläum von Nord Drivesystems: Der Antriebsspezialist wurde 1965 von G.A. Küchenmeister und Günter Schlicht gegründet. Der deutsche Vakuumspezialist Leybold, gegründet von Ernst Leybold, kann auf 175 Jahre Firmengeschichte zurückblicken. Vor 100 Jahren, im Juli 1925 gründete Herbert Hänchen in Penzig, Schlesien, sein Unternehmen als Fahrzeugreparatur- und Vertragswerkstatt.

Und auch Festo gibt es seit 100 Jahren: Gottlieb Stoll gründete die Firma gemeinsam mit Albert Fezer in Esslingen am Neckar. (jv)

Bild: Fraunhofer IFAM

Plasmapolymer-Beschichtungen als Ersatz für PFAS

Ein Grund zum Feiern

Die Hochleistungselektronik wäre ein Einsatzbereich der neuen Beschichtung.

Während es für viele Alltagsanwendungen PFAS-Alternativen gibt, besteht für technische Anwendungen, die extremen Bedingungen standhalten müssen, ein großer Be-

darf an neuen individuellen Lösungen. Im Projekt Hate-Fluor wollen Teams am Fraunhofer-Institut LBF und am Fraunhofer-Institut IFAM fluorfreie beschichtete Elastomere entwickeln und anpassbare Baukastenlösungen anbieten, um den wachsenden Marktbedarf zu decken. Ziel ist dabei, die thermische Stabilität fluorfreier Elastomere durch neuartige Antioxidantien zu verbessern, abgestimmte Elastomer-Formulierungen herzustellen und ein Beschichtungssystem zum Schutz des Elastomers vor oxidativem und chemischem Angriff zu entwickeln.

Das System, bestehend aus Lack- und Plasmabeschichtungen, soll ein breites Spektrum im Bereich der fluoralternativen Dichtungen abdecken. (jup)

MASCHINENBAU-BAROMETER VON PWC

Bild: PwC

Investitionsbereitschaft im Maschinenbau steigt wieder an

Bernd Jung sieht für den Maschinen- und Anlagenbau großes Potenzial in KI-Lösungen.

6 konstruktionspraxis 5 | 2025

Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau steckt in einer Krise, wie das aktuelle Maschinenbau-Barometer von PwC zeigt. Sechs von zehn Befragten blicken explizit pessimistisch auf die Wirtschaftsentwicklung, knapp ein Drittel ist unentschlossen. Lediglich 8 Prozent erwarten eine positive konjunkturelle Entwicklung in den kommenden zwölf Monaten. Die befragten Managerinnen und Manager rechnen durchschnittlich mit 3,7 Prozent weniger Umsatz. Neben der sinkenden Nachfrage und den ausbleibenden Aufträgen stehen die Betriebe unter erheblichem Kostendruck. Trotz all dem planen 78 Prozent in diesem Jahr zu investieren: durchschnittlich 6,5 Prozent des Gesamtumsatzes (Vorjahre: 5,8 Prozent bzw.

5,9 Prozent). Dabei stehen bei sieben von zehn Befragten die Qualifikation und Weiterbildung der Mitarbeiter im Fokus. Sechs von zehn wollen sich zudem auf Forschung und Entwicklung sowie Vertrieb und Marketing fokussieren. Erst an vierter Stelle werden technologiebasierte Investitionen genannt. Hierbei sticht vor allem die künstliche Intelligenz hervor. „Dies ist der richtige Weg“, ist Bernd Jung, Leiter der Praxisgruppe Industrial Manufacturing bei PwC Deutschland und Strategy& überzeugt. „KI-Lösungen – und hier besonders generative KI – haben ohne Zweifel das Potenzial, die Produktivität und Profitabilität der Branche nach Jahren der Stagnation signifikant zu verbessern.“ (mz)

Aktuelles

Magazin

GEOTHERMIE

Lithiumgewinnung im Oberrheingraben Im Projekt Thermion soll eine innovative Ionenpumpe entwickelt werden, mit der Lithium in Deutschland umweltfreundlich aus Thermalsole extrahiert wird. Einsatzorte der Technik wären geothermischen Quellen im Oberrheingraben. Partner aus Wissenschaft und Industrie arbeiten dabei unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE. Die speziell entwickelte Ionenpumpe extrahiert hochselek-

tiv Lithium direkt aus der Thermalsole, die anschließend nahezu unverändert in den natürlichen Kreislauf zurückgeführt wird.

Ziel des Projekts ist die wissenschaftliche Bewertung der Lithiumvorkommen im Oberrheingraben sowie die Entwicklung einer effizienten und nachhaltigen Extraktionstechnologie. Die Ionenpumpe (EIP) arbeitet direkt im Thermalkreislauf bei 15 bis 20 bar und 70 °C. Eine gezielte Vorbehandlung mi-

nimiert Ablagerungen und umfassende geohydrologische Untersuchungen sollen die langfristige Wirtschaftlichkeit absichern.

Ein Demonstrator soll den gesamten Prozess – von der Soleentnahme über die Extraktion bis zur Rückführung – praxisnah abbilden.

Das auf drei Jahre angelegte Projekt wird mit 2,6 Millionen Euro gefördert und könnte einen Meilenstein für die nachhaltige Rohstoffversorgung in Deutschland setzen. (dm)

BAUMA 2025

Deutlich mehr Besucher

Driving the world

Bild: Sandro Kipar/VCG

Ein Controller – so vielfältig wie Ihre Anforderungen

Komatsu-Bagger: Große Maschinen gehören bei der Bauma dazu.

Mit über 600.000 Fachbesuchern aus mehr als 200 Ländern und 3.601 Ausstellern aus 57 Nationen unterstreicht die Bauma 2025 einmal mehr ihren Status als Taktgeber der globalen Bau-, Baustoff- und Bergbaumaschinenbranche. In einer Zeit wirtschaftlicher Unsicherheiten setzte die Messe ein starkes Signal: Die Branche ist innovativ, vernetzt und bereit für die Zukunft. Die Bauma 2022 zählte noch 3.200 Aussteller und 495.000 Besucher. Zentrale Themen der diesjährigen Veranstaltung waren nachhaltige Antriebssysteme, CO₂-Reduktion, digitale Baustellenprozesse und autonome Maschinenlösungen.

Entscheider führender Industrieunternehmen wie Liebherr, Zeppelin (CAT) oder Hawe Hydraulik betonten den hohen Stellenwert der Bauma als Innovationsplattform und bestätigten die technologische Reife zahlreicher Entwicklungen. Der Anteil ausländischer Besucher ist weiter gestiegen. (kip)

MOVI-C® CONTROLLER Typ UHX86A Die Lösung im Automatisierungsbaukasten MOVI-C® für den oberen Performancebereich.

Der Controller vereint Bewegungssteuerung mit Maschinensteuerung und lässt sich darüber hinaus auch für Industrie 4.0-Anwendungen einsetzen. Eine Vielzahl technischer Applikationen ist mit diesem Gerät zuverlässig möglich, ohne Kompromisse bei Sicherheit, Industrietauglichkeit oder Bedienbarkeit.

Ihre Vorteile auf einen Blick: – durchgängige, benutzerfreundliche Engineering-Umgebung – hochgradige applikationsspezifische Vernetzung – Industrie-PC, Motion-Control-Aufgaben und SPS in einem Gerät vereint

www.sew-eurodrive.de/movi-c-controller/index.html

Faszination Technik

Entfaltet aus einem

Origami-Würfel

8 konstruktionspraxis 5 | 2025

INNOVATION. QUALITÄT. SERVICE.

Smarte Schließsysteme für höchste Sicherheitsanforderungen

Moderne Zutrittslösungen müssen flexibel, sicher und effizient sein – besonders in Zeiten zunehmender Digitalisierung. Mechatronische Schließsysteme bieten Ihnen maximale Kontrolle, in dem sie Zutritte präzise verwalten und dokumentieren. Unsere Systeme lassen sich nahtlos in bestehende Managementstrukturen integrieren und bieten optimalen Schutz für sensible Bereiche. Verlassen Sie sich auf unsere Expertise – von der Beratung bis zur Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen.

konstruktionspraxis 5 | 2025

Bild: TC Hutthurm

Wie schafft man Solarpanels für Satelliten, die leicht, robust und selbstentfaltend sind? Am Technologie Campus Hutthurm wurde mit dem Power Cube diese Kombination realisiert. Hierbei kombiniert ein Verfahren verschiedene Matrixmaterialien. Der Power Cube basiert auf einer Origami-inspirierten CFK-Struktur. Während des Transports kompakt gefaltet, entfaltet er sich im Orbit durch gespeicherte Dehnungsenergie. Diese Kompaktheit zahlt sich aus: Während herkömmliche Solarpanels für 100 W Leistung 12 U Volumen benötigen (1 U entspricht 10 × 10 × 10 cm), kommt der Power Cube mit 3 U aus – was die Startkosten um 67 Prozent und damit 670.000 Dollar pro Mission reduziert. Die Materialkosten wiederum sinken um über 97 Prozent. (jv)

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WEGWEISEND. PRÄZISE. NAH.

DIRAK.com

Titelstory Antriebstechnik

ANTRIEBSTECHNIK

Wie BLDC- Motoren

Menschenleben retten

Das flexible Baukastensystem von Rotek macht es möglich, vorhandene Module zu kombinieren und an individuelle Anforderungen anzupassen – so entstehen maßgeschneiderte Lösungen.

10 konstruktionspraxis 5 | 2025

Bild: Rotek/Cadera Design

Ob Rasenmähroboter, Theatervorhänge oder Suchscheinwerfer in der Seenotrettung – je nach Anwendung muss die Antriebstechnik unterschiedlichste Anforderungen erfüllen.

Rotek gelingt dieses Kunststück.

Bild: U. Drescher/VCG

Rotek-Geschäftsführer Rolf und Klaus Treusch in der Fertigung: Hohe Fertigungstiefe und Flexibilität machen den Hersteller von DC-Motoren zu einem zuverlässigen Partner in der Antriebstechnik.

V

or der rauen Nordseeküste, wo hohe Wellen gegen die Stahlrümpfe der Rettungsschiffe schlagen, zählt bei einer Suchaktion jede Minute.

Wenn ein Crewmitglied über Bord geht, beginnt ein Wettlauf gegen die Zeit – oft mit tragischem Ausgang. „Nur wenige Personen werden unter solchen Bedingungen rechtzeitig gefunden“, sagt Robin Herrmann, Produktmanager bei der Rotek GmbH & Co. KG. Das soll sich ändern. Gemeinsam mit einem Hamburger Unternehmen arbeitet Rotek an einem Suchscheinwerfer, der die Erfolgschancen bei solchen Rettungseinsätzen deutlich erhöhen soll. GPS-Sender in den Rettungswesten senden ihre Position direkt an die Suchscheinwerfer. Daraufhin richten die Rotek-Antriebe den Lichtstrahl automatisch auf das Signal und erhöhen so die Präzision und Geschwindigkeit der Rettung, selbst bei Nacht oder starker See. „Eine lebensrettende Technologie, die den entscheidenden Unterschied machen kann“, betont Herrmann.

Rotek aus Bremerhaven hat sich in der elektrischen Antriebstechnik einen Namen gemacht. Spezialisiert auf Synchronmotoren und bürstenlose Gleichstrommotoren, bietet das Unternehmen eine breite Palette an Motorlösungen an, darunter die vielseitigen Romotionund Rosync-Motoren. „Wir entwickeln maßgeschneiderte Lösungen, die den spezifischen Anforderungen unserer Kunden gerecht werden“, erklärt Geschäftsführer Rolf Treusch. Das skizzierte Projekt der Suchscheinwerfer für die Seenotrettung ist ein Paradebeispiel für die flexible und partnerschaftliche Zusammenarbeit, die Rotek mit seinen Kunden pflegt.

gig von dem erforderlichen Drehmoment gehalten wird.

Dies reduziert nicht nur den Bedarf an übergeordneten Steuerungen, sondern senkt auch die Kosten für das Anlagendesign erheblich. Ergänzend dazu gibt es eine Modbus- und CAN-Bus-Schnittstelle, die die Vernetzung mit anderen Systemen erleichtert. „Der Romotion eignet sich besonders für Anwendungen, die eine hohe Präzision erfordern, etwa fahrerlose Transportsysteme“, erklärt Herrmann.

Die Innovationskraft der Bremerhavener zeigt sich exemplarisch an der Entwicklung der Radantriebe für große Rasenmähroboter, die Parkanlagen und Fußballfelder effizient pflegen. Diese robusten Mähgeräte nutzen die präzise Steuerung der Romotion-Motoren, um ihre Räder in perfektem Einklang zu betreiben. „Die Räder kommunizieren über ein Bussystem, das mit einer übergeordneten Steuerung verbunden ist, um sicherzustellen, dass sie im Zusammenspiel agieren“, erläutert Robin Herrmann. Dies ermöglicht nicht nur einen gleichmäßigen Schnitt, sondern auch fein abgestimmte Kurvenfahrten ohne Begrenzungsdraht, da die Steuerung per GPS erfolgt. Die Technologie öffnet ebenfalls Wege für den Einsatz in Shuttlesystemen für Lagerhallen, wo ebenfalls vernetzte Antriebe gefragt sind.

In Theatern beweist der Romotion seine Vielseitigkeit bei der Steuerung schwerer Vorhänge. Die speziellen Anforderungen, die das Gewicht und das Vermeiden von Nachschwingen der Vorhänge stellen, meisterte Rotek mit einer fein abgestimmten Antriebslösung. Der Motor startet sanft und erreicht seine Höchstgeschwindigkeit mit einer eigens programmierten Rampe, bevor er ebenso sanft zum Halt kommt. Diese präzise Steuerung eli-

Motor senkt Kosten für Anlagendesign „Der Romotion ist unser vielseitigster Motor“, sagt Robin Herrmann. Der dreiphasige bürstenlose Gleichstrommotor zeichnet sich durch die intelligent integrierte Regelelektronik aus. Erhältlich in zwei Ausführungen, bietet er neben seiner Leistungsfähigkeit auch viel Flexibilität in der Ansteuerung. Die integrierte Elektronik ermöglicht eine präzise Drehzahlregelung, die unabhän-

ZITAT

„Unser Projektablauf lässt uns schnell und effizient auf Anfragen reagieren.“ Rolf Treusch, Geschäftsführer der Rotek GmbH & Co. KG

konstruktionspraxis 5 | 2025

11

Titelstory Antriebstechnik

Erst die Steuerelektronik macht aus einem Motor eine effiziente Antriebslösung: Rotek bietet sowohl integrierte als auch externe Elektroniklösungen an.

gen reagieren können“, erklärt Rolf Treusch. So lassen sich auch komplizierte Antriebsanforderungen selbst bei Losgröße eins erfüllen – bei den meisten Projekten biete Rotek innerhalb einer Woche eine Lösung an.

Bild: Rotek

Energieeffizienz im Fokus

miniert das Nachschwingen der Vorhänge. „Dank unserer Technologie können wir so auf die üblichen Endlagenschalter verzichten, und der motorisierte Betrieb lässt sich flexibel an verschiedene Bühnenbedingungen anpassen“, erklärt Herrmann.

Roteks Fähigkeit, spezifische Kundenwünsche in Rekordzeit umzusetzen, beruht auf mehreren Schlüsselfaktoren, die das Unternehmen auszeichnen. Eine hohe Fertigungstiefe erlaubt es, viele Komponenten im eigenen Haus zu produzieren. Das minimiert Abhängigkeiten von externen Zulieferern. Diese Unabhängigkeit wird durch das flexible Baukastensystem ergänzt, welches es ermöglicht, bereits vorhandene Module zu kombinieren und an individuelle Anforderungen anzupassen. „Unser standardisierter Projektablauf stellt darüber hinaus sicher, dass wir schnell und effizient auf Anfra-

INFO

Das Portfolio im Überblick Das Standard-Programm von Rotek umfasst: Romotion-Motoren: Die dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotoren bieten integrierte Regelelektronik, die variable Drehzahlen bis 4.000 min-1 ermöglicht. Sie eignen sich für Anwendungen, die Präzision und Flexibilität in der Steuerung erfordern, wie fahrerlose Transportsysteme und Förderbänder.

Rosync-Motoren: Dank der patentierten Green-Drive-Technology zeichnen sie sich durch ihren hohen Wirkungsgrad und ihre kompakte Bauform aus. Sie sind geeignet für Anwendungen mit längerem Dauerbetrieb wie Förderbänder oder Luftentfeuchter.

Roslyde-Motoren: Mit der Smooth-Drive-Technology bieten diese Motoren einen vibrationsarmen und leisen Lauf, geeignet für Anwendungen im Heim- oder Laborbereich.

Rotect-Motoren: Diese Motoren bieten Schutz in hochkorrosiven und rauen Umgebungen durch Gehäuse aus Edelstahl für Bereiche mit hohen hygienischen Anforderungen oder extremer Belastung durch aggressive Reinigungsmittel.

Robase-Motoren: Die klassischen Synchronmotoren sind die Basis des Baukastensystems. Sie kombinieren bauartbedingt einen hohen Wirkungsgrad mit geringer Energieaufnahme, bieten konstante Drehzahlen unabhängig von der Last, ein ausgeprägtes Selbsthaltemoment sowie kurze Stopps und Starts.

Aufgrund des flexiblen Baukastensystems kann Rotek darüber hinaus kundenspezifische Lösungen bieten, die für über eine Million Produktvarianten sorgen.

12 konstruktionspraxis 5 | 2025

Das Produktportfolio spiegelt auch die Anforderungen der Branche wieder, etwa die zunehmend geforderte Energieeffizienz in der Antriebstechnik. Das zeigt sich beim Rosync, einem Synchronmotor, der mit einer bemerkenswerten Energieeffizienz und einer kompakten Bauweise punktet. Möglich macht's die Green-DriveTechnology. Im Gegensatz zu herkömmlichen Motoren verbraucht der Rosync weniger Strom, da er keine Energie für die Erzeugung eines Magnetfeldes im Rotor benötigt. Diese Eigenschaften machen ihn zu einer guten Wahl für Anwendungen mit hoher Laufzeit, wie in Fördersystemen oder Luftentfeuchtern. Der effiziente Einsatz der Hochleistungsmagnete in Verbindung mit optimierten Wicklungen führt zu einem außergewöhnlich hohen Wirkungsgrad, der dem Anwender nicht nur Kosteneinsparungen bietet, sondern auch einen Beitrag zur nachhaltigen Energienutzung leistet.

Die Green-Drive-Technology ist auch die Basis für die Bürstenlosen Motoren der Romotion Serie. Damit diese den komplexen Anforderungen moderner Antriebslösungen gerecht werden, ist das reibungslose Zusammenspiel von Motor und Elektronik entscheidend. Daher hat Rotek in der jüngsten Vergangenheit vor allem in die Weiterentwicklung der Elektronik investiert. Das Unternehmen bietet sowohl integrierte als auch externe Elektroniklösungen an. Die integrierte Elektronik ist spezifisch auf den Motor abgestimmt und übernimmt erweiterte Steuerungsaufgaben direkt. Die externen Elektroniklösungen hingegen bieten höhere Flexibilität und sind besonders dann gefragt, wenn der Bauraum begrenzt ist oder spezielle Kühlbedingungen herrschen.

Elektronik nahtlos integrieren Die neueste Elektronik aus dem Hause Rotek ist die CMS-Elektronik, wobei CMS für CAN-Bus, Modbus und einen integrierten Sensor steht. Der integrierte Absolutwertgeber sorgt für eine präzise Positionierung, die in komplexen Anwendungen entscheidende Vorteile bietet. Mit den integrierten Bussystemen lässt sich die Elektronik nahtlos in bestehende Netzwerke integrieren, was die Vernetzung und Steuerung von Antriebssystemen erheblich vereinfacht. „Die CMS löst selbst anspruchsvolle Steuerungsaufgaben kosteneffizient und flexibel“, unterstreicht Rolf Treusch.

In einem sich kontinuierlich wandelnden Markt blickt Rolf Treusch optimistisch in die Zukunft. Vor allem die Integration von Intelligenz in Antriebe, Energieeffizienz und Laufruhe sind aus seiner Sicht zentrale Themen in der Antriebstechnik. „Während wir weiterhin standardisierte Produkte zu wettbewerbsfähigen Preisen anbieten, wird die Nachfrage nach individuell zugeschnittenen Lösungen immer größer“, erklärt Treusch. Diese kundenorientierte Entwicklung ist tief in der Unternehmenskultur von Rotek verwurzelt. Produktlinien wie der Rosync, Roslyde oder Rotect wurden von ursprünglich maßgeschneiderten Lösungen zu flexiblen Baukastenangeboten. So, ist Treusch sicher, lassen sich zukunftsweisende Standards in der Antriebstechnik setzen.

Leverkusen | 09.04.2025 Ostermann-Arena Hamburg | 18.06.2025 MesseHalle Hamburg-Schnelsen Ludwigshafen | 10.09.2025 Friedrich-Ebert-Halle

14637

Landshut | 15.10.2025 Sparkassen-Arena

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Entwicklung Werkstoffe

SPRITZGUSS

Rezyklate prozesssicher verarbeiten

Bild: Arburg

Bei der Verarbeitung von Post-Industrial- und Post-Consumer-Rezyklaten sowie von Biokunststoffen im Spritzguss können die Material- und Verarbeitungseigenschaften schwanken. Um eine gleichbleibende Qualität der Endprodukte sicherzustellen braucht es Regelkonzepte. Für diese Aufgabe hat Arburg die passenden Lösungen.

Rezyklate sind aufgrund ihrer inhomogenen Eigenschaften anspruchsvoll in der Verarbeitung. Form und Qualität des inhomogenen Materials beeinflussen den Aufschmelzprozess.

VERFASST VON

Dr. Thomas Walther Abteilungsleiter Verfahrens- und Prozessentwicklung Arburg

V

erschiedene Gremien, Bewegungen und Initiativen forcieren, geschlossene Kreislaufsysteme zu etablieren. Auch wenn sich dies aktuell noch nicht wirtschaftlich rechnet, lautet das Ziel, die Verwendung fossiler Ressourcen mittel- und langfristig deutlich zu reduzieren. In diesem Zusammenhang gewinnt die Verarbeitung von Rezyklaten zunehmend an Bedeutung.

Rezyklate sind chemisch betrachtet ebenso Kunststoffe wie klassische Neuware – mit dem Unterschied, dass sie bereits fertige Produkte waren, die eine Nutzungsphase hinter sich hatten und anschließend wieder aufbereitet worden sind. Es gibt jedoch noch viele offenen Fragen, ob und wie Rezyklate vergleichbar effektiv und prozesssicher wie Neuware eingesetzt werden können. Die Spritzgießverarbeiter müssen sich hier neuen Herausforderungen stellen.

Materialeigenschaften und Kennwerte variieren in größeren Spannbreiten Aus Sicht der Maschine wird beim Spritzgießen mit zwei großen „Black Boxes“ abgearbeitet, welche maßgeblich die Prozessstabilität und die Bauteilqualität beeinflussen.

Denn die Maschine selbst weiß weder,

14 konstruktionspraxis 5 | 2025

welches Material in den Trichter eingefüllt wird, noch was zwischen den beiden Aufspannplatten passiert.

Dies sind zwei große Herausforderungen, wenn es darum geht, Prozessparameter wie Temperaturverlauf der Formmasse sowie Temperatur- und Druckverlauf im Werkzeug zuverlässig zu regeln. Der größte Unterschied zur Verarbeitung von Rezyklaten gegenüber Neuware besteht darin, dass die Materialeigenschaften und Kennwerte wie mechanische Qualität, Farbe oder Geruch innerhalb einer Lieferung oder eines Auftrags in größeren Spannbreiten variieren können. Weil dem recycelten Granulat bei den meisten Kreislaufprozessen aktuell keine eindeutige Materialspezifikation zugeordnet werden kann, steht beim Einrichten der Maschine kein Datenblatt zur Verfügung. Das erschwert die Verarbeitung erheblich.

Jedoch gibt es z. B. Pilotfunktionen in der Gestica- und Selogica-Steuerung der Allrounder-Spritzgießmaschinen von Arburg, die schwankenden Viskositäten in der Schmelze entgegenwirken: Der „aXw Control Reference Pilot“ und der „aXw Control Recyclate Pilot“ können Unregelmäßigkeiten erfassen und ausgleichen. So wird die Formfüllung möglichst konstant gehalten und trotz größerer Variationen für eine gleichbleibende Bauteilqualität gesorgt.

Ein homogener und stabiler Aufschmelzprozess ist eine wichtige Einflussgröße, um Gutteile produzieren zu können. Das beginnt damit, dass das Material möglichst gleichmäßig in die Schnecke eingezogen wird. Dabei spielen die Form und Qualität des Rezyklats eine wichtige Rolle. Liegt Granulat vor, lässt sich recycelter Kunststoff grundsätzlich so gut wie Neuware verarbeiten, ohne dass zusätzliche Hardware erforderlich ist. Anders sieht dies bei Flakes und Mahlgut aus. Flakes können in Größe und Form sehr uneinheitlich sein. Mahlgut wiederum – also Material aus Kunststoffteilen, die nur mit einer Angussmühle zerkleinert wurden – besteht aus verschieden großen Bruchstücken, idealerweise in Korngrößen von zwei bis fünf Millimetern. Begleitet werden diese Körner in der Regel von feinerem bis hin zu staubförmigem Material.

Um einen stabilen Aufschmelzprozess zu erhalten, muss Mahlgut entstaubt werden.

Für die Verarbeitung solcher Materialien gibt es ein nachrüstbares Rezyklat-Paket von Arburg, das Soft- und Hardware-Features zusammenfasst. Zur Software zählen z. B. mehrstufige Anfahrparameter und die digitale Assistenzfunktion „aXw Control Screw Pilot“, die für eine präzise und stabile Formfüllung sorgt. Bei der Hardware-Ausstattung ermöglicht ein modifiziertes Zylindermodul eine unterbrechungsfreie Zufuhr auch schlecht rieselnder Materialen. Eine Plastifizierschnecke mit modifizierter, tiefer geschnittener HC-Geometrie (High Compression) dient einer homogenen Aufbereitung. Dabei fungieren Nuten im Einzugsbereich als Einzugshilfe, damit das Material trotz unregelmäßiger Form stabil nach vorne gefördert wird. Zudem ist die Schnecke CrN-beschichtet, was Belagbildung und Verschleiß aufgrund unerwarteter Fremdkörper reduziert.

Ein von Zyklus zu Zyklus reproduzierbares Füllen der Werkzeug-Kavität bildet die Grundlage für eine gleichmäßige Bauteilqualität. Ein erfolgreiches Steuerungskonzept hierfür ist die Pilotfunktion „aXw Control Screw Pilot" bzw. „lagegeregelte Schnecke“, bei dem der Füllvorgang durch eine geschwindigkeitsgeregelte Schneckenbewe-

Der Recyclate Pilot gleicht Materialschwankungen aus und steigert dadurch die Prozesssicherheit und Teilequalität – zu sehen an der Füllung eines Haarkamms, gefertigt in der Materialvariante ohne Nachdruck.

Rundum beeindruckend Die neue Generation des hygienischen Drucksensors PG1 für steht für eine klare, zeitgemäße Werte-Kommunikation.

Die mehrfarbige LED-Anzeige mit frei konfigurierbarer Einstellung der Sollbereiche sorgt für eine übersichtliche und eindeutige Manometer-Visualisierung von Druck an der Anlage. Ebenfalls können Druck sowie die Mediumtemperatur (dauerhaft bis 150 °C!) als Digitalwert angezeigt werden.

Für dauerhaft zuverlässige Messergebnisse sorgt die von ifm bekannte, robuste frontbündige Keramikmesszelle.

Ziemlich runde Sache, oder? ifm – close to you.

sensors. software. solutions. ifm.com

Entwicklung

Bild: Arburg

Werkstoffe

gung mehrstufig an die Anforderungen des Fließwegs angepasst wird. Dieses Konzept lässt sich vergleichen mit dem Fahrassistenten für Pkws: Weicht die Bewegung (hier der Schnecke) durch Störeinflüsse (hier z. B. Schwankungen der Viskosität in der Kunststoffschmelze) von der programmierten Geschwindigkeit ab, wird diese so geregelt, dass trotzdem der Weg in vorgesehener Zeit erreicht wird.

Das aktive Beschleunigen und Bremsen gleicht also Störeinflüsse dynamisch aus, sodass eine konstante Schmelzemenge in die Kavität gefördert wird. Vor allem bei hohen Einspritzvolumenströmen bewährt sich diese Dynamik, vor allem, um durch gezieltes und schnelles Bremsen Druckspitzen und damit Überfüllungen zu verhindern.

Reference Pilot: Regelung in der Nachdruckphase Die Nachdruckphase ist ebenfalls entscheidend für die Bauteilqualität. Sie wird in der Regel als druckgeregelter Prozess ausgeführt, zu dem zuvor ein Maschinen-Ein-

Entwicklung Werkstoffe

Bild: Arburg

Für die Verarbeitung abrasiver Rezyklate eignen sich Plastifizierschnecken mit modifizierter Geometrie und verschleißfester CrN-Beschichtung.

steller die optimalen Parameter ermittelt hat. Sowohl kurzfristige Einflüsse in der laufenden Produktion wie etwa Viskositätsschwankungen in der Schmelze, sowie langfristig auftretender Verschleiß z. B. an der Rückstromsperre und anderen mechanischen Komponenten bleiben dabei unberücksichtigt. Das kann langfristig zu Schwankungen im Werkzeuginnendruck und damit zu unregelmäßiger Teilequalität führen.

Bereits 1988 entwickelte Arburg deshalb eine in die Steuerung „integrierte Spritzprozessregelung“, welche die Nachdruckkurve über einen Drucksensor im Werkzeug in Echtzeit regelt. Diese Softwarefunktion wurde stetig weiterentwickelt zum heutigen „aXw Control Reference Pilot“.

Als Basis für die aktive Regelung in der Nachdruckphase, bei welcher der aktuelle Nachdruck dem Innendruck nachgeführt wird, zieht der Reference Pilot die SollwertReferenzkurve eines Gutteils heran. Als zugehörige Hardware ist ein möglichst angussnah im Werkzeug platzierter Drucksensor erforderlich. Die Funktionsweise ist vergleichbar mit dem Autonomen Fahren: Trotz GPS und bekannter Strecke benötigt ein Fahrzeug zusätzlich aktive Sensoren, um sich sicher im Straßenverkehr bewegen zu können. Denn nur damit lassen sich z. B. unvorhergesehene Unebenheiten, Baustellen oder andere Verkehrsteilnehmer erkennen.

Einflussfaktor Werkzeug-Innendruck für eine gleichbleibend hohe Teilequalität Um Störeinflüssen schnell entgegenwirken zu können und Druckschwankungen aktiv auszugleichen, erhält die Software vom Sensor in Echtzeit erfasste Signale des Werkzeuginnendrucks. Dadurch ist der Reference Pilot in der Lage, die Innendruckkurve vom aktuellen Ist- auf den gewünschten Sollwert zu regeln. Resultat sind ein konstantes Schussgewicht und gleichbleibend hohe Teilequalität, ohne dazu manuell in die Prozessparametrierung eingreifen zu müssen. Eine Alternative, ist der neue „aXw Control Recyclate Pilot“, der den Spritzgießprozess direkt in der Einspritz- bzw. Formfüllphase allein auf Basis von Daten aus der serienmäßigen Maschinen-Sensorik regelt.

Im Vergleich zum Reference Pilot, der Signale direkt von der Kavität empfängt, ist die Regelstrecke beim Recyclate Pilot länger. Dennoch bietet er klare Vorteile:

16 konstruktionspraxis 5 | 2025

Auf zusätzliche Sensoren kann komplett verzichtet werden.

Die in die Steuerung integrierte Pilotfunktion lässt sich einfach per Knopfdruck aktivieren.

Die Funktion bedient sich der bewährten, maschineninternen Sensorik, deren Kalibrierung nur alle paar Jahre fällig ist.

Diese Pilotfunktion gleicht kurzfristige Schwankungen von Schuss zu Schuss aus sowie zyklusübergreifend.

Der Bediener optimiert die Prozesseinstellungen zunächst wie gehabt, sodass die erforderliche Qualität des Gutteils erreicht ist. Diese Referenz wird per Steuerungsbefehl an die Pilotfunktion übergeben. Ein weiterer Befehl aktiviert den Recyclate Pilot. Dieser analysiert daraufhin das Einspritzverhalten, erkennt markante Punkte und Abweichungen im Spritzprozess und sorgt dafür, dass das eingespritzte Volumen und somit die Formfüllung konstant bleibt. Dazu wird in der Einspritzphase das Ereignismuster im selben Zyklus mit der eingegebenen Referenz verglichen und der Umschaltpunkt gegebenenfalls kurzfristig angepasst. Zudem ergibt sich durch die Korrektur des Dosiervolumens auch langfristig und zyklusübergreifend eine höhere Stabilität des Gesamtprozesses.

Schwankende Materialeigenschaften und -viskositäten im Spritzgießprozess werden besonders gut ersichtlich, wenn angussfrei und ohne Nachdruck gefertigt wird. Resultat sind unterschiedlich unvollständige Formfüllungen, wie das Beispiel „Haarkamm“ zeigt. Das Bauteil wurde aus PA6 in drei Materialvarianten spritzgegossen – Neuware, Rezyklat in Form von Granulat und als Mahlgut.

Das Ausmaß der Formfüllung lässt sich anhand des Teilegewichts nachvollziehen: Der Kamm aus Neuware war, da bewusst ohne Nachdruck produziert, im Werkzeug nicht voll ausgeformt und diente als Referenz.

Beim Spritzteil aus Rezyklat-Granulat blieb das Gewicht konstant, lag aber deutlich unter dem aus Neuware.

Bei Mahlgut waren zusätzlich starke Schwankungen des Teilegewichts zu beobachten.

Dies änderte sich quasi auf Knopfdruck durch aktive Regelung mit dem Recyclate Pilot. Nun war Teilegewicht für alle drei Varianten konstant und nahezu gleich hoch.

Damit gleicht die digitale Pilotfunktion die resultierenden Schwankungen in der Formfüllung aus und dadurch kann sowohl die Prozesssicherheit als auch die Teilequalität deutlich gesteigert werden. Aus der verbesserten Formfüllung ergibt sich eine hohe Werkzeugsicherheit.

Die Steuerung ist der „intelligente“ Kopf einer Spritzgießmaschine und kann den Bediener umfassend und aktiv unterstützen. Mit Hilfe digitaler Pilotfunktionen wie dem Recyclate Pilot und dem Reference Pilot lässt sich bei der Verarbeitung von Rezyklaten die Prozesssicherheit durch aktive Regelung in der Einspritz- und Nachdruckphase deutlich steigern. Das Einspritzprofil und der Füllvorgang des Formteils bleiben dabei stabil und entsprechen der vorgegebenen Referenz.

Unzureichende Materialeigenschaften von Rezyklaten lassen sich aber natürlich nicht generell überwinden, sodass der Steigerung der Teilequalität Grenzen gesetzt sind.

Die Kenntnis und Erfahrung des Anwenders sind noch immer wegweisend. In der Zukunft könnten hierbei übergeordnete, KI-gestützte Methoden zusätzlich unterstützen. (jup)

SMART ENGINEERING

SPECIAL

ALLES, WAS DER KONSTRUKTEUR BRAUCHT

Special

Smart Engineering & digitaler Zwilling

DIGITALER ZWILLING

Manuelle Prozesse entfallen weitestgehend Der interoperable digitale Zwilling hat großes Potenzial für die vernetzte, digitale Industrie. Dr. Christian Mosch, Geschäftsführer der IDTA, spricht hier über seine Anfänge, Ziele, den aktuellen Stand und seine Vorteile für die Produktentwicklung.

DAS INTERVIEW FÜHRTE

Monika Zwettler Redakteurin konstruktionspraxis

Herr Dr. Mosch, seit wann gibt es die Idee des digitalen Zwillings eigentlich und wie kam es dazu?

Christian Mosch: Die Idee des digitalen Zwillings ist nicht neu. Einige Lösungsanbieter, gerade im Umfeld des Engineerings, proklamieren die Umsetzung des digitalen Zwillings schon lange für ihre Produkte. Allerdings funktioniert die Idee nur, wenn man in der spezia-

lisierten Softwareumgebung bleibt. Mit Industrie 4.0 kam die Anforderung, die digitalen Zwillinge zwischen den Lösungen interoperabel auszutauschen. Dies hat die Idee des digitalen Zwillings nochmal auf eine andere Ebene gehoben und den Umsetzungen eine neue Dynamik gegeben.

Was waren damals die Ziele des digitalen Zwillings und sind sie heute noch aktuell?

Mit digitalen Zwillingen möchte die Industrie grundsätzlich die Daten- und Dokumente nahe am Produkt halten und diese entlang des Lebenszyklus mitführen.

Stichwort ist das „Asset-driven Datenmanagement“. An diesem Ziel hat sich nichts geändert, sondern es gewinnt gerade durch die engere Verzahnung von intelligenten Produkten im Industrieumfeld und dem enger werden Wertschöpfungsnetzwerk zunehmend an Bedeutung.

Wie kam es zur Gründung der IDTA? Um die Inhalte von digitalen Zwillingen, also die Daten und Dokumente der einzelnen Assets, interoperabel bereitzuhalten, braucht es ein standardisiertes Grundmodell eines digitalen Zwillings. Vor diesem Hintergrund ist das Konzept der Asset Administration Shell, oder kurz AAS, entstanden. Mit der Umsetzung des ersten Anwendungsfalls, dem digitalen Typenschild auf Basis der AAS, wurde gezeigt, welches Potenzial in einem solchen Standard steckt. Damit verbunden kam der Ruf aus der Industrie nach einer Organisation, die diesen Standard weiterentwickelt und eine Expertencommunity aufbaut. Der Gründung der IDTA ist also eine technologische Vorentwicklung vorausgegangen.

ZUR PERSON

Christian Mosch studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt und war dort anschließend Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Datenverarbeitung in der Konstruktion. Danach war er als Projektmanager Industrie 4.0 beim VDMA tätig. Seit 2021 treibt er als Geschäftsführer der Industrial Digital Twin Association (IDTA) die Idee des interoperablen digitalen Zwillings auf Basis der Verwaltungsschale voran.

18 konstruktionspraxis 5 | 2025

Bild: IDTA

Dr.-Ing. Christian Mosch

Smart Engineering & digitaler Zwilling

der AAS hat. Ist AAS in den Tools erst einmal eingeführt, wird sich ein Paradigmenwechseln in der Datenhaltung zeigen. Produktdaten werden dann Asset-bezogen in ihrem digitalen Zwilling hinterlegt und verwaltet. Daher stammt auch der Begriff der Asset Administration Shell.

Welche Ziele verfolgt die IDTA? Die IDTA versteht sich als erster Ansprechpartner rund um den standardisierten digitalen Zwilling und bietet allen industriellen Organisationen eine Plattform zum Mitwirken. Unser Ziel ist es, den digitalen Zwilling für Komponenten, Maschinen, Anlagen und ganze Fabriken als Open-Source-Technologie zu etablieren und gemeinsam mit der Industrie weiterzuentwickeln.

Welche Vorteile bietet der digitale Zwilling dem Maschinen- und Anlagenbau?

Wir sehen, dass es zunehmend wichtiger wird, Informationen entlang des Produktlebenszyklus digital zu erfassen und standardisiert zu dokumentieren. Gerade vor dem Hintergrund der kommenden Regulierungen, wie etwa beim digitalen Produktpass, ist es essenziell, sich rechtzeitig dieser Aufgaben zu öffnen. Beim Maschinenbau kommt noch die zentrale Rolle der Technologieintegratoren zum Tragen. Umso wichtiger ist es somit, den Datenfluss entlang der Liefer- und Engineeringketten zunehmend durchgängig und widerspruchsfrei digital abzubilden. So können Dokumente, Zertifikate, Sicherheits- und Gebrauchsanweisungen in verschiedenen Sprachen automatisch in die Entwicklungsprozesse integriert werden.

Und heruntergebrochen auf Konstrukteure und Entwickler – welche Vorteile können sie aus dem Zwilling ziehen?

In erster Linie unterstützen digitale Zwillinge den Konstrukteur und Entwickler im Zusammenspiel zwischen den verschiedenen Engineering-Systemen im eigenen Unternehmen sowie zwischen Kunden und Lieferanten.

Als Anwender dieser Systeme müssen sie nicht viel über den Zwilling selbst oder die dahinterstehende AAS als Standard wissen. Worauf sich Konstrukteure und Entwickler jedoch einstellen können, ist, dass vieles in der Produktentwicklung automatisiert werden kann. Produktdaten eines konkreten Antriebs beispielsweise werden über den Hersteller direkt abrufbar sein und können in die eigene Systemlandschaft von ERP- oder PLM-Systemen integriert werden. Manuelle Prozesse zum Auffinden der richtigen und aktuellen Daten und Informationen entfallen weitestgehend.

Wie ist der aktuelle Stand in der Industrie bezüglich der Nutzung des Zwillings?

Viele Unternehmen sind bereits in der Integration der AAS als Standard für digitale Zwillinge. Dies gilt für die Softwarehersteller wie auch für die Komponentenlieferanten gleichermaßen. Wir haben als IDTA eine Umfrage durchgeführt und kamen auf aktuell 44 Lösungen am Markt, die die AAS bereits implementiert haben.

Diese Lösungen haben wir auf unserer Webseite gelistet.

Konkret haben sowohl die Softwareanbieter die Funktionalitäten zum Import und Export der AAS genauso integriert wie den standardisierten Zugriff auf digitale Zwillinge. Gleichzeitig stellen bereits einige Komponentenlieferanten ganze Repositories ihrer Produkte bereit.

Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit der digitale Zwilling sein Potenzial voll entfalten kann?

Wir nähern uns zunehmend der kritischen Masse an Softwareherstellern, die die Möglichkeit zur Verarbeitung von digitalen Zwillingen und der Implementierung

Special

Sehen Sie einen Durchbruch bei der Anwendung des Zwillings?

Ein Anwendungsfall, der das Potenzial von digitalen Zwillingen sehr gut aufzeigt, ist der Fall, wenn Hersteller ihre Kunden über technische Änderungen ihres Produktes informieren müssen, Stichwort Product Change Notification. Hierbei hilft die AAS als Standard und bietet die Möglichkeit, diesen Vorgang zu beschleunigen, ihn weniger fehleranfällig zu gestalten und die Nachverfolgbarkeit sicherzustellen. Dieses Beispiel zeigt exemplarisch, welche Möglichkeiten in der Integration von Digitalen Zwillingen steckt. Davon werden wir in nächster Zeit noch einige sehen.

!

TIPP Auf der Website der IDTA finden Interessierte im Solution Hub eine Auflistung der Lösungen, die bereits auf die Verwaltungsschale setzen: voge.ly/idta/ solutions/.

Welche Hürden und Herausforderungen gibt es aktuell noch?

Die Integration von digitalen Zwillingen in die bestehende IT-Infrastruktur lässt derzeit noch einige Unternehmen zögern, sich auf die Materie zu fokussieren. Hier werden oftmals Hürden gesehen, die jedoch bei näherer Betrachtung handhabbar werden. Ein schrittweiser Implementierungsansatz ist sinnvoll. Und eine enge Zusammenarbeit zwischen IT, Entwicklung und Produktion hilft zum Erfolg bei der Einführung der AAS. Wo könnte die Reise des digitalen Zwillings hingehen – ein Blick in die Glaskugel, was ist in 5 Jahren Stand der Technik?

Es gibt bereits einige Lösungen am Markt, die vollständig auf den digitalen Zwilling auf Basis der AAS setzen – und die Tendenz ist stark steigend. Wir erwarten ein exponentielles Wachstum dieser Entwicklungen. Mit Blick auf die wachsende IDTA-Community gehen wir davon aus, dass sich der digitale Zwilling als Stand der Technik durchsetzen wird.

Haben Sie Tipps für den Einstieg – speziell für KMU? Das Thema digitaler Produktpass wird kommen. Eine durchgängige Datenhaltung ist dafür elementar. Fangen Sie in kleinen Schritten an, sich dieser Thematik anzunähern. Und greifen Sie gerne auf das Know-how in den Communitys und Verbänden zurück. Die Unternehmen sind nicht auf sich alleine gestellt. Die IDTA steht gerne als erste Anlaufstelle bereit. (mz) Vielen Dank für das Gespräch!

ZITAT

„Mit Blick auf die wachsende IDTACommunity gehen wir davon aus, dass sich der digitale Zwilling als Stand der Technik durchsetzen wird.“ Christian Mosch

konstruktionspraxis 5 | 2025

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Special

Smart Engineering & digitaler Zwilling

SIMULATION

Branchenübergreifend effizient entwickeln

Für alle Branchen geeignet: Drei Beispiele aus der Praxis zeigen, wie Simulation den gesamten Produktentwicklungsprozess beschleunigt – und zwar von der ersten Konzeptidee bis zur fertigen Lösung.

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Bild: Comsol/Cadera Design

Der Produktentwicklungsprozess kann durch den Einsatz von Einzelphysik-Simulationen, Multiphysik-Simulationen und Simulations-Apps deutlich verbessert werden. Drei Beispiele aus der Praxis zeigen, wie die Integration von Simulation dabei unterstützte, optimierte Endprodukte schneller zu entwickeln.

Bild: Volkswagen Kassel

Die von Volkswagen Kassel entwickelte Simulations-App mit standardisierten Spannungsergebnissen für das Rotordesign.

M

odellierung und Simulation helfen Ingenieuren in allen Branchen, ihren Produktentwicklungsprozess nachhaltig zu optimieren. Simulationen können eingesetzt werden, um jeden einzelnen Schritt zu verbessern, darunter Materialauswahl, Geometrieerstellung, Leistungsprognosen, virtuelle Tests und Designvalidierung. Bereits in frühen Phasen eines Projekts lassen sich durch Simulationen die Machbarkeit eines Designs prüfen, potenzielle Fehlerquellen identifizieren und fundierte Entscheidungen treffen.

Durch die einfache Modifikation von Designkennzahlen können Entwickler schneller iterieren und leistungsfähigere Varianten evaluieren. Mithilfe von CAE-Software mit Einzelphysik- und Multiphysik-Funktionen lassen sich reale Systeme modellieren, Wechselwirkungen analysieren und neue Designs präzise testen — ohne physische Prototypen erstellen zu müssen.

Simulation ermöglicht zudem Untersuchungen unter Bedingungen, die im Realversuch nur schwer oder gar nicht testbar wären. Dadurch lassen sich Risiken frühzeitig erkennen, unerwartete Produktfehler vermeiden und die Qualität der Endprodukte steigern.

Anhand von drei Praxisbeispielen aus unterschiedlichen Branchen zeigen wir, wie Simulation den Produktentwicklungsprozess insbesondere im Hinblick auf Designiterationen, Tests und Leistungsvorhersagen beschleunigt.

Das Volkswagenwerk in Kassel, spezialisiert auf Elektroantriebe, nutzte eine solche Simulations-App zur Optimierung der Festigkeitsprüfung von Rotorblechpaketen — ein kritischer, aber ressourcenintensiver Entwicklungsschritt.

Die von Volkswagen entwickelte App automatisiert den Belastungstest und erlaubt die Variation wichtiger Parameter wie Geometrie, Interferenz und die Anzahl aktiver Magnete.

Die App erstellt automatisch Ergebnisberichte mit Festigkeitsbewertungen für laminierte Rotorblechabschnitte, standardisiert die Auswertung teamübergreifend und verkürzt die Durchlaufzeiten erheblich. Durch ihre benutzerfreundliche Gestaltung ist sie auch für Nicht-Experten einfach zugänglich. Das Ergebnis: eine schnellere Entwicklung, effizientere Vergleiche verschiedener Designs und eine verkürzte Markteinführungszeit.

VERFASST VON

Bjorn Sjodin SVP of Product Management COMSOL

Instrumentenhersteller Inficon verbessert Ionisationsmessgerät Auch beim Benchmarking und der Verfeinerung bestehender Designs spielt Simulation eine wichtige Rolle.

FAKT

Mithilfe von CAE-Software mit Einzelphysik- und Multiphysik-Funktionen Volkswagen Kassel automatisiert Rotorlassen sich reale Systeme modellieren, tests für E-Motoren mit Simulations-App In der Produktentwicklung können Ingenieure durch Wechselwirkungen analysieren und neue die Automatisierung spezifischer Phasen wertvolle Zeit Designs präzise testen — ohne physische und Ressourcen sparen. Eine effektive Möglichkeit bietet die Erstellung von Simulations-Apps, die gezielt für Prototypen erstellen zu müssen. bestimmte Aufgaben entwickelt werden.

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Smart Engineering & digitaler Zwilling

Bild: Inficon

Bild: Dolby Laboratories

Special

Die Abbildung zeigt die Simulationsergebnisse des Messgerätedesigns von Inficon. Links: Filamenttemperatur; rechts: elektrisches Potenzial um die Gitterstruktur.

Der Instrumentenhersteller Inficon entwickelte gemeinsam mit Partnern ein neues Ionisationsmessgerät zur Druckmessung in Hoch- und Ultrahochvakuumumgebungen.

Inficon nutzte multiphysikalische Simulationen, um ein Modell zu erstellen, das die thermischen und elektrischen Bedingungen präzise abbildete. Dabei wurde zunächst die Filamenttemperatur simuliert und im Anschluss mithilfe einer Raytracing-Simulation die Bewegung von Elektronen und Ionen untersucht. Diese Simulationsergebnisse dienten zur Optimierung des Designs: Das ursprünglich verwendete dünne Drahtfilament wurde durch eine massive, aufgehängte Scheibe ersetzt, für das Gitter wurden robustere Metallteile eingesetzt.

Das neue Design reduzierte die Messunsicherheit auf unter 1 Prozent, steigerte die Empfindlichkeit um das Achtfache und verbesserte die Wiederholgenauigkeit der Messungen um den Faktor 13 im Vergleich zum Benchmark-Prototyp.

INFO

Was bedeutet Simulation in der Produktentwicklung?

Simulation bezeichnet den virtuellen Nachbau eines realen Produkts oder Prozesses. Dabei kommen mathematische Modelle zum Einsatz, die physikalische Effekte wie Wärme, Bewegung, elektrische Ströme oder Materialbelastung abbilden. In der Praxis können mehrere dieser Effekte simultan auftreten und müssen dann auch gemeinsam berücksichtigt werden.

Genau das leisten sogenannte multiphysikalische Simulationen:Sie ermöglichen realitätsnahe Vorhersagen, noch bevor ein physischer Prototyp gebaut wird. Für einen einfachen Zugang sorgen Simulations-Apps: Sie bieten eine benutzerfreundliche Oberfläche, mit der auch Personen ohne Simulations-Spezialwissen vorbereitete Modelle nutzen können - ein wichtiger Schritt, um Entwicklungsteams breiter einzubinden und die Vorteile der Simulation unternehmensweit zu nutzen.

22 konstruktionspraxis 5 | 2025

Die DAES-Technologie nutzt ein nach oben abstrahlendes Lautsprecherdesign, sodass der Schall von der Decke reflektiert wird.

Dolby Laboratories prognostiziert Lautsprecherleistung virtuell Die virtuelle Leistungsprognose spart Zeit und Ressourcen in der Produktentwicklung. Das Unternehmen Dolby Laboratories setzte Simulationen ein, um die akustische Performance eines ultradünnen Dolby-AtmosLautsprechersystems zu optimieren. Ziel war die Entwicklung eines nach oben abstrahlenden Lautsprechers (DAES-Technologie), der trotz kompakter Bauweise eine breite Klangabdeckung ermöglicht. Verschiedene Designkonzepte wurden simuliert und verglichen. Die Integration eines akustischen Reflektors zeigte eine erhebliche Verbesserung der Klangverteilung gegenüber Designs ohne Reflektor.

Dolby nutzte eine Kombination aus Finite-ElementeMethoden (FEM) und Randelement-Methoden (BEM) für die Simulation, wobei auch Randbedingungen wie beispielsweise die Deckenhöhe berücksichtigt wurden. Anschließend entwickelten die Ingenieure Prototypen basierend auf den Simulationsergebnissen. Reale Tests bestätigten die Optimierung: Die Integration des Reflektors ermöglichte schließlich ein intensiveres und realistischeres Heimkinoerlebnis.

Simulation ist strategischer Baustein der Produktentwicklung Wie diese drei Beispiele eindrucksvoll zeigen, beschleunigt Simulation den gesamten Produktentwicklungsprozess – und zwar von der ersten Konzeptidee bis zur fertigen Lösung.

Einzelphysik-Simulationen, komplexe Multiphysik-Analysen und nutzerfreundliche Simulations-Apps helfen Konstrukteuren und Entwicklern dabei, die Entwicklungszeiten zu verkürzen, die Produktqualität zu steigern und Innovationspotenziale voll auszuschöpfen.

Unternehmen senken damit nicht nur Kosten und Risiken, sondern setzen zugleich neue Maßstäbe in ihren jeweiligen Branchen. (mz)

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Smart Engineering & digitaler Zwilling

PRODUKTENTWICKLUNG

Der digitale Zwilling lebt von gepflegten Daten Viele Visionen der Industrie 4.0 bündeln im digitalen Zwilling. Doch sein Nutzen hängt entscheidend davon ab, wie gut der Datenaustausch mit Kunden, Partnern und Lieferanten gelingt. Standardisierte Datenräume wie die Verwaltungsschale oder Manufacturing X erleichtern das.

D

igitale Zwillinge bestehen aus Daten – und die Qualität dieser Daten beeinflusst zu einem großen Teil den Nutzen, den die Anwender erwarten können. Diesen entfalten digitale Zwillinge meist im Zusammenspiel mit ihresgleichen. Lediglich während des Entwicklungsprozesses, in Design, Simulation und Optimierung, werden neben Baugruppen einzelne CADModelle untersucht. Damit dieses Zusammenspiel gelingt, müssen schon die CAD-Modelle interoperabel aufgebaut sein. Vorgehensweise und Kriterien dazu werden von den Unternehmen in Konstruktionsrichtlinien verankert. Ein aktueller, geordneter und einheitlich aufgebauter Datenbestand ohne Dubletten gilt als wesentliche Voraussetzung für die Arbeit mit digitalen Zwillingen.

Wo im Unternehmen Nutzen entsteht Bereits während der Produktentwicklung profitieren Produktionsplanung und Prozessoptimierung im Vor-

Bild: Simus Systems

Der digitale Zwilling lebt von interoperablen Daten. Doch wie gelingt die nötige Aufbereitung der Daten?

feld der Produktion, aber auch Beschaffung und Logistik von den digitalen Abbildern. In all diesen Bereichen decken zum Beispiel Qualitätsanalysen Verbesserungspotenziale auf, bevor das erste reale Produkt entstanden ist. Der Nutzen erstreckt sich aber über alle Phasen eines Produktlebenszyklus: So erhalten Service-Mitarbeitende transparente, detailtiefe Produktnutzungsdaten und können After Sales Dienstleistungen verbessern – und damit die Zufriedenheit und Loyalität der Kundschaft.

Die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) anhand virtueller Abbilder der eigenen Maschinen wird bereits genutzt. Darüber hinaus können Maschinenbauer ihren Kunden Mehrwerte wie produktspezifische Schaltpläne, Produktionsparameter, Anleitungen oder auch automatisierte Webshops für Ersatzteile anbieten.

Auch die Nachhaltigkeit von Produkten lässt sich mit digitalen Zwillingen oder Schatten verbessern: Das standardisierte und automatisierte Sammeln

24 konstruktionspraxis 5 | 2025

Smart Engineering & digitaler Zwilling

Special

Mit Simus Classmate lassen sich übergreifende Prozesse einrichten, die Anlage und Pflege von Materialstämmen erleichtern.

von Produktdaten zum ökologischen Fußabdruck oder zum Energieverbrauch vereinfacht die Umsetzung von Nachhaltigkeitsinitiativen und gesetzlichen Regularien, beispielsweise in Form eines digitalen Produktpasses (DPP).

Die beiden letzten Punkte zeigen bereits, dass der Übergang hin zu externem Nutzen aus dem digitalen Zwilling fließend ist. So werden Hersteller über den DPP sukzessive verpflichtet, CO2-Fußabdrücke ihrer Produkte darzustellen. Das gelingt aber nur, wenn sie auch die relevanten Daten aus ihrer Zuliefererkette bekommen. Andererseits können sich Unternehmen neue Umsatzquellen erschließen, indem sie ihre eigenen Daten mit anderen Marktpartnern teilen.

Der Gedanke einer global vernetzten Datenökonomie ist nicht nur für Konzerne relevant, sondern auch eine smarte Idee für kleine und mittelständische Unternehmen, die Wachstum generieren wollen, ohne physisch zu wachsen. Wer mit seinen Produktdaten mit allen Toleranzen, individuelle Messprotokolle oder gar komplette digitale Zwillinge liefern kann, erschließt sich ebenfalls Zusatznutzen. Maschinenbauer könnten beispielsweise Self-Services anbieten, die zur automatischen Bestellung von Verschleißteilen oder Dienstleistungen führen. Doch ein reibungsloser Austausch externer Daten gelingt nur über standardisierte Formate, wie die Asset Administration Shell – kurz AAS oder deutsch digitale Verwaltungsschale, oder über dezentrale DatenÖkosysteme wie Manufacturing-X.

Die Bedeutung digitaler Datenstandards Die im Juli 2023 von der Industrial Digital Twin Association e.V. (IDTA) veröffentlichte Version 3.0 der AAS beschreibt, wie Unternehmen praxisreife Verwaltungsschalen erstellen und strukturieren können. Damit stehen die Daten eines digitalen Zwillings auf interoperable Weise über den Lebenszyklus und entlang der Wertschöpfungskette standardisiert zur Verfügung. Jedes Asset kann identifiziert und angesprochen werden, um Informationen in einer einheitlichen Sprache abzugeben. Die Verwaltungsschale fungiert als standardisierte Schnittstelle für digitale Zwillinge, vergleichbar mit einem genormten Datenformat.

Die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über die Plattform Industrie 4.0 geförderte Initiative Manufacturing-X hat sich ein weitaus größeres Ziel gesetzt: Beteiligte aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft sollen den Datenraum Industrie 4.0 und die Transformation zu einer digital vernetzten Industrie in der ganzen Breite ermöglichen. Unternehmen sollen Daten über die gesamte Fertigungs- und Lieferkette souverän und gemeinsam nutzen können.

Bevor Unternehmen diese Standards zum Datenaustausch über digitale Zwillinge oder digitale Schatten nutzen können, müssen sie ihre Datenbestände aufbereiten. Denn die Datenstruktur und -qualität erfüllt nicht nur keine Standards, sondern gleicht bei vielen Herstellern einem lange angesammelten Chaos. Mit herkömmlichen Methoden haben die Betroffenen keine Chance.

Simus Systems bietet mit der Software-Suite Simus Classmate Werkzeuge zur effizienten Bearbeitung umfangreicher Datenmengen nach veränderbaren Regeln:

Bild: Simus Systems

Mehrwerte aus externer Nutzung

Die relevanten Daten werden aus den betroffenen Systemen ausgelesen und zunächst nach Best-Practice-Regeln aufbereitet, sortiert, angereichert und in einer Datenbank abgelegt.

In Workshops mit den betroffenen Fachabteilungen des Kunden werden die Ergebnisse überprüft. Abweichungen und Fehler werden jedoch nicht über einzelne Datensätze, sondern über die zugrunde liegenden Aufbereitungsregeln korrigiert.

Dank dieser Methodik kann auf Seiten des Kunden wie auch des Dienstleisters bis zu 80 Prozent des Aufwands für die Datenbearbeitung eingespart werden.

Anschließend werden die Daten samt neuer Struktur über eine Schnittstelle wieder in das Ursprungssystem übertragen: Hier beginnt der Aufbau von fehlerfreien und kommunikativen digitalen Zwillingen.

Dem Konstrukteur die Arbeit erleichtern Mit der Software Classmate CAD wird die Einordnung und Beschreibung neuer CAD-Modelle für Konstrukteure erleichtert. Unabhängig von der Modellierungsmethodik sowie den verwendeten oder bekannten Features werden die 3D-CAD-Daten anhand der nativen Geometrie vollautomatisch innerhalb aller gängigen CAD-Systeme analysiert und in den unternehmensspezifisch entwickelten Klassifizierungsbaum eingepflegt.

Konstrukteure können sämtliche Daten in einer frei anpassbaren, grafischen Benutzeroberfläche, auch mittels 2D- und 3D-Vorschaubildern und einer geometrischen Ähnlichteilsuche überprüfen. Auch Mitarbeiter ohne CAD-System, etwa im Einkauf oder der Arbeitsvorbereitung, nutzen die Software zum Suchen einzelner Teile oder Produkte.

Zudem kann ein Materialstamm-Antragsprozess für neue Teile implementiert werden. Dann stellen Anwender einen Materialantrag, wenn sie ein gewünschtes Teil nicht im Bestand finden. Eine Stammdatenstelle begutachtet anschließend die Materialanträge. Dazu werden automatische Prozesse und Benachrichtigungen eingerichtet. Nach einer positiven Entscheidung wird das Material dann über die Software Simus Classmate automatisch in ERP-Systemen wie beispielsweise SAP angelegt. (mz)

!

TIPP Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie auch in einem Whitepaper auf konstruktionspraxis.de. Das Whitepaper erklärt, wie man aktuelle Datenstandards erfüllen und den maximalen Nutzen aus digitalen Zwillingen ziehen kann: voge.ly/ Zwilling/.

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Special

Smart Engineering & digitaler Zwilling

Bild: Siemens

Das Metaverse als Verbraucherprodukt ist bekannt – es wird als virtueller Ort konzipiert, an dem Benutzer spielen, Kontakte knüpfen, Handel treiben und sogar virtuelles Eigentum besitzen können. Das industrielle Metaverse ähnelt diesen Angeboten jedoch nur dem Namen nach.

METAVERSE

Aktuelle Chancen nutzen Das industrielle Metaverse bietet innovative Ansätze zur Optimierung der Produktentwicklung: Es kombiniert aktuelle Schlüsseltechnologien wie digitale Zwillinge und KI, um agile Entwicklungsprozesse zu fördern.

VERFASST VON

Dale Tutt Vice President of Industry Strategy Siemens Digital Industries Software

I

n allen Branchen sehen sich die Unternehmen mit zunehmendem Druck, Unsicherheiten und Chancen konfrontiert. Die Verbreitung intelligenter und vernetzter Produkte hat weiter zugenommen, da die Unternehmen versuchen, die Funktionalität und das Benutzererlebnis durch Software und Elektronik zu verbessern. Auch das Interesse an nachhaltigen Lösungen hat zugenommen. Die Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Lieferkettenmanagement, der Arbeitskräftedynamik und der nachhaltigen Innovation schaffen einerseits Unsicherheit, andererseits aber auch Chancen für Unternehmen, sich durch kreative Lösungen einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen. Dieser Druck, diese Herausforderungen und die sich daraus ergebenden Chancen zwingen die Unternehmen, so-

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wohl ihre Arbeitsweise als auch ihr Marktangebot zu überdenken.

Um weiterhin erfolgreich zu sein, ist es für Unternehmen von entscheidender Bedeutung, widerstandsfähiger, agiler und anpassungsfähiger an dynamische Bedingungen zu werden. Basis dafür ist eine Strategie der digitalen Transformation, die Schlüsseltechnologien nutzt, die jeweils eine Facette dieser digitalen Transformation darstellen. Dazu zählen ein umfassender digitaler Zwilling, Software- und Systemtechnik, die Konvergenz von Informations- und Betriebstechnologie (IT/ OT), künstliche Intelligenz (KI) und nicht zuletzt das industrielle Metaverse. Die Beherrschung und Kombination dieser Technologien wird es Unternehmen ermöglichen, auf ihrer digitalen Reise voranzukommen,

Smart Engineering & digitaler Zwilling

einen höheren Reifegrad der digitalen Transformation zu erreichen und leistungsstarke Funktionen wie KI-gestütztes generatives Design und Closed-Loop-Optimierung zu nutzen.

Mehr als CAD in VR In diesem Artikel werden wir einen genaueren Blick auf das industrielle Metaverse werfen und untersuchen, inwiefern es sich als die transformativste Methode für das Management von Unternehmen erweisen könnte. Das industrielle Metaverse bietet auch das Potenzial, die Art und Weise, wie Produkte entworfen, hergestellt und gewartet werden, neu zu gestalten. Es kombiniert die physische Basis des umfassenden digitalen Zwillings mit den beeindruckenden Visualisierungen des Metaverses, um eine gemeinsame und immersive Umgebung zu schaffen. In dieser Umgebung wird das Lernen schneller und intuitiver und Designkonzepte werden leichter verständlich. Neue Ideen können schnell und gründlich untersucht werden, um Innovationen für die Zukunft voranzutreiben.

Kunden aus der Industrie glauben an das Potenzial industrieller Metaversen für die realitätsnahe EchtzeitVisualisierung von Systemen in immersiven Umgebungen. Immersive industrielle Metaversen sind ein wichtiger Faktor für die Weiterentwicklung von Produktentwicklungsmethoden. Sie verändert auch die Herstellung und Wartung dieser Produkte und erleichtert hoffentlich die Arbeit der Menschen in den Unternehmen.

Das Metaverse als Verbraucherprodukt ist sicher bekannt – es wird als virtueller Ort konzipiert, an dem Benutzer spielen, Kontakte knüpfen, Handel treiben und sogar virtuelles Eigentum besitzen können. Das industrielle Metaverse ähnelt diesen Angeboten nur dem Namen nach.

Das industrielle Metaverse ist eine physikbasierte virtuelle Umgebung.

In dieser ist die Bewertung, Analyse und Vorhersage von Verhalten auf der Grundlage deterministischer Modelle des Produkts, des Prozesses, der Produktionsanlage und mehr möglich.

Diese Umgebung ist über verschiedene Geräte zugänglich, unter anderem über Augmented und Virtual Reality.

Sie aggregiert und normalisiert zudem Daten aus mehreren Quellen, um eine ganzheitliche Bewertung eines Systems oder Produkts in einer einzigen Umgebung zu ermöglichen.

Zeit, Ressourcen und Geld sparen Das Ergebnis ist eine virtuelle Umgebung, die auf der physischen Realität basiert und eine schnelle und intuitive Konzeptualisierung, Gestaltung und detaillierte Konstruktion komplexer Produkte und Systeme ermöglicht. Statt die Systemleistung ausschließlich anhand von Diagrammen, Tabellen oder Rohdaten zu bewerten, können Entwürfe dreidimensional visualisiert und bearbeitet werden, sodass Benutzer mit dem digitalen Zwilling interagieren können. Dies kann dazu beitragen, Probleme aufzudecken, die in der Vergangenheit oft erst entdeckt wurden, wenn Prototypen gebaut und in der realen Welt getestet wurden – was wiederum zu Verzögerungen im Zeitplan und zu höheren Kosten und Materialverbrauch führte. Alle im industriellen Metaverse

Special

identifizierten Probleme lassen sich durch schnelle Design-Iteration in der virtuellen Welt lösen, was Zeit, Ressourcen und Geld spart.

Darüber hinaus ist das industrielle Metaverse keine eigenständige Umgebung, die vom Tagesgeschäft eines Unternehmens getrennt ist. Das industrielle Metaverse ist in der Lage, Daten aus verschiedenen Quellen, sowohl realer als auch digitaler Art, aufzunehmen und sie zu einer einzigen Erfahrung für den Benutzer zusammenzuführen. Auf diese Weise werden alle Informationen in einer einzigen Ansicht zusammengefasst, was eine größere Transparenz und ein tieferes Verständnis der Dynamik eines Systemdesigns, eines Produktionsprozesses, einer Lieferkette oder einer Vielzahl anderer Themen ermöglicht. Das industrielle Metaverse ist somit mehr als nur ein Raum für Design. Es ermöglicht Unternehmen auch die aktive Überwachung, Analyse und Verwaltung realer Assets in einem geschlossenen Kreislauf, so dass sie fundiertere technische und geschäftliche Entscheidungen treffen können.

Mehr als der digitale Zwilling Um sein volles Potenzial zu entfalten, muss das industrielle Metaverse mehr sein als eine visualisierte Version des digitalen Zwillings. In der Fertigung muss jede Bewegung und Handlung präzise erfasst werden, was ein realistisches physikalisches Verhalten erfordert. Ein besserer Zugang zu Cloud-Computing unterstützt das industrielle Metaverse mit der erforderlichen Rechenleistung, um immersive Visualisierungen mit physikalischen Simulationen zu untermauern, was seinen Wert im Entwicklungs- und Konstruktionsprozess erheblich steigert.

Durch die Anwendung realer Physik und robuster Betriebsdaten auf das industrielle Metaverse haben wir das Potenzial, mehr als nur ein Gamification-Erlebnis zu schaffen. Das Ergebnis kann eine gemeinsame und immersive Umgebung sein, in der das Lernen schneller und intuitiver ist, Designkonzepte leichter verstanden werden und neue Ideen schnell und gründlich untersucht werden können, um Innovationen für die Zukunft voranzutreiben.

Eine solch leistungsstarke Umgebung ist das Ergebnis aktueller Technologietrends, die heute branchenübergreifend Gestalt annehmen. Unternehmen, die sich auf den Weg der digitalen Transformation begeben, werden in der Lage sein, die Herausforderungen zu meistern. Sie verschaffen sich einen Vorsprung, indem sie die Möglichkeiten des umfassenden digitalen Zwillings, der Software- und Systemtechnik, integrierter IT- und OT-Systeme, künstlicher Intelligenz und letztlich der industriellen Metaversen nutzen. (mz)

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TIPP Das KonstruktionsleiterForum 2025, das am 15.

Oktober in Würzburg statfindet, will Konstruktions- und Entwicklungsleiter für die Herausforderungen der Produktentwicklung des 21.

Jahrhunderts sensibilisieren sowie Lösungen aufzeigen. Dazu gehören praxisorientierte Tools und Methoden, um innovative Ideen strukturiert zu entwickeln und den Produktentstehungsprozess so schlank und effizient wie möglich zu gestalten. Mehr Infos: www.konstruk tionsleiter-forum.de

FAKT

Alle im industriellen Metaverse identifizierten Probleme lassen sich durch schnelle Design-Iteration in der virtuellen Welt lösen, was Zeit, Ressourcen und Geld spart. konstruktionspraxis 5 | 2025

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Special

Smart Engineering & digitaler Zwilling

ELEKTROPLANUNG

KI transformiert

den Schaltschrankbau

Der digitale Zwilling und künstliche Intelligenz ermöglichen den automatisierten Bau von Steuerungs- und Schaltanlagen und entlasten den Konstrukteur.

D

ie Evolution des Computer-Aided Design (CAD) ist eine Geschichte technologischen Fortschritts: Vom digitalen Ersatz des Zeichenbretts hin zu hochvernetzten Plattformen, die Konstruktion, Fertigung und Dokumentation nahtlos integrieren. Auch in der Elektrotechnik hat dieser Wandel mit dem Einzug von E-CAD-Systemen seine Spuren hinterlassen. Stromlaufpläne werden softwaregestützt erstellt, Normprüfungen automatisiert und Stücklisten per Mausklick generiert.

VERFASST VON

Axel Zein CEO WSCAD GmbH

Flaschenhals Schaltschrankbau Doch trotz aller Digitalisierung bleibt der Schaltschrankbau häufig das Nadelöhr im Engineering-Prozess: Ma-

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Die Integration von KI in der Elektroplanung automatisiert den Schaltschrankbau und macht das E-CAD-System zum Herzstück einer digital vernetzten und effizienten Produktionslandschaft.

nuelle Platzierung, Kabelkanalplanung und Verdrahtung sind weiterhin zeitintensive und fehleranfällige Schritte, die das Potenzial zur Effizienzsteigerung begrenzen.

Der Schaltschrankbau stellt in vielerlei Hinsicht eine Schnittstelle zwischen digitaler Planung und physischer Umsetzung dar. Während die digitalen Werkzeuge zunehmend leistungsfähiger geworden sind, endet die Digitalisierung oft dort, wo physische Prozesse beginnen.

Der Aufbau eines Schaltschranks erfordert eine Vielzahl von Entscheidungen: Wie werden Komponenten optimal platziert? Welche Kabelkanäle wählt man, um EMVAnforderungen zu erfüllen? Wie lässt sich die Montagefreundlichkeit sicherstellen? Diese Entscheidungen wurden bislang meist von erfahrenen Ingenieuren ge-

troffen – mit entsprechendem Zeitaufwand und Fehlerpotenzial.

Mit dem Einzug von KI in die E-CAD-Welt zeichnet sich ein Paradigmenwechsel ab: KI-basierte Systeme analysieren historische Projektdaten, klassifizieren Komponenten nach funktionalen Gruppen und leiten Vorschläge für optimale Layoutmuster ab. Mechanische Abmessungen, EMV-Vorgaben, thermische Bewertungen und Montagefreundlichkeit fließen simultan in die Berechnungen ein. Was entsteht, ist kein starrer Entwurf, sondern ein adaptiver Plan, der sich dynamisch an Veränderungen anpasst. Komponentenverschiebungen, Variantenwechsel oder Retrofit-Szenarien werden automatisch neu berechnet – ohne manuelle Nacharbeit.

Digitale Zwillinge als Fundament Die Grundlage dieser Entwicklung ist das Konzept des digitalen Zwillings. Bauteile sind nicht länger nur geometrische Objekte, sondern umfassend mit Metadaten versehen: Herstellerinformationen, elektrische Parameter, Materialeigenschaften und Prüfprotokolle. Diese Daten bilden die Basis für einen digitalen Zwilling, der sowohl in der Planung als auch in der Fertigung genutzt wird. Dank offener Schnittstellen wie AutomationML oder OPC UA lassen sich diese Informationen direkt an CNC-Bearbeitungszentren, Verdrahtungsautomaten oder Prüfsysteme übergeben. Selbst Änderungsrückmeldungen aus der Fertigung, etwa geänderte Bohrungen oder Abweichungen im Montageergebnis, fließen zurück in das Modell und optimieren so kontinuierlich den Prozess.

Ein praktisches Beispiel für den Nutzen dieser Technologien bietet der automatisierte Schaltschrankaufbau: Aus dem Stromlaufplan erzeugt das E-CAD-System per Knopfdruck ein vollständiges 2D-Layout. Bauteile werden gruppiert, Hut-Schienen und Kabelkanäle optimal verteilt, Verdrahtungspfade berechnet und Stücklisten erstellt. Parallel werden thermische Belastungen, EMVKriterien und Servicezugänglichkeit geprüft. Dieser workflow-orientierte Ansatz reduziert Medienbrüche, senkt Fehlerquoten und verkürzt Planungszyklen von mehreren Tagen auf wenige Stunden.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten der KI Das Spektrum der Einsatzgebiete ist breit gefächert: Von der kollisionsfreien Routenplanung für Kabel und Leitungen in komplexen Installationsumgebungen über die automatische Stücklistenerstellung mit Lieferantenoptimierung bis hin zu KI-gestützten Beschriftungssystemen, die Normen- und Kundenanforderungen dynamisch berücksichtigen. In der Instandhaltung könnten simulationsgestützte Planungen – etwa automatisiert generierte Prüfprotokolle für Infrarotmessungen und Funktionsprüfungen – Wartungsabläufe optimieren.

Ein wichtiger Aspekt dieser Entwicklung ist die Nutzererfahrung: KI-basierte E-CAD-Systeme erkennen, ob sie mit einem erfahrenen Ingenieur oder einem gelegentlichen Anwender interagieren, und passen die Antwort entsprechend an. Experten erhalten erweiterte Steuerungsoptionen und umfangreiche Statistik-Views, während Gelegenheitsanwender durch geführte Dialoge unterstützt werden. Dieses adaptive User-ExperienceKonzept fördert die Akzeptanz der Systeme und beschleunigt die Einarbeitung.

Special

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Smart Engineering & digitaler Zwilling

Aus dem Stromlaufplan erzeugt das E-CAD-System per Knopfdruck ein vollständiges 2D-Layout.

Ein Paradebeispiel ist die Software Electrix AI. Die KIgestützten Funktionen analysieren Planungsdaten, optimieren Layouts und unterstützen Ingenieure bei Routineaufgaben, um den Fokus auf das Wesentliche zu lenken: das Entwickeln innovativer Lösungen. Die Integration von AI-Copilot-Funktionen erleichtert dabei nicht nur die Planung, sondern verbessert auch die Zusammenarbeit zwischen Planung und Fertigung.

Strategisch betrachtet, legen Unternehmen, die heute in KI-gestützte E-CAD-Systeme investieren, den Grundstein für Industrie 4.0. Sie schaffen durchgängige Datenketten vom Engineering bis zur Fertigung, reduzieren Planungsfehler und beschleunigen Änderungsprozesse.

Digitale Zwillinge in Kombination mit Predictive Maintenance und KI-gestützter Betriebsführung ebnen den Weg für neue Geschäftsmodelle und Serviceansätze.

E-CAD weitergedacht Die Integration von KI in E-CAD-Systeme verändert das Verständnis von Software im Engineering grundlegend.

Sie entwickelt sich vom reinen Dokumentationswerkzeug zu einer aktiven Planungsinstanz, die Prozesse nicht nur begleitet, sondern gestaltet und beschleunigt.

Der automatisierte Schaltschrankbau ist ein exemplarisches Feld, das zeigt, wie schnell und qualitativ hochwertig sich Abläufe transformieren lassen. Der eigentliche Mehrwert jedoch liegt darin, dieses Prinzip auf die gesamte elektrotechnische Planung und Fertigung auszuweiten und damit das E-CAD-System zum Herzstück einer digital vernetzten Produktionslandschaft zu machen. (mz)

FAKT

Dank KI entwickelt sich Software vom Dokumentationswerkzeug zu einer aktiven Planungsinstanz, die Prozesse gestaltet und beschleunigt. konstruktionspraxis 5 | 2025

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KI-AGENTEN

Die Produktivitätskrise im Engineering lösen Oft wird ein scheinbar einfacher Engineering-Prozess zu einem frustrierenden Marathon, dessen Dauer nicht erklärbar ist. Wo liegen die Herausforderungen konkret – und welche Möglichkeiten bieten KI-Agenten-Systeme?

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n der heutigen Wettbewerbslandschaft steigen die Anforderungen an Engineering-Produkte kontinuierlich. Moderne Produkte müssen nicht nur höheren Qualitätsstandards entsprechen, sondern gleichzeitig mehr Funktionen integrieren, strengere Vorschriften erfüllen und schneller auf den Markt gebracht werden.

Dies führt zwangsläufig zu einem zentralen Dilemma: Leiter von Engineering-Teams müssen die Produktivität steigern, ohne dabei die Personalkosten zu erhöhen – eine Gleichung, die mit herkömmlichen Methoden kaum lösbar erscheint. Doch wo geht eigentlich die meiste Zeit verloren?

Komplexität als unsichtbare Bremse Laut einer Studie von Siemens/Tech-Clarity aus dem Jahr 2022 sehen über 30 Prozent der befragten Ingenieure sich wiederholende, manuelle Aufgaben als Produktivitäts-Killer an. Ob Analysen, standardisierte Berichte oder Dokumentationen – diese Tätigkeiten werden in der iterativen Produktentwicklung mit oft nur marginalen Änderungen immer wieder durchgeführt, wodurch hochqualifizierte Fachkräfte von innovativen Aufgaben

abgehalten werden. Weiter verschärft wird die Situation durch eine zweite Dimension: die rasant steigende Prozesskomplexität. Ein Fahrzeug, das vor 20 Jahren hauptsächlich mechanische Komponenten enthielt, ist heute ein komplexes System aus Mechanik, Elektronik, Software und vernetzten Diensten und erfordert zahlreiche Fertigungstechnologien. Die Koordination der entsprechenden Entwicklungsprozesse stellt eine extreme Herausforderung dar. Ingenieure sind häufig an mehreren Projekten gleichzeitig beteiligt, was ihre Verfügbarkeit einschränkt. Hinzu kommen Abwesenheiten durch Krankheit oder Urlaub sowie unzählige Stunden für Dokumentation und Abstimmungsmeetings – ein Problem für über 60 Prozent der Ingenieure in großen Unternehmen. Die fatale Konsequenz daraus: „Versteckte Wartezeiten" zwischen Prozessschritten akkumulieren sich zu einem erheblichen Produktivitätsverlust, den traditionelle Optimierungsansätze nicht adressieren können.

Angesichts dieser Herausforderungen stellt sich die Frage: Wie können moderne Technologien diese struk-

KI-basierte EngineeringAgenten bieten das Potenzial, Prozesse grundlegend zu transformieren. ynera Bild: S

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turellen Probleme an der Wurzel adressieren? Die Vision von Synera ist simpel: Ingenieure sind frei von repetitiven Tätigkeiten und können sich dadurch auf Innovation konzentrieren. Die Bausteine dafür sind bisher Syneras Low-Code-Plattform für die Automatisierung von Engineering-Prozessen sowie ein zentraler Hub für den Austausch dieser automatisierten Workflows. Mit dem Aufkommen der KI-Agenten-Technologie wird diesem System jetzt ein weiterer Baustein hinzugefügt, der das Potenzial hat, die Arbeitsweise im Engineering grundlegend zu verändern.

Special

Syneras KI-Agenten vereinen die kognitiven Fähigkeiten von LLMs mit Engineering-Software. Das Bindeglied sind Low-Code-Workflows, die komplexe Software erst für Agenten nutzbar machen.

Bild: Synera

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Intelligente Engineering-Assistenten KI-Agenten zeichnen sich durch die Kombination zweier entscheidender Fähigkeiten aus: Der kognitiven Intelligenz moderner Large Language Models (LLMs) und der aktiven Interaktion mit externer Software. Anders als herkömmliche Automatisierungslösungen verstehen sie Aufgabenstellungen, treffen Entscheidungen und interagieren direkt mit relevanten Tools. Die wesentlichen Vorteile: Natürliche Kommunikation: Interaktion in Fachsprache ohne Programmierung oder Training Integriertes Fachwissen: Verständnis technischer Domänen wie Mechanik oder Strömungslehre Eigenständiges Reasoning: Entwicklung kreativer Lösungsansätze für komplexe Herausforderungen Direkte Handlungsfähigkeit: Aktive Nutzung von Engineering-Software So kann ein auf Strukturmechanik spezialisierter KIAgent beispielsweise eine CAD-Geometrie selbstständig in ein FE-Modell überführen und analysieren. Entscheidend: Im Gegensatz zu einfachen Automatisierungen wählt er eigenständig den optimalen Analyse-Typ, passt die Parameter entsprechend an, wählt die erforderliche Software-Lösung und interpretiert die Ergebnisse kontextbezogen. So übernimmt er Aufgaben, die bisher einen menschlichen FE-Experten erforderten und entlastet hochqualifizierte Ingenieure von zeitintensiven Routinetätigkeiten.

Während einzelne KI-Agenten bereits Effizienzgewinne ermöglichen, entfaltet sich das transformative Potenzial jedoch erst in ihrer Vernetzung zu kollaborativen Multi-Agenten-Systemen. Mit ihrer Kommunikationsfähigkeit können KI-Agenten nicht nur mit Menschen, sondern auch untereinander interagieren – und genau hier liegt der Schlüssel zur Lösung der strukturellen Probleme in Engineering-Prozessen. Multi-Agenten-Systeme funktionieren analog zu menschlichen EngineeringTeams: Spezialisierte Experten-Agenten werden von einem Manager-Agenten koordiniert, der als Schnittstelle zum menschlichen Ingenieur dient. Der entscheidende Vorteil: Diese digitalen Teams eliminieren die versteckten Wartezeiten: Kontinuierliche Verfügbarkeit: KI-Agenten stehen 24/7 bereit und können beliebig skaliert werden.

Nahtlose Kommunikation: Informationen werden in Echtzeit und ohne Zeitverluste ausgetauscht.

Parallele Bearbeitung: Mehrere Agenten können gleichzeitig an verschiedenen Aspekten arbeiten.

Die Prozesszeit reduziert sich auf die Kommunikation zwischen den Agenten und die Laufzeit der genutzten Software-Tools. Dabei betragen die Kosten für KI-Agenten einen Bruchteil der Kosten für ein menschliches Team – bei deutlich höherer Geschwindigkeit.

Die entscheidende Herausforderung liegt in der Verbindung der LLMs mit der CAx-Software-Landschaft.

CAx-Tools bieten oft keine standardisierten Schnittstellen und erfordern tiefes Spezialwissen. Ein LLM kann diese Software nicht „out of the box“ bedienen. Synera löst dieses Problem durch automatisierte Workflows als verbindende Brücke zwischen LLM und CAx-Software.

Diese Workflows werden auf spezifische Anwendungsfälle hin entwickelt und steuern externe Software über mehr als 50 verschiedene Konnektoren zu etablierten CAx-Lösungen. Das LLM muss die verwendete Software dabei nicht im Detail kennen: Es ruft den entsprechenden Workflow auf, übergibt Parameter und erhält schließlich strukturierte Ergebnisse zurück. Diese Architektur ermöglicht schnelle Implementierung und schrittweise Erweiterung für Engineering-Teams, die KI-Agenten einsetzen wollen.

Agentische Engineering-Organisation Multi-Agenten-Systeme bieten also das Potenzial, Engineering-Prozesse grundlegend zu transformieren und die Produktivität auf ein neues Niveau zu heben. Die Integration von KI-Agenten steht jedoch erst am Anfang.

In einer neu gegründeten Joint Development Task Force arbeitet Synera mit führenden Engineering-Organisationen zusammen, um Anwendungsfälle zu identifizieren und KI-Agenten optimal in bestehende Prozesse zu integrieren. Dabei gewährleistet Syneras Partnerschaft mit Amazon Web Services (AWS) höchste Standards für Skalierbarkeit, Datensicherheit und Betriebsstabilität der Anwendung. Mit jedem neuen Anwendungsfall wächst das Verständnis dafür, wie KI-Agenten die Effizienz und Innovationskraft von Engineering-Teams nachhaltig steigern können – und damit einen entscheidenden Beitrag zur Lösung der Produktivitätskrise im Engineering leisten. (mz)

FAKT

Multi-Agenten-Systeme funktionieren analog zu menschlichen EngineeringTeams. konstruktionspraxis 5 | 2025

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PRODUKTENTWICKLUNG

Dank KI schneller zur Designentscheidung Integrierte CAD-CAE-Prozessketten in Verbindung mit maschinellem Lernen beschleunigen die Produktentstehung erheblich. Die Time-to-Market lässt sich dabei insbesondere durch einen Plattform-Ansatz verkürzen.

Bild: Contact Software

simulations- und innovationsstarken Leitbranche (1). Gerade für diese Unternehmen bietet eine „Highspeed-Verknüpfung“ enorme Vorteile zwischen gebräuchlichen Simulationswerkzeugen und robust parametrisierten Konstruktionsvarianten über alle Prozessschritte hinweg.

Sie verankert sowohl alle Informationen für die Simulation (Material, Eigenschaften, Solver und vieles weitere mehr) direkt im CAD-Modell und ermöglicht es zuverlässig und automatisiert, von der Simulation zurück zu CAD-Anwendungen zu wechseln. Ist dieser Ansatz dann noch offen und Plug and Play nutzbar, lassen sich alle gebräuchlichen CAE-Werkzeuge schnell und unkompliziert anbinden.

Solch eine offene Integrationstechnologie erlaubt die effizient durchgeführte CAD-getriebene statistische Versuchsplanung (eng. Design of Experiments, DoE) als Basis für maschinelles Lernen. Designvarianten einschließlich CAD-Features wie Sickenbilder und Rippenoder Lochmuster entstehen unmittelbar aus der CADParametrik. Anhand einer einstellbaren Checksystematik kann minutiös die CAD-Modellqualität in Hinsicht auf die vollständige Definition von Parameterabhängigkeiten und Informationen für die weiteren Simulationen, wie Materialeigenschaften, Bauteilkontakte und Solver-Einstellungen überwacht werden.

Der automatisierte Prozess mit dem Catia-Plug-in von CAIQ ermöglicht Sampling, DoE, Modellerstellung, Simulation, Auswertung mit anschließendem Training der MLModelle. So wird die Designfindung beschleunigt.

VERFASST VON

Michael Probst Head of Business Development CAIQ GmbH

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ie Simulation wird in der Produktentstehung immer wichtiger. Sie ist zentraler Bestandteil einer datengetriebenen Strategie, die Entscheidungen deutlich schneller treffen kann. Voraussetzung ist, dass unmittelbarer Zugriff auf die entsprechenden Daten besteht und Prozessketten ohne Medienbrüche durchgängig ablaufen. Gerade in der CAD-CAE-Prozesskette ist dies allerdings oftmals nicht der Fall.

Dabei ist eine reibungsfreie CAD-CAE-Prozesskette wichtig, weil die CAD-Daten einerseits den Ursprung und das finale Design dokumentieren, andererseits der Weg hin zum Optimum über viele CAE-Abstimmungsschleifen führt. Dies muss möglichst effizient geschehen, denn eine kurze Time-to-Market ist einer der wichtigsten Benchmarks in der Fertigungsindustrie.

Die starke Entwicklung beim maschinellen Lernen (eng. Machine Learning, ML) unterstützt die datengetriebene Entscheidungsfindung enorm. So lässt der analysierbare Lösungsraum inzwischen deutlich mehr Designvarianten zu. Nachteil daran ist jedoch, dass bei der Suche nach dem passenden Design sehr viel Zeit verloren gehen kann.

Catia-Plug-In bindet CAE-Werkzeuge ein Catia V5 ist als Quasi-Standard in der Automobilindustrie zu bezeichnen. So zählt das Marktforschungsunternehmen 6sense Hunderte Anwenderfirmen in dieser

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Ergebnisse in Minuten statt Tagen Die Technologie des maschinellen Lernens ist an sich nichts Neues, hat aber durch die billionenfache Zunahme an Rechenleistung in den vergangenen Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. ML zielt darauf ab, aus Eingabeparametern sinnvolle Datenzusammenhänge zu erkennen und Muster daraus abzuleiten. Ein neuronales Netzwerk verarbeitet in Sekundenschnelle sehr große Datenmengen und gleicht sie mit einer bereits vorhandenen Datenbank, die aus bereits trainierten ML-Modellen besteht, ab. Ein konkretes Beispiel aus der Crashanalyse von Fahrzeugen veranschaulicht das immense

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Bild: Contact Software

Basierend auf eingegrenzten Ergebnisvektoren (rot) gefundene Inputparameter (blau), die die Anforderungen erfüllen.

Potenzial der Kombination von ML und einer leistungsfähigen Integrationstechnologie. Die statistische Versuchsplanung umfasste bei diesem Use Case zwei Lastfälle für eine Crashbox, also eine Art Vierkantrohr zur Absorption kinetischer Energie bei einem Aufprall, mit insgesamt rund 2300 Experimenten, 34 verschiedenen Eingangsparametern und 45 Ergebniswerten. Ein HighPerformance-Cluster wurde dafür drei Tage lang in Anspruch genommen und insgesamt wurden drei Terabyte an Daten erzeugt.

Per Knopfdruck zum optimalen Design Die 2300 Experimente konnten im ersten Schritt als Liniendiagramme dargestellt werden (parallel coordinates), wobei interaktive Filter beim Clustering der genutzten Konfigurationen halfen. Die Aufgabe war es, die Länge des bestehenden Crashbox-Designs um 20 mm zu verkürzen, um neuen Bauraumanforderungen gerecht zu werden. Hierfür sollte ein neuer Parametervektor gefunden werden, der alle Zielbedingungen erfüllt. Effizienter war die Arbeit mit ML-Modellen, die auf dieser Datenbasis trainiert wurden. Damit ließen sich zehntausende weitere DoE-Samples untersuchen - dank eigens entwickelter Technologie sogar vom Wunschergebnis ausgehend. So konnte in Minuten ein passender Parametervektor für die Zielwerte ermittelt werden. Eine der wichtigen Erkenntnisse der Analyse war, dass die angestrebten Zielgrößen meist am Rand des Lösungsraums liegen, dort aber wenige Daten vorliegen. Der Einsatz einer leistungsfähigen Integration unterstützte das Resampling (zum Beispiel in Form des sogenannten Smote Oversampling (3)) in diesen Gebieten, sorgte für mehr Informationsgehalt, sodass die Interpolation auch dort eine deutlich höhere Vorhersagequalität lieferte.

Das optimale Design wurde als Parametervektor direkt in die CAD-Software importiert und das CAD-Modell auf Knopfdruck aktualisiert – ohne, dass manuelle Eingriffe nötig waren. Das Feedback lag bereits innerhalb weniger Minuten vor.

Ein derart geschlossener CAD-CAE-CAD-Prozess bietet die ideale Ausgangsbasis, ML-Trainingsmodelle wei-

ter zu optimieren und zu verfeinern. Dabei verlangt ML im Vorfeld ein umfassendes Verständnis über das, was erreicht werden soll. Zu Beginn eines derartigen Projekts müssen deshalb im Idealfall alle Domänen-Experten, beispielsweise aus der Konstruktion, Fertigung, Crash und so weiter, eng zusammenarbeiten.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der CAD-CAEProzess in eine (idealerweise: cloudbasierte) Plattform eingebettet ist. Als Data Hub bietet sie mehrere Vorteile.

Zum einen lassen sich nicht nur ML-Anwendungen, sondern auch weiter gefasste Generative-KI-Szenarien durchführen, um Prozesse zu beschleunigen. Auch müssen die Fachleute nicht mehr zusammen an einem Ort sein, um Modelle zu trainieren. Stattdessen erlaubt eine Datenplattform, das Domänen-Know-how für viele unterschiedliche Use Cases gesammelt und unabhängig verfügbar zu machen. Zudem erfordern viele Anwendungsfälle tausende von Simulationen, bei denen die Ingenieure zehntausende Design-Varianten durchspielen. Die nötigen Rechen- und Speicherkapazitäten und Mechanismen zur automatisierten Auswertung der Ergebnisse lassen sich in der Cloud bereitstellen.

Integrierte CAD-CAE-Prozessketten im Zusammenspiel mit ML beschleunigen die Produktentwicklung signifikant – besonders im Kontext einer cloudbasierten Plattformstrategie. So entsteht durch nahtlose Datenintegration, automatisierte Simulationsprozesse und intelligente Analyseverfahren ein geschlossener Kreislauf von Design, Simulation und Optimierung. (mz)

Literatur [1] 6sense.com/ tech/cad-software/ Catia-market-share [2] www.talend.com/ de/resources/ maschinelles-lernen [3] www.comet.com/ site/blog/ resampling-toproperly-handleimbalanced-datas ets-in-machinelearning

FAKT

Das optimale Design wurde als Parametervektor direkt in die CAD-Software importiert und das CAD-Modell auf Knopfdruck aktualisiert – ohne, dass manuelle Eingriffe nötig waren. konstruktionspraxis 5 | 2025

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CAD-SOFTWARE

Komplexe Modelle

agil konstruiert

Anlagen zur Gefriertrocknung von Wirkstoffen sind hochkomplex – so auch die CAD-Modelle dafür. Die Konstrukteure bei GEA Lyophil arbeiten mit Creo und profitieren jetzt von deutlich beschleunigten Ladezeiten.

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Ralf Steck Freier Fachjournalist für die Bereiche CAD/ CAM, IT und Maschinenbau

Anlagen für die Gefriertrocknung von Wirkstoffen sind extrem komplex. In der Konstruktion entstehen daher riesige Baugruppen, die das Handling schwer machen können.

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einander oder parallel ab, hinzu kommen Zuführung und das Verschließen der fertigen Produkte. Das berührt eine ganze Reihe von verfahrenstechnischen Prozessen und macht die Anlagen sehr komplex.“

Echter Sondermaschinenbau Hinzu kommt, dass die Anlagen teilweise sehr groß sind, die Palette reicht von Laboranlagen in der Größe eines zweiflügeligen Standkühlschranks bis zu mehrere Stockwerke hohen Anlagen, die in einer größeren Fertigungslinie eingebunden sind. Deshalb hat die Arbeit in der Konstruktionsabteilung bei GEA Lyophil auch viel mit Gebäuden zu tun – wenn es beispielsweise um das Einpassen von Anlagen in bestehende Gebäude und Produktionsanlagen geht oder um die Aufstellsituation und Montage.

Bild: GEA

M

edikamente bestehen meist aus großen Molekülen eines Wirkstoffs, die in Wasser gelöst sind. Mit der Zeit zersetzen sich diese langkettigen Moleküle und der Wirkstoff wird unbrauchbar.

Trocknen verhindert das Zersetzen und macht den Wirkstoff haltbar. Auf die Herstellung von Gefriertrocknungsanlagen für die Pharmabranche hat sich GEA Lyophil spezialisiert. Die Konstrukteure stehen vor verschiedenen konstruktiven Herausforderungen. So wird das Innere der Anlage nach jedem Gefriertrocknungsdurchgang, der ein bis zwei Tage dauert, mit Heißdampf bei 120°C gereinigt und sterilisiert. Danach wird die nächste Charge eingebracht und der nächste Trocknungsvorgang bei - 80°C durchgeführt. „Die Temperaturschwankungen sind enorm“, verdeutlicht Konstrukteur Alexey Bauer, „das müssen wir konstruktiv berücksichtigen. In den Anlagen läuft eine ganze Reihe von Prozessen nach-

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Jede Anlage ist individuell auf Prozess und Kunde zugeschnitten, es handelt sich also um echten Sondermaschinenbau. Lediglich Komponenten können wiederverwendet werden, die Mehrzahl der Teile und Baugruppen ist spezifisch für eine Anlage. Aufgrund dieser Komplexität wurde schon früh auf 3D-CAD gesetzt und im Jahr 2004 Creo eingeführt. Die Konstrukteure modellierten zunächst vor allem die Kammer und den Kondensator der Trocknungsanlagen, während die vielen Rohrleitungen von Hand nach den PI&D-Plänen gefertigt wurden. „In den letzten Jahren stiegen die Anforderungen der Kunden an die Lieferzeiten“, erinnert sich Bauer. „Eine Analyse ergab, dass die größten Potenziale zur Zeiteinsparung in der Fertigung lagen und dort vor allem im Rohrleitungsbau.“ Zudem forderten die Kunden immer öfter ein komplettes Modell der Maschine.

Auch große Modelle nutzbar machen Ziel war es also, die Anlage mit allen Rohrleitungen in Creo zu modellieren. Bei den ersten Versuchen dazu zeigte sich ein neues Problem: Die Modelle wurden so langsam, dass an ein effizientes Arbeiten nicht zu denken war. Allein das Öffnen des Modells einer großen Anlage konnte sechs bis sieben Stunden dauern. Gleichzeitig wurden die Anlagen immer detaillierter, weil sich zeigte, wie sinnvoll die umfassende Darstellung aller Anlagenteile ist, beispielsweise für das Verlegen der Verrohrungen – der Konstrukteur sieht in einem kompletten CAD-Modell sehr genau, wo Platz für eine Leitung oder eine Komponente ist.

In ihrer Not wandten sich die GEA-Verantwortlichen an Inneo, einen Spezialisten für Creo, Produktentwicklung und Konstruktionsmethodik. „Schon beim zweiten Telefonat hatten wir einen echten Spezialisten am Telefon“, erinnert sich Bauer. „Dieser meinte nur, wenn ein Modell mehr als fünf Minuten zum Laden benötige, sei etwas bei der Modellierung falsch gelaufen. Er analysierte sehr schnell und konnte uns schon am Telefon die ersten Tipps geben, wie wir Creo so einstellen, dass auch große Modelle nutzbar bleiben.“ Als diese Tipps merkliche Wirkung zeigten, wurde eine engere Zusammenarbeit vereinbart. „Das war nicht einfach“, denkt Bauer zurück. „Die Inneo-Spezialisten stellten jede einzelne Einstellung und jeden Ablauf in der Konstruktion auf den Prüfstand. Oft zeigte sich, dass die von Inneo vorgeschlagenen Abläufe nicht nur einfacher waren, sondern auch das Modell weniger belasteten.“

Vorteile in späten Konstruktionsphasen Einer der wichtigsten Tipps war die Nutzung von Creo Piping für die Modellierung der Rohrleitungen, Ventile und Instrumente. Bauer erinnert sich: „Wir hatten etwa 2005 oder 2006 schon einmal mit Creo Piping experimentiert und keine guten Erfahrungen gemacht. Damals war das System noch nicht so weit, dass wir es effizient nutzen konnten und so arbeiteten wir über viele Jahre ohne das Piping-Modul. Allerdings war genau diese manuelle Rohrkonstruktion einer der wichtigsten Gründe für die exponentiell wachsenden Bearbeitungszeiten.“ Im Jahr 2023 wurde deshalb ein weiterer Versuch mit Creo Piping unternommen und es zeigte sich schnell, dass die Software große Fortschritte gemacht hatte.

Bauer berichtet: „Wir starteten Anfang August mit einer ersten Besprechung, danach war ein Inneo-Mitarbeiter

Special

eine Woche bei uns, um die Situation zu analysieren und Lösungen zu erarbeiten. Diese waren nach einem Monat komplett umgesetzt, inklusive der Einführung von Creo Piping.“

Agile Modelle für effizientes Bearbeiten Im November startete dann das erste Projekt, bei dem die Inneo-Vorschläge von Beginn an umgesetzt wurden.

Die Ergebnisse überraschten die GEA-Konstrukteure: Statt 25 Minuten dauerte das Öffnen der kompletten Baugruppe nur noch dreieinhalb Minuten. Es war problemlos möglich, in der Hauptbaugruppe zu arbeiten, was vor allem in späten Phasen der Konstruktion wichtig ist, um den zur Verfügung stehenden Raum nutzen zu können. Und nicht zuletzt ist Creo Piping eine große Erleichterung, wie Bauer aufzählt: „Eine Flanschverbindung muss nicht mehr mit allen Einzelteilen modelliert werden, sondern ist mit einem Mausklick definiert. Jede Rohrleitung kann anders eingefärbt werden, was das Verstehen der Anlage stark vereinfacht. Zudem sind die Modelle wesentlich agiler geworden und lassen sich sehr effizient bearbeiten. Wir sind noch mitten im Prozess, Piping richtig einzusetzen, aber schon jetzt leistet das Modul mehr, als wir erwartet hatten. Inzwischen können wir Piping in jedem Projekt einsetzen und sind gespannt auf das erste Großprojekt, das wir von Beginn an mit dem neuen System realisieren.“ Der Konstrukteur fährt fort: „Dabei nutzen wir nicht einmal das volle Potenzial des Systems, weil wir bisher unsere eigenen Bibliotheken für Fittings und Verrohrungen nutzen statt der von Inneo gelieferten. Aber in unseren Bibliotheken steckt viel Arbeit und die Anpassung der Inneo-Bibliotheken an unsere Bedürfnisse würde viel Zeit kosten.“ Als nächstes soll eine tiefgehende Systemanalyse weitere Verbesserungspotenziale aufdecken, denn weitere Optimierungen sind notwendig, wie Bauer erläutert: „Beim heutigen Fachkräftemangel können wir Wachstum nicht einfach durch mehr Mitarbeiter abfangen, sondern müssen die bestehende Mannschaft effizienter machen. Bessere Werkzeuge bedeuten weniger unproduktive Wartezeiten. Für uns ist CAD nicht Selbstzweck, sondern einfach ein Werkzeug, das funktionieren soll – eigentlich sind alle Konstrukteure Verfahrenstechniker.“ „In einem Jahr wird GEA Lyophil an einen größeren Standort umziehen“, schaut Bauer in die Zukunft. „Dann wollen wir Windchill großflächig implementieren und im gesamten Prozess nutzen. Ein Projekt dazu läuft aktuell mit Inneo. Nach den durchweg positiven Erfahrungen, die wir mit Inneo gesammelt haben, sind wir sicher, dass auch dieses Projekt uns einen großen Schritt voranbringt. Wir wollen die Zusammenarbeit weiter vertiefen und freuen uns schon darauf.“ (mz)

Info Der Fachbegriff für Gefriertrocknung ist „Lyophilisierung“, der Begriff „lyophil“ bedeutet in der Chemie leicht löslich oder Lösungsmittel aufnehmend. Gefriertrockner entfernen das Lösungsmittel, meist Wasser, aus einer Flüssigkeit durch starkes Abkühlen und Vakuum.

Das Lösungsmittel gefriert dabei und verdampft sehr schnell und ohne einen Übergang in die flüssige Phase, so dass am Ende des Prozesses die gelösten Bestandteile übrigbleiben.

FAKT

Die ersten Ergebnisse überraschten die GEA-Konstrukteure: Statt 25 Minuten dauerte das Öffnen der kompletten Baugruppe nur noch dreieinhalb Minuten.

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SIMULATION

Nahtlose Integration ermöglicht echtzeitfähige digitale Zwillinge

TECHNOLOGIEKOMPONENTEN

3D-DATEN

Bild: Altiair

Altair hat eine technische Integration zwischen Nvidia Omniverse Blueprint für echtzeitfähige digitale Zwillinge und dem Altair One Cloud Innovation Gateway angekündigt. Die Integration nutzt die GPU-Beschleunigung, NIM-Mikrodienste und Om-

niverse-Technologien von Nvidia, um Anwendern eine Möglichkeit zu bieten, komplexe Simulationen und digitale Zwillinge in einer gemeinsam genutzten, schlüsselfertigen Umgebung zu visualisieren, zu erstellen, zu bearbeiten und mit ihnen zu interagieren. Im weiteren Sinne soll die Integration helfen, das volle Potenzial der Altair-Lösungen für Simulation, künstliche Intelligenz (KI), Datenanalyse und High-Performance Computing (HPC) auszuschöpfen.

Modelle einfach herunterladen

www.altair.com

www.digikey.de

Bild: Invenio

Workflow automatisiert Datenaufbereitung

Digikey hat seine Partnerschaft mit Traceparts bekanntgegeben, einem Anbieter von CAD-Inhalten für das Ingenieurwesen, die Industrie und den Maschinenbau. Die Zusammenarbeit kombiniert Digikeys Auswahl an elektronischen Komponenten mit den robusten 3D-CAD-Modellen und Design-Ressourcen von Traceparts. Ingenieure, Maker und Produktentwickler werden eine verbesserte Erfahrung genießen, die schnellere Produktdesignzyklen und effizientere Arbeitsabläufe für einen optimalen Gesamtansatz für den Design- und Prototyping-Prozess ermöglicht, heißt es.

Die Aufbereitung von 3D-Daten ist häufig aufwendig und auch fehleranfällig. Ein neuer Workflow des Digital-Engineering-Spezialisten Invenio Virtual Technologies automatisiert diesen Prozess. Er entlastet Experten, indem Teilschritte mit hohem manuel-

CAD-VIEWER

Bild: Kisters

Immer alle Informationen im Blick

JT hat sich als Prozessformat etabliert. Das Format spielt auch im Maschinenbau eine Schlüsselrolle, insbesondere bei der Validierung von Prototypen, der Planung von Zusammenbauten oder den DMU-Überprüfungen. Der neue JT-Importer in der 3D-View-

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Insgesamt soll die Integration Anwendern einen nahtlosen, schlüsselfertigen Zugang zu Omniverse Blueprint ermöglichen – und das mit minimalem Aufwand: Wenn Benutzer mit dem Omniverse Blueprint in Altair One digitale Zwillinge erstellt haben, können sie diese einfach in jeder Cloud- oder lokalen Umgebung bereitstellen. Durch die systematische Katalogisierung aller Daten mit grundlegenden Metadaten ermöglicht Altair One die Erweiterung von Datensätzen durch mehrere Entwurfsiterationen.

Dies unterstützt die Entwicklung von Modellen in Tools wie Altair Physics-AI, wodurch die Analysezeit deutlich verkürzt werden kann, heißt es.

Station setzt genau hier an: Mit MultiThreading und optimaler Kernleistung lädt er selbst komplexe Modelle mit sämtlichen PMI und Geometriedaten in Rekordzeit, heißt es.

Besonders hervorzuheben sind die zusätzlichen Funktionen, die die Arbeit mit JTDaten revolutionieren sollen: So sorgt die automatische Reorientierung der PMI dafür, dass diese aus der aktuellen Kameraperspektive lesbar sind. Auch die Hintergrundfarben von JT-Dateien werden nahezu exakt übernommen, was eine realitätsgetreue Darstellung unterstützt. Das „Intelligente Fit“ passt die Ansicht automatisch an, damit PMI immer sichtbar bleiben. viewer.kisters.de

len Aufwand, wie beispielsweise die Zusammenstellung und Positionierung der 3D-Daten, automatisiert werden. Für das gewünschte Ergebnis wird zunächst eine oder mehrere Produktstrukturen eingelesen. Dadurch können Bauteile aus verschiedenen Strukturen automatisiert zusammengestellt werden. Mithilfe einer Steuerungsdatei werden diese anschließend in einer neuen Struktur angeordnet. Die Ausgabe erfolgt als PLMXML-Datei mit verlinkten JTs. Mögliche Anwendungsfälle des Automatisierungsworkflows umfassen u.a. die 3D-Darstellung technischer Abläufe sowie die Visualisierung von einzelnen Teilen bis hin zu ganzen Baugruppen. www.invenio.net

CAD-SOFTWARE

Neue Version – neue Möglichkeiten Die neue Version der kostenfreien CAD-Software M4 Personal kommt mit einigen Verbesserungen und sorgt für ein noch besseres CAD-Erlebnis. Dank der Unterstützung vielseitiger Bildschirmauflösungen passt sich M4 Personal an die verschiedenen Auflösungen und Skalierungen der Bildschirme an.

Die kommerzielle Nutzung läuft über das Pay-Per-Result-Prinzip. Dabei können Dateien kostenlos erstellt werden. Soll eine Zeichnung kommerziell verwendet werden, muss diese in die Formate DXF, DWG oder PDF exportiert werden, was mit der neuen Version direkt in der Software möglich ist. www.cad-schroer.de

Schnellere Entwicklung mit Simulations-Apps

Modellierung und Simulation beschleunigen DesignIterationen, das Verständnis und die Planung von Projekten, erfordern jedoch spezifische Fachkenntnisse, die nicht immer vor Ort in der Fabrik oder im Labor verfügbar sind, wo Entscheidungen getroffen werden. Bringen Sie die Vorteile der Simulation mit Ihren maßgeschneiderten Apps zu denen, die sie benötigen.

» comsol.de/feature/apps

Effektive Zusammenarbeit Wenn Simulationsexperten maßgeschneiderte Benutzeroberflächen auf der Grundlage ihrer Modelle erstellen und diese als Apps verteilen, können Kollegen und Kunden Simulation nutzen, um Entscheidungen in Echtzeit zu treffen.

Volle Kontrolle Mit COMSOL Multiphysics® können Sie auf einfache Weise Ihre eigenen Apps erstellen, bearbeiten und verteilen. Mit COMSOL Compiler™ können Sie diese kompilieren und alss eigenständige Apps weltweit verteilen. Mit Ihrer eigenen COMSOL Server™ Umgebung können Sie den Zugriff auf die Apps kontrollieren und verwalten. Sie haben die Wahl.

Ob in der Automobilindustrie zur Produktion von Reifen, der Medizintechnik für die Herstellung von Handschuhen oder der Textilindustrie für elastische Fasern – Naturkautschuk ist allgegenwärtig, solange er in größeren Volumina verarbeitet wird.

DOSIEREN

Naturkautschuk prozesssicher und exakt dosieren Naturkautschuk (NK) ist aus vielen Anwendungbereichen bekannt. Weniger bekannt ist, dass man diesen Werkstoff darüber hinaus noch sehr viel breiter einsetzen könnte, wenn er sich auch in kleinen Volumina prozesssicher dosieren ließe. Perfecdos hat mit einem berührungslosen Dosiersystem eine Lösung hierfür entwickelt.

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ewonnen aus dem Milchsaft des Kautschukbaums, ist Naturkautschuk bekannt für seine einzigartige Kombination aus Elastizität, Flexibilität und Widerstandsfähigkeit. Er hat hervorragende mechanische, dynamische Eigenschaften wie einen hohen Weiterreißwiderstand, eine sehr hohe Zugfestigkeit und eine hohe Dehnbarkeit (bis 800 Prozent). Ob in der Automobilindustrie zur Produktion von Reifen, in der Medizintechnik für die Herstellung von Latexhandschuhen oder in der Textilindustrie für elastische Fasern – der Rohstoff ist allgegenwärtig, solange er in größeren Volumina verarbeitet wird. Sind kleinere Volumina zu dosie-

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ren, stößt eine prozesssichere Verarbeitung bisher schnell an ihre Grenzen.

Ein zentrales Kriterium bei der Verarbeitung von Naturkautschuk ist die schnelle Reaktion des Materials, was dann wiederum das Fertigungsverfahren definiert.

Nicht umsonst werden zum Beispiel Handschuhe oder Kondome in der Regel per Tauchverfahren verarbeitet.

Beim Dosieren von Naturkautschuk führen diese kurzen Reaktionszeiten zu Problemen. Das beginnt bei der Förderung zum Dosiergerät, spätestens aber bei einer kurzen Stillstandszeit der Anlage. Naturkautschuk härtet aus, d.h. er verändert seine Viskosität und macht eine

Füge- & Verbindungstechnik Mechanik

präzise Dosierung unmöglich. Deshalb war Naturkautschuk für viele Produkte keine Option, obwohl die Materialeigenschaften ideal gewesen wären. Anders ist dies bei dem berührungslosen Dosiersystem. Auch nach 14 Tagen Produktionsunterbrechung kann nach 100 Leerschüssen sofort weiterproduziert werden. Bei entsprechender Ausgestaltung der Medienzuführung ist keine Reinigung des Systems notwendig.

Erste Projekte (beispielsweise das Dosieren von Noppen auf Kondomen) mit dem Jet Ventil PDosX1 von Perfecdos haben gezeigt, dass auch sehr kleine Volumina präzise und sicher in einem vollautomatisierten Prozess aufgetragen werden können. Der Dosierprozess ist so schnell, dass das Material keine Möglichkeit zur Reaktion hat und es erst dort aushärtet, wo dies gewünscht ist. Damit eröffnet das berührungslose Dosieren von Naturkautschuk in vielen Branchen die Perspektive, ein natürliches Material nutzen zu können – ein Aspekt, der im Rahmen von Umwelt- und Gesundheitsschutz zunehmend an Bedeutung gewinnt. Grundsätzlich erlaubt der schnelle Auftrag mit bis zu 300 Schuss/s eine effiziente Fertigung von Produkten, die hinsichtlich Produktdesign und Gestaltung des Fertigungsprozesses von neuen Freiheitsgraden profitieren. Jetzt kann man Lösungen aus Naturkautschuk neu denken – zum Beispiel: In medizinischen Komponenten, bei denen Miniaturisierung und Großserien eine wachsende Bedeutung bekommen.

In der Elektronikindustrie kann Naturkautschuk auf immer kleinere und flexiblere elektronische Bauteile dosiert werden und hier zum Beispiel seine guten Isolierungseigenschaften ausspielen.

In der Lebensmittelindustrie können auf Basis von präzise dosiertem Naturkautschuk neue Verpackungslösungen realisiert werden.

Neue Perspektiven für Naturkautschuk Damit ist das präzise kontaktlose Dosieren von Naturkautschuk mit dem Jetventil PDos X1 ein Konzept, das diesem Material neue Perspektiven eröffnet. Im Ver-

Bild: Perfecdos

Die Lösung: Berührungslos Dosieren

Mit 300 Hz Taktfrequenz wird eine hohe Dosierfrequenz bei einer Entfernung von 50 mm bei horizontalen und Überkopfaufnahmen erzielt – auch mit Naturkautschuk, sei es als Dosierpunkt oder auch als eine geometrische Form wie z.B. einem Ring.

gleich zu anderen Verfahren, die aus genannten Gründen meist ausfallen, verbraucht man beim berührungslosen Dosieren weniger Material, produziert weniger Ausschuss und hat eine einfache Prozesskontrolle. So lässt sich bei gesteigerter Qualität viel Geld sparen. Unter Total-Cost-of-Ownership-Betrachtungen gilt, dass 300 Takte/s eine schnellere Produktion erlauben und dass die einfachere Maschinenkonstruktion Geld spart. In Summe sprechen also viele Aspekte für dieses Konzept.

Unabhängig davon markiert die berührungslose Dosierung von Naturkautschuk einen Meilenstein in der industriellen Anwendung dieses vielseitigen Materials.

Durch die Überwindung der bisherigen „Dosiergrenzen“ eröffnen sich neue Horizonte für die Verwendung von Naturkautschuk – auch wenn in Deutschland im Rahmen des Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz (LkSG) verschiedene Regelungen zu beachten sind. (jup)

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Mechanik Füge- & Verbindungstechnik

KLEBEN

Klebtechnik versus Kreislaufwirtschaft Der im EU-Aktionsplan Kreislaufwirtschaft beschriebene Übergang von der Linearwirtschaft in eine Kreislaufwirtschaft wird leider in der landläufigen Betrachtung fälschlicherweise oft auf das Thema „Recycling“ reduziert. Im Interview klärt Professor Dr. Andreas Groß, Leiter Weiterbildung und Technologietransfer am Fraunhofer IFAM, über dieses Missverständnis auf.

DAS INTERVIEW FÜHRTE

Holger Best ISGATEC GmbH

In der Öffentlichkeit und Politik wird die Klebtech- Da ist Recycling doch der richtige Weg. Die in Pronik aktuell eher als Gegenspieler ökologischer Ent- dukten verwendeten Werkstoffe werden wieder aufbereitet und stehen für neue Produkte zur Verwicklungen gesehen. Begründet wird das u.a. mit fügung. Wirtschaftswachstum wird also vom ResAussagen, Kleben stehe einer Kreislaufwirtschaft grundsätzlich entgegen, geklebte Produkte könne sourcenverbrauch entkoppelt… man nicht reparieren, Klebungen seien nicht recyc- …und genau so funktioniert es nicht! Diese fahrlässig vereinfachende Betrachtung führt in eine falsche Richlingfähig und deshalb nicht zukunftsfähig...

Dr. Andreas Groß: ...dreimal falsch! Aber fangen wir bei tung. Eine Fokussierung auf ein Einzelthema, hier auf das „Recycling“, reduziert die Komplexität des eigentlider ersten Aussage an. Dazu müssen wir zunächst das übergeordnete Ziel einer Kreislaufwirtschaft betrachten. chen Ziels einer Kreislaufwirtschaft in sträflich unzulässiger Weise. Um es hier deutlich zu sagen: Ich spreche Dieses besteht darin, zur Optimierung der Öko-Effizienz mich nicht gegen Recycling aus. Aber die Reduzierung Wertstoffe so lange wie möglich im Wirtschaftskreislauf zu halten. Auf diesem Weg wird das notwendige Wirt- auf diesen Einzelaspekt ist falsch und für eine sinnvolle schaftswachstum vom Ressourcenverbrauch entkoppelt. „Kreislaufwirtschaft“ sogar kontraproduktiv.

Wie sollte man nun das Kleben im ganzheitlichen Ansatz der Kreislaufwirtschaft betrachten?

Für eine kreislaufwirtschaftsrelevante „Ökobilanzwirksamkeit“ der Verbindungstechnik „Kleben“ ist zunächst die EU-Abfallrahmenrichtlinie ein zentraler Baustein.

Dort steht an oberster Stelle eben nicht das Recycling. An oberster Stelle steht die Vermeidung von Abfall. Erst dann folgen die Verwertung von Abfall, d.h. die Vorbereitung zur Wiederverwertung, dann das Recycling und dann die sonstige, z.B. organische Wiederverwertung.

ZUR PERSON

Prof. Dr. Andreas Groß ist seit über 35 Jahren im Fraunhofer IFAM tätig und leitet die Abteilung „Weiterbildung und Technologietransfer“. Sein Aufgabenbereich umfasst neben dieser Aufgabe die strategische Ausrichtung der Abteilung, die Mitwirkung als Referent in den verschiedenen Weiterbildungen, die Vertretung des Fraunhofer IFAM und der Abteilung im In- und Ausland sowie die Teilnehmer- und Projektakquisition für alle Weiterbildungsebenen und -bereiche.

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Bild: Fraunhofer IFAM

Professor Dr. Andreas Groß

Füge- & Verbindungstechnik Mechanik

Zum Schluss kommt die Beseitigung von Abfall. Für diese – ich betone es ausdrücklich – sehr durchdachte Rahmenrichtlinie besteht das ganzheitliche Kernkonzept in Form der R-Strategien. Werden diese, z.B. auf die Rotorblätter der Windenergieanlagen angewendet, wird klar, dass die ökologischen Vorteile in der Nutzung die ökologischen Nachteile des „End of Life“ wohl überwiegen dürften.

Es hat den Eindruck, dass die „R-Strategien“ noch nicht den Bekanntheitsgrad haben, den sie verdienen. Was verbirgt sich dahinter?

Das ist schade und gleichermaßen ein Problem, denn sie sind einerseits ein geeigneter Ansatz zur zukünftigen Technologiebewertung und andererseits ein Leitfaden, den Technologieeinsatz in Produkten neu und zukunftsorientiert zu denken. Wir haben also einen sehr zukunftsorientierten Ansatz, und das wird schon deutlich, wenn wir die Gliederung der neun R-Strategieeinzelelemente betrachten: R1-Refuse, R2-Rethink, R3-Reduce, R4-Reuse, R5-Repair, R6-Refurbish, R7-Remanufacture, R8-Repurpose und R9-Recycle. Das heißt aber auch, die Transformation in Richtung Kreislaufwirtschaft besteht nicht nur aus dem Einzelelement „R9-Recycling“, sondern umfasst definitiv weit mehr. Zudem steht „R9-Recycling“, kommissionsseitig vorgegeben, erst an letzter Stelle. Die EU-Kommission hat die anderen R-Strategieeinzelelemente R1-R8 dem Recycling bewusst vorangestellt.

Was bedeuten die R-Strategieelemente jetzt im Kontext zum Kleben?

Fangen wir mit R1-Refuse an, also ein Produkt verweigern. Das ist ein technologieunspezifisches, übergeordnetes R-Strategieelement und mündet in die Frage: Brauchen wir das Produkt überhaupt?

R2-Rethink hat viele Aspekte und führt z.B. zur intensiveren Nutzung eines Produkts, etwa durch dessen längere Haltbarkeit. Die Verbesserung der Produktlanglebigkeit zum Erhalt der Rohstoffe innerhalb des Kreislaufsystems – wozu die Klebtechnik signifikant beiträgt – gehört im Sinne des Strategieelements R2-Rethink mit zu den wirksamsten ressourceneffizienten Ökodesignstrategien.

Wie passen jetzt Kleben und R3-Reduce kreislaufwirtschaftsmäßig zusammen?

Sehr gut! Nehmen wir den Leichtbau – hier erreichen wir die gleiche Funktionalität mit weniger Material. Diese Bauweise zählt zu den wirksamsten Ökodesignstrategien zur Ressourcenschonung, Energieeinsparung in der Produktnutzung und Abfallvermeidung. Die Klebtechnik ist eine der wichtigsten Fügetechnologien zur Umsetzung des konstruktiven und werkstofflichen Leichtbaus. Ihre Einzigartigkeit, alle Werkstoffe mit sich selbst und mit anderen langzeitbeständig und sicher zu verbinden und dabei gleichzeitig Werkstoffeigenschaften – hier die Leichtbaueigenschaften – im Produkt zu erhalten, stellt demzufolge für R3-Reduce einen Schlüssel für die Kreislaufwirtschaft dar.

duktnutzung. Rohstoffe werden länger im Kreislauf gehalten. Kleben ist das am häufigsten eingesetzte Reparaturverfahren, auch bei nicht geklebten Produkten. So werden bereits seit Jahrzehnten in Verkehrsmitteln eingeklebte, defekte Scheiben entfernt. Neue Scheiben werden nach vorgegebenen, erprobten Verfahren eingeklebt. Der Aus- und Einbau der Scheiben ist bereits in der Konstruktion berücksichtigt. Dieses Beispiel ist grundsätzlich auf nahezu alle anderen klebtechnischen Anwendungsbereiche übertragbar.

Eine verbreitete Meinung ist ja, dass geklebte Produkte nicht oder nur schwer recyclingfähig sind. Wie bewerten Sie diesen Aspekt?

Beim Thema „Recyclingfähigkeit“ müssen wir heute stark zwischen Fakten und Wahrnehmung bzw. schlimmstenfalls „Fake“ unterscheiden. Zunächst die Fakten: Alle Verbindungen können wieder gelöst werden, auch Klebungen. Denn der Werkstoff bestimmt die Recyclingfähigkeit, nicht die Verbindungstechnik. Dass die technologisch-fachlich richtige Einordnung der Klebtechnik als „nichtlösbare Verbindungstechnik“ landläufig und politisch leider falsch verstanden wird, ist ein Thema, mit dem sich die Klebtechnikbranche kommunikativ auseinandersetzen muss.

Ist die Klebtechnik nun ein Gegner oder ein Verbündeter einer Kreislaufwirtschaft?

Ein „Verbündeter“ – denn die Klebtechnik muss im Kontext einer Kreislaufwirtschaft als Schlüsseltechnologie betrachtet werden. Zur Optimierung der Öko-Effizienz werden Werkstoffe klebtechnisch langzeitbeständig und sicher verbunden, für ein werkstoffliches Recycling anschließend wieder voneinander getrennt. Von daher ist Kleben – sowohl insgesamt als auch im Zusammenhang mit Recycling – eine ökologische und der Kreislaufwirtschaft nicht im Wege stehende Technologie.

Was muss jetzt passieren?

Hier sehe ich auf verschiedenen Ebenen Handlungsbedarf: Produzierende Unternehmen müssen die Klebtechnologie im Kontext zu den R-Strategien an vielen Stellen ganzheitlicher bewerten und gegebenenfalls neu denken. Das Potenzial und der Nutzen für zukunftssichere und erfolgreiche Produkte werden hoch sein – es lohnt sich also. (jup) Vielen Dank für das Gespräch.

ZITAT

„Wenn alle die R9-Strategie verinnerlichen und ernsthaft anwenden, haben wir ein mächtiges Instrument zur nachhaltigen Technologienutzung an der Hand und müssen viele unsinnige Kommen wir zu R4-Reuse, R5-Repair, R6- Refurbish, R7-Remanufacture und R8-Re-purpose. Wie sieht Diskussionen nicht mehr führen.“

es hier kreislaufwirtschaftsmäßig aus?

Bei diesen R-Strategieelementen lege ich den Schwerpunkt auf R5-Repair. Eine Reparatur verlängert die Pro-

Professor Dr. Andreas Groß

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Mechanik

Konstruktionsbauteile

ARBEITSPLATZSYSTEME

Optimierte Montage- und Verpackungsprozesse

Um sein Sortiment von 3.500 verschiedenen Produkten schnell und zuverlässig zu managen, hat der Krankenhaus-Komplettversorger Dahlhausen im Neubau in Köln verschiedene Arbeitsplatzsysteme integriert.

S !

TIPP Die Online-Variante dieses Beitrags enthält weitere Details zu den Arbeitsplätzen von Krieg bei Dahlhausen sowie tiefgehendere Informationen zum Medizintechnikunternehmen: konstruktionspraxis.de

eit 170 Jahren ist P.J. Dahlhausen & Co. GmbH mit Produkten in der Anästhesie, Intensivmedizin, der Chirurgie und auf den Stationen im Krankenhaus etabliert. Der Fokus liegt auf den Vorteilen für die Ärzteschaft, der Entlastung des Pflegepersonals und dem Wohlergehen des Patienten. Zu diesem Zweck beschäftigt das Unternehmen ein internationales Team erfahrener Klinikspezialisten. Kontinuierlich werden neue Märkte erschlossen, so wie aktuell auf dem Terrain der Netzimplantate und Technik für Intensivmedizin.

Das Unternehmen sucht kontinuierlich neue Wege, die medizinische Versorgung zu verbessern und das Leben der Patienten zu erleichtern. Dazu zählt auch der Neubau der Kölner Unternehmenszentrale: Im Industriegebiet in der Adam-Riese-Straße hat Dahlhausen einen neuen Standort gefunden, der Einkauf, Verkauf, Verwaltung und Lager unter einem Dach vereint. „Ich habe mich umgeschaut, was man so alles machen kann und auch die Mitarbeiter ins Boot geholt, wie sie sich ihre neuen Arbeitsplätze vorstellen und was sie benötigen“, erinnert sich Michael Dernbach, Leiter Warenwirtschaft und Logistik bei Dahlhausen. Auf der Logi-

Für die Bereiche Verpackung, Produktion, Kleinteilelager und Export bei Dahlhausen lieferte und montierte Krieg 17 Tischgestelle aus der Serie Multiplan Ergo K sowie diverses Zubehör.

Enge Zusammenarbeit aller Beteiligten

Bild: Krieg Industriegeräte GmbH

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mat, der Internationalen Fachmesse für IntralogistikLösungen und Prozessmanagement in Stuttgart, ließ er sich inspirieren – und fand beim Arbeitsplatzspezialisten Krieg die passende Lösung. „Bei diesen Experten fühlte ich mich direkt abgeholt, gut beraten und bestens aufgehoben.“ Gemeinsames Ziel war, die optimale Lagerausstattung für eine Nutzfläche von 3.300 Quadratmetern zusammenzustellen. Sowohl die Abläufe vor Ort als auch die Wünsche der Mitarbeiter galt es dabei zu berücksichtigen. Nach einer Ortsbegehung und der Aufnahme des Ist-Zustands machte Krieg diverse Vorschläge. „Anhand dieser Ideen – inklusive Abbildungen, Katalogbeschreibungen und Skizzen – konnten wir intern Rücksprache halten und uns die Möglichkeiten im Rahmen unserer Budgetplanung genauer anschauen“, so Dernbach.

Wie genau stellt sich der Bedarf des Kunden dar? Welche konkreten Anforderungen gibt es vor Ort? Mit diesen und ähnlichen Fragestellungen befasst sich Andreas Temme, Gebietsverkaufsleiter Region West bei Krieg. Er war für den Kunden Dahlhausen zuständig und erzählt: „Einzelne Tische haben wir als 3D-Zeichnungen vorgestellt, so bilden wir am besten die technischen Details ab und stellen diese Entwürfe zusammen mit dem Angebot zur Verfügung.“

Für die Bereiche Verpackung, Produktion, Kleinteilelager und Export wurden gemeinsam Vorschläge erarbeitet. Die Erwartungen der Belegschaft, wie etwa höhenverstellbare Arbeitstische, geräumige Packtische und ausreichend Ablageflächen für Kartonagen und Arbeitsmaterial wurden eingeplant. Auch Kartonbrücken zur Bevorratung, diverse Ablageebenen, mehrere Monitorvorrichtungen, Getränkehalter und eine gute Ausleuchtung wurden an den neuen Arbeitsplätzen realisiert.

Geliefert und montiert wurden 17 Tischgestelle aus der Serie Multiplan Ergo K. Für die unterschiedlichen Anforderungen in den verschiedenen Bereichen wurden entsprechende Varianten montiert. Hinzu kamen Zubehörteile wie Etikettenspender, Gerätebrücken, Tastaturträger, Steckdosenleisten, Werkzeughalter und Gehäuseschubladen. Eine Besonderheit bilden die Aufbauportale: Ablagen und Werkzeughalterplatten an verschiedenen Seiten erweitern die Tischlänge. „Die Mitarbeiter bekommen mehr unter,

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Konstruktionsbauteile Mechanik

Bild: Krieg Industriegeräte GmbH

Klebverfahren in der Praxis

Bild: Krieg Industriegeräte GmbH

Geräumige Packtische und ausreichend Ablageflächen für Kartonagen und Arbeitsmaterial steigern die Effizienz der Arbeitsprozesse.

Damit die Mitarbeiter von Dahlhausen alle erforderlichen Arbeitsmittel gut erreichen können, wurden beim Zusammenstellen der Arbeitstische die Greifräume beachtet.

Tim Jüntgen

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gleichzeitig haben wir die Greifräume beachtet, damit nichts zu hoch ist und am Ende keiner mehr drankommt“, unterstreicht Temme.

Das Thema Ergonomie hat Krieg besonders im Blick: Zertifizierte Ergonomie-Coaches stehen als Berater bereit. „Gesunde Arbeitsplätze für mehr Wirtschaftlichkeit, das ist unser Anspruch. Wir gestalten zukunftsfähige und ergonomisch orientierte Arbeitsplätze, wodurch Montage- oder Verpackungsprozesse noch effizienter werden“, so Temme. Daher besitzt Dahlhausen nun höhenverstellbare Kurbelhydrauliktische, die von den Mitarbeitern manuell reguliert und justiert werden können.

Mit Service glänzen – diesen Anspruch verfolgt auch Dahlhausen. „Unsere Ware rettet Leben, daher gehen wir mit allem sorgfältig und bewusst um. Unser Alleinstellungsmerkmal ist der Servicegedanke“, sagt Dernbach.

Exklusive Kundenbetreuung, höchste Flexibilität und eine zufriedenstellende Abwicklung hat er auch bei Krieg erlebt. (jv)

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Konstruktionsbauteile

3D-JOYSTICK

Komplexe Bewegungen mit einer Hand steuern

Bild: Megatron Elektronik GmbH & Co. KG

Der Elektronikspezialist Megatron erweitert sein Angebot an CAN-Bus-fähigen Komponenten um das Space Mouse Module. Der 3D-Joystick ermöglicht die intuitive Steuerung komplexer Bewegungen im industriellen Umfeld.

Das Space Mouse Module verfügt über mehr Freiheitsgrade als jeder andere Fingerjoystick am Markt.

D

as Bussystem CAN (Controller Area Network) wird in der Industrie häufig eingesetzt, da es eine ganze Reihe von Vorteilen bietet. Die serielle Schnittstelle weist nicht nur eine hohe Datenübertragungssicherheit auf, sondern ist auch unempfindlich gegenüber magnetischen Störungen. Da viele elektronische Komponenten über den CAN-Bus direkt miteinander verbunden werden können, benötigen Konstrukteure für ihre Anwendung zudem deutlich weniger Kabel.

Ursprünglich für den Einsatz in Steuerungsgeräten für PKW konzipiert, hat sich die Schnittstelle seit ihrer Entwicklung 1981 weit verbreitet: Mittlerweile finden sich mechatronische Bauteile mit CAN-Bus in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik, im Anlagenbau und in mobilen Maschinen.

Dem Trend zum CAN-Bussystem ist auch Megatron bei seinen Produkten gefolgt: Immer mehr Drehgeber und Joysticks des Elektronikspezialisten verfügen über ein CANopen- oder CAN J1939-Interface. Ein besonderes Beispiel ist das Space Mouse Module: Dieser 3D-Joystick wurde speziell für die Mensch-Maschine-Interaktion im industriellen Umfeld entwickelt. Das Space Mouse Module unterscheidet sich deutlich von herkömmlichen

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Joysticks, da es über einen ergonomisch optimierten Bedienknauf mit sechs Freiheitsgraden verfügt. Durch dieses Design kann der Bediener selbst komplexe Bewegungen intuitiv und mit nur einer Hand steuern. Bisher waren dazu zwei separate Bedieneinheiten erforderlich, die nicht nur mehr Bauraum benötigten, sondern auch die Flexibilität des Bedieners einschränkten. Ähnlich wie das Bussystem CAN hat auch das Space Mouse Module eine interessante Vorgeschichte. In den 1970er Jahren suchten Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nach einer geeigneten Lösung für die Steuerung eines Roboterarms im kartesischen Raum. Ein sechsachsiger Kraft-Drehmomenten-Sensor, der in eine Kugel integriert war, erwies sich für diese Aufgabe als ideal. Das Grundprinzip des heutigen 3D-Joysticks war geboren.

Breites Anwendungsspektrum Schon bald zeigte sich, dass das mögliche Anwendungsspektrum von 3D-Joysticks noch viel größer sein könnte.

Der Grund war einfach: Lange Zeit war die Auswahl an Eingabegeräten sehr begrenzt. Mit einfachen Joysticks lassen sich zwar recht komplexe Bewegungsabläufe steuern – nicht aber drei Verschiebungen und drei Drehungen im Raum gleichzeitig. Mit Touchscreens kann man zwar vordefinierte Abläufe starten oder kurze Befehle eingeben, aber keine komplexen Bewegungen steuern, weil das haptische Feedback fehlt. Und Trackballs haben nur zwei Freiheitsgrade. Das Space Mouse Module kombiniert die besonderen Eigenschaften all dieser Eingabegeräte.

Die Erfolgsgeschichte des Moduls begann 1993 – im selben Jahr, in dem erstmals ein 3D-Joystick für die Steuerung eines Roboterarms im Weltall eingesetzt wurde.

Innerhalb weniger Jahre avancierte das Space Mouse Module zum Standard-Bedienelement für CAD-Programme und verbreitete sich rund um den Globus. Um neue Zielgruppen zu erschließen, wurde schließlich ein Kooperationspartner mit großer Erfahrung in der Automatisierungstechnik und Medizintechnik gesucht.

Die Wahl fiel auf die Megatron Elektronik GmbH & Co. KG, denn das Unternehmen beliefert die Industrie seit mehr als 60 Jahren mit präzisen Drehgebern und Joysticks. Eine Besonderheit ist der individuelle Service: Bei Bedarf passen die Mechatronik-Spezialisten nahezu jedes Produkt in Funktion, Design sowie mechanischen

Konstruktionsbauteile Mechanik

Instrumente in der assistierten Chirurgie. Hier macht sich die hohe Sensibilität des 3D-Joysticks bezahlt: Er reagiert selbst auf kleinste Bewegungen des Fingers oder des Handgelenks und ermöglicht damit hochpräzise Operationen.

und elektrischen Schnittstellen bereits ab kleinen Stückzahlen kundenspezifisch an.

Das Space Mouse Module ergänzt das Produktprogramm von Megatron optimal. Kernstück des 3D-Joysticks ist ein optoelektronischer Sensor, der kontaktlos und somit verschleißfrei arbeitet. Diese Technologie ist im Gegensatz zu anderen Sensortypen relativ unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störfeldern und eignet sich deshalb für ein breites Anwendungsspektrum.

Ideal zum Teachen von Robotern Auch in der Mensch-Roboter-Kollaboration leistet das Space Mouse Module wertvolle Dienste. Da sich damit automatisierte Abläufe intuitiv und ohne Programmierkenntnisse teachen lassen, ist der 3D-Joystick eine ideale Alternative für Unternehmen, die aufgrund des Fachkräftemangels ihre Produktion weiter automatisieren wollen. Mit dem Space Mouse Module lassen sich Roboter aber nicht nur einfach teachen, sondern auch manuell und präzise führen. Diese Funktion ist besonders hilfreich bei der Fertigung und Montage von sperrigen oder schweren Bauteilen – zum Beispiel bei der Montage von Autodächern und -türen. Ein weiteres Anwendungsgebiet des Space Mouse Module ist die Steuerung von Visualisierungen und Simulationen, die beispielsweise in der Medizin- und Dentaltechnik oder an Bearbeitungszentren in der Fertigung eingesetzt werden.

Megatron hat viele weiterer CAN-Bus-fähige Produkte im Programm, etwa den Heavy-Duty-Fingerjoystick 844 oder den Fingerjoystick TRY100. (jv)

Für raue Umgebungsbedingungen geeignet Das Space Mouse Module zeichnet sich darüber hinaus durch eine optimierte Federstärke, ein langlebiges Oberflächenmaterial (ABS) sowie eine verbesserte Abdichtung und eine Totzone aus. So arbeitet der Joystick auch unter härtesten Umgebungsbedingungen zuverlässig und präzise. Ein weiterer Vorteil des Moduls ist seine kompakte Bauform, die eine einfache Integration in Bedienpanels, Armlehnen oder Tischgehäuse ermöglicht.

Für die einfache Anbindung an die Anwendung sorgen neben der CANopen- auch eine USB-Schnittstelle und ein serielles Interface (UART).

Zu den Einsatzgebieten des Space Mouse Module zählen neben vielen weiteren u.a. Kanalinspektionsgeräte, gyroskopisch stabilisierte Drohnen, Drehzentren oder

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Mechanik

Antriebstechnik

ANTRIEBSTECHNIK

Geheimnisse lüften und

Abenteuer erleben

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Geheime Botschaften aufspüren, geschickt kombinieren, Codes knacken, und dann nichts wie raus, bevor die Zeit abläuft: Das erwartet Besucher in Escape Rooms. Wartungsarme Antriebstechnik sorgt für unterbrechungsfreien Spielspaß.

Im Escape Room „Die Expedition” von 60 Minutes in Bonn sind Spieler auf den Spuren des Professors I. Jones. Schmierfreie und wartungsarme Antriebstechnik von Igus sorgt für ungestörten Spielspaß.

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ie Welt steht kurz vor einer apokalyptischen Sonnenfinsternis. Ein Forscherteam ist im Dschungel von Mexiko auf den Spuren des verschollenen Professors I. Jones, um das geheime Maya-Relikt zu finden, das als einziges die Welt vor der ewigen Dunkelheit bewahren kann. So lautet nicht etwa der Beginn eines neuen Indiana Jones Films, sondern die Aufgabe für Spieler des neuesten Escape Rooms „Die Expedition“ von 60 Minutes in Bonn-Endenich.

Gegründet wurde das Unternehmen als erster Escape Room in Bonn von Martina Gehlen. Bereits 2014 hat sie das Potenzial des immer beliebter werdenden Spielformats erkannt. Seither können Gruppen von zwei bis sechs Spielern ihr Teamwork in den Escape Rooms von

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60 Minutes auf die Probe stellen. „Die Expedition“ ist der neueste Raum, eröffnet im Juli 2024. „Sich von der Masse abzuheben und immer wieder neue Konzepte und Ideen zu entwickeln, ist wichtig“, erklärt Martina Gehlen, Gründerin und Geschäftsführerin von 60 Minutes. „Aus diesem Grund werden unsere Spielräume circa alle fünf Jahre erneuert.“ Die Herausforderung: Es müssen nicht nur neue Geschichten und Rätsel entwickelt, sondern auch eine komplett neue Einrichtung realisiert werden. Alle Räume werden von Martina Gehlen, ihrem Team und Sohn Robin Gehlen in liebevoller Kleinarbeit selbst gebaut. „Die Kombination aus spannenden Rätseln, einer authentischen Atmosphäre und Spezialeffekten macht

Antriebstechnik

Mechanik

einen guten Escape Room aus“, betont Martina Gehlen. „Damit unsere Gäste die Escape Rooms ohne Störungen und Unterbrechungen spielen können, ist es essenziell, dass alle im Raum verbauten, beweglichen Komponenten zuverlässig funktionieren.“ Daher entschieden sich Martina Gehlen und ihr Sohn Robin Gehlen, Entwickler Drylin E bei Igus, schmierfreie und wartungsarme Antriebstechnik-Komponenten von Igus zu verbauen.

Leise, kostengünstig und zuverlässig Im Escape Room von 60 Minutes bewegen sich zahlreiche Einrichtungselemente mit allerlei mechanischen und elektronischen Komponenten von Igus. Bei allen Produkten setzt Igus auf speziell für die Bewegung entwickelte Hochleistungskunststoffe. So unter anderem auch an den Lagerstellen der Drylin-Antriebseinheiten.

Das Besondere: In die Materialmischungen integrierte Festschmierstoffe erlauben einen Trockenlauf ohne Schmieröl oder -fett, ein erheblicher Vorteil in puncto Wartung. Gleichzeitig laufen die Komponenten durch den Einsatz von Kunststoff besonders leise und sind kostengünstiger als vergleichbare Lösungen. So sorgt zum Beispiel eine Drylin-ZLW-1040-Linearachse mit Polymer-Gleitfolien und Zahnriemen aus stahlverstärktem Polyurethan dafür, dass sich eine geheime Schiebetür sowie ein Sargdeckel im Escape Room zuverlässig öffnen.

Angetrieben wird die Linearachse von einem Nema24Schrittmotor mit Encoder und einer D1-Motorsteuerung. „Wichtig war uns, dass die Achse stets zuverlässig läuft und mechanisch beanspruchbar ist, sollte sich beispielsweise mal jemand am Sargdeckel anlehnen“, erklärt Robin Gehlen. „Die flache Bauform erlaubte uns zudem, die Linearachse gut versteckt zu verbauen. Dass die Achse nicht geschmiert werden muss, spart zudem erheblichen Wartungsaufwand.“ Darüber hinaus kommt ein Drylin-SAW-0630-Linearmodul in Kombination mit einem DC-Motor und einer D3-Motorsteuerung zum Einsatz, um eine versteckte Geheimkammer zu offenbaren.

Zusätzlich setzen Martina und Robin Gehlen für „Die Expedition“ auf den mit Motor betriebenen Rundtisch DLE-RT-50 der Serie Drylin E, der dafür sorgt, dass sich ein großes Stein-Replikat im richtigen Moment dreht. „Vor allem sparen wir erheblich Zeit, da die Igus-Komponenten nicht regelmäßig geschmiert bzw. gewartet werden müssen“, betont Martina Gehlen. Ein weiterer, entscheidender Vorteil: Alle Komponenten kommen aus einer Hand. „Igus bietet eine einfach zu integrierende Komplettlösung – von der Linearachse über den Motor bis hin zu Encoder und Software“, erklärt Robin Gehlen. Mit dem Ergebnis ist 60 Minutes sichtlich zufrieden. „Das Feedback der Besucher ist bisher durchweg positiv“, freut sich Martina Gehlen. Nicht zuletzt, dank der zuverlässigen und leisen Komponenten von Igus. (ud)

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Martina Gehlen, Geschäftsführerin Escape Rooms 60 Minutes

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Mechanik

Antriebstechnik

DIGITALISIERUNG DES ANTRIEBSSTRANGS

Wie künstliche Intelligenz

Antriebe optimiert Mit der Drivetrain Analyzer Cloud präsentiert Siemens eine cloudbasierte Lösung, die künstliche Intelligenz nutzt. Der Ansatz soll die Effizienz von Antriebssystemen um bis zu 20 % steigern und die CO2-Emissionen senken.

D VERFASST VON

Ute Drescher Chefredakteurin konstruktionspraxis

er Druck auf Industriebetriebe nimmt zu: Sie müssen ihre Energieeffizienz steigern und gleichzeitig den CO2-Fußabdruck minimieren.

Besonders viel Energie verbraucht der Antriebsstrang, bestehend aus Frequenzumrichtern, Motoren, Pumpen und anderen Komponenten. Mit der Drivetrain Analyzer Cloud, einer Lösung aus dem Xcelerator-Portfolio, will Siemens Unternehmen mit energiebasierter Wartung dabei unterstützen, den Energieverbrauch ihrer Antriebssysteme signifikant zu senken.

Die Integration von Antriebssystemen in bestehende industrielle IT- und OT-Landschaften ist über das innovative Plug-and-Play-Konzept der Drivetrain Analyzer Cloud einfach möglich. „Mit Hilfe des Connection Module IOT ist die Installation in wenigen Minuten durchgeführt“, erklärt Jonas Harant, Head of Co-Creation &

Sales Enablement, Digital Industries bei der Siemens AG. Diese Module messen Rohdaten und übertragen sie automatisch in die Cloud. Für Unternehmen mit mehreren Standorten bietet diese Lösung entscheidende strategische Vorteile: Sie erlaubt eine zentrale, standortübergreifende Datenanalyse, schafft transparente Vergleichsmöglichkeiten zwischen verschiedenen Produktionsstandorten und harmonisiert Überwachungs- und Wartungsstrategien. Die cloudbasierte Architektur ermöglicht eine flexible Skalierung und via API-Schnittstellen eine Integration in bestehende Industriesysteme. „So können Unternehmen ihre Antriebssysteme effizienter und intelligenter steuern“, erklärt Harant.

KI erkennt Optimierungspotenziale Der eigentliche Kern der Drivetrain Analyzer Cloud liegt jedoch in ihrer künstlichen Intelligenz. Die Lösung nutzt fortschrittliche KI-Algorithmen, die kontinuierlich Betriebsdaten analysieren und Abweichungen vom optimalen Betriebspunkt identifizieren. Diese Analyse erlaubt es, gezielte Maßnahmen wie die Anpassung von Motorsteuerungen oder Wartungsintervallen zu ergreifen, die unmittelbar Energieeinsparungen von bis zu 20 % ermöglichen. „Besonders innovativ ist die Fähigkeit der Cloud, ineffiziente Motoren automatisch zu erkennen und effizientere Alternativen vorzuschlagen“, betont Jonas Harnt.

Die erfassten Sensordaten geben einen detaillierten Einblick in die Leistung von Antriebssystemen. Täglich werden komplexe Rohdaten-Snapshots generiert und mittels FFT-Analyse und speziell trainierten Analysemodellen ausgewertet. Die Sensoren messen mechanische Parameter wie Lagerzustände, Unwucht und Fehlausrichtungen sowie elektrische Kenngrößen wie Leistung, Drehmoment oder Betriebszustände. Doch die Drivetrain Analyzer Cloud kann noch mehr: Sie vereint Condition Monitoring mit Dekarbonisierung, indem sie dem Anwender zusätzlich wichtige Daten und Handlungsempfehlungen hinsichtlich CO₂-Emissionen,

Die Integration von Antriebssystemen in bestehende industrielle IT- und OT-Landschaften ist über das innovative Plug-and-Play-Konzept der Drivetrain Analyzer Cloud einfach möglich.

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Antriebstechnik Mechanik

Energieverbräuche und Energiekosten bereitstellt. Ein intelligentes Ampelsystem signalisiert potenzielle Probleme: Die gelbe Warnstufe zeigt leichte Abweichungen an, während Rot auf kritische Zustände hinweist, die sofortiges Handeln erfordern. „Weil Schwingungsdaten erfasst werden, lassen sich auch Komponenten außerhalb von Niederspannungsmotoren überwachen“, erklärt Harant. „Das macht eine ganzheitliche Analyse des Antriebsstrangs möglich“.

Cloud unterstützt nachhaltige Produktion Neben der Energiekostensenkung unterstützt der Drivetrain Analyzer Cloud eine nachhaltige Produktion. Sie dokumentiert den Energieverbrauch und CO2-Emissionen der Antriebe, bietet Vergleichsmöglichkeiten mit effizienteren Motoren und berechnet mögliche Einsparungen. Diese Datenintegration in übergeordnete Energiemanagement-Systeme sorgt für einen umfassenden Blick auf die Nachhaltigkeit eines Unternehmens.

Zu den herausstechenden Funktionen gehört der Siemens Industrial Copilot. Dieser generative KI-basierte Chatbot erleichtert den Umgang mit der Technologie, indem er Anwender in ihrer Landessprache unterstützt.

Er bietet Hilfestellungen bei der Interpretation von Daten und schlägt Optimierungsmaßnahmen vor. „Das ist eine Antwort auf den Fachkräftemangel“, erklärt Jonas Harant den Vorteil.

Herausforderungen bei der Implementierung in heterogene Systemlandschaften und der Skalierung der Lösung begegnet Siemens mit dem Connection Module IOT, das eine problemlose Anbindung an bestehende Systeme ermöglicht. Für komplexe Interpretationsaufgaben der aufgenommenen Daten greift die Lösung auf die Unterstützung des Siemens Industrial Copilots zurück. „Besonders wertvoll ist die Möglichkeit, spezifische Fragen zu stellen und Unterstützung bei der Datenauswertung zu erhalten“, sagt Harant.

Drivetrain Analyzer Cloud steht exemplarisch für den nächsten Schritt in Richtung einer digitalen Transformation, die sich durch gesteigerte Energieeffizienz und einen nachhaltigen Betrieb auszeichnet – ein wichtiger Beitrag, um Klimaziele zu erreichen. (ud)

ZITAT

„Die Drivetrain Analyzer Cloud ist ein Schlüsselelement für nachhaltige Produktionsprozesse.“ Jonas Harant, Head of Co-Creation & Sales Enablement, Siemens

Wir lieben alle

Zahnriemen!

Mechanik

Fluidtechnik

PNEUMATIK

Windkraftanlagen nachhaltiger machen Windkraftanlagen stellen besondere Anforderungen an die Pneumatik.

Strengere Umweltauflagen haben nun neue Entwicklungen bei den Steckverbindern angestoßen.

Bild: ITV

Pneumatische Steckverbindungen übertragen in Windkraftanlagen Kühlflüssigkeiten und Schmierstoffe.

Bild: ITV

W

VERFASST VON

Peter Wittkämper Geschäftsführer ITV

indkraftanlagen sind ein zentraler Pfeiler der Energiewende in Deutschland. Im Jahr 2024 erzeugten sie rund 142 Terawattstunden Strom – das entspricht etwa 29 Prozent der gesamten Bruttostromerzeugung. Dies macht die Windenergie zum aktuell wichtigsten einzelnen Energieträger im deutschen Strommix. Damit Windkraftanlagen zuverlässig und wirtschaftlich arbeiten, braucht es im Hintergrund eine Vielzahl an präzise aufeinander abgestimmten Komponenten – darunter auch diverse pneumatische Systeme.

Die Hersteller der Anlagen legen bei ihren Zulieferern Wert auf Flexibilität und Geschwindigkeit. Das zeigt sich zum Beispiel auch bei ITV GmbH: Das mittelständische Unternehmen entwickelt pneumatische Lösungen für industrielle Anwendungen, unter anderem für Windkraftanlagen. Ein wachsender Anteil von 40 bis 45 Prozent der Aufträge entfällt auf kundenspezifische Sonder-

50 konstruktionspraxis 5 | 2025

lösungen. Diese werden innerhalb von vier bis sechs Wochen – vom Auftragseingang bis zur Auslieferung – umgesetzt. Die produzierten Stückzahlen reichen von 500 bis 20.000 Einheiten pro Auftrag. Für Windkraftanlagen sind dabei spezifische Anforderungen an Druck, Temperatur und Materialien zu erfüllen.

Pneumatik für Extrembedingungen Windkraftanlagen stehen in ständigem Austausch mit ihrer Umwelt – und diese stellt sie vor große Herausforderungen: Temperaturunterschiede, salzhaltige Luft, Vibrationen oder hohe Rotationskräfte wirken auf die Systeme ein. Besonders empfindlich sind Bereiche wie die Leistungselektronik und die Getriebetechnik. Dort entstehen während des Betriebs hohe Temperaturen und Reibungskräfte, die kontrolliert abgeführt werden müssen, um Schäden und Ausfälle zu vermeiden.

Fluidtechnik Mechanik

Abregelung von Windkraftanlagen Ein wichtiger Aspekt im Betrieb von Windkraftanlagen ist die sogenannte Abregelung. Diese erfolgt, wenn die Netzinfrastruktur die erzeugte Energie nicht vollständig aufnehmen kann, beispielsweise bei Netzengpässen oder Überproduktion. Im Jahr 2022 wurden in Deutschland rund 7,2 Terawattstunden (TWh) Windstrom abgeregelt, um die Netzstabilität zu gewährleisten. Im Jahr 2023 stieg diese Menge deutlich an: Es wurden 10.479 Gigawattstunden (GWh) grüner Energie abgeregelt. Diese Zahlen verdeutlichen die Herausforderungen im deutschen Stromnetz und unterstreichen die Bedeutung von Systemen, die eine schnelle und sichere Abschaltung oder Drosselung der Windkraftanlagen ermöglichen. Solche Systeme sind essenziell, um die Netzstabilität zu gewährleisten und die Effizienz der Energieerzeugung zu optimieren.

Aber auch aus Gründen des Arten- und Naturschutzes muss der Betrieb der Windkraftanlagen reguliert werden: Während der Balz- oder Brutzeiten bestimmter Vogel- und Fledermausarten – meist zwischen März und August – werden Windräder gezielt abgeschaltet, um Kollisionen zu vermeiden. Pneumatik spielt eine wichtige Rolle in der sicheren und schnellen Umsetzung solcher Maßnahmen.

Anforderungen an die Pneumatik steigen Pneumatische Steckverbindungen müssen heute deutlich mehr leisten als früher. In Kühlsystemen herrschen Drücke von bis zu 50 Bar, in Hochdruck-Schmieranwendungen sogar bis zu 250 Bar. Gleichzeitig sollen die Komponenten dauerhaft dicht, vibrationsbeständig und langlebig sein. Dazu kommen neue regulatorische Anforderungen – insbesondere im Bereich umweltschädlicher Stoffe.

Aktuelle

News

aus Konstruktion und Entwicklung!

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Die Wartung von Windkraftanlagen ist mit einigem Aufwand verbunden, daher sind hier sehr zuverlässige und langlebige Systeme gefragt.

Bild: Tarnero - stock.adobe.com

Pneumatische Steckverbindungen übernehmen hier eine zentrale Rolle: Sie ermöglichen die sichere und verlustfreie Übertragung von Kühlflüssigkeiten und sorgen dafür, dass Schmierstoffe exakt an die Stellen gelangen, an denen sie benötigt werden – schnell, effizient und druckfest. So tragen sie zu einer langen Lebensdauer der Anlagen und niedrigen Wartungskosten bei.

Ein aktuelles Thema ist die Reduktion von Blei in technischen Komponenten gemäß EU-Richtlinie RoHS. Hersteller stehen daher vor der Herausforderung, bleifreie Legierungen zu entwickeln, die dieselben mechanischen Eigenschaften und die nötige Zerspanbarkeit aufweisen wie herkömmliches Messing. Entscheidend ist in diesem Zusammenhang eine enge Abstimmung mit den Materiallieferanten – idealerweise erfolgt sie bereits in der Beschaffungsphase. Auf diese Weise lassen sich Probleme in späteren Produktionsschritten vermeiden.

Gleichzeitig ist die Politik gefragt, klare und einheitliche Rahmenbedingungen zu schaffen, die Nachhaltigkeit, Rechtssicherheit und Innovationsfähigkeit miteinander verbinden.

Verlässliche Windenergie dank Pneumatik Die Windkraftbranche ist auf robuste, effiziente und nachhaltige Technologien angewiesen – nicht nur für den Stromertrag, sondern auch für einen reibungslosen Betrieb unter extremen Bedingungen. Pneumatische Steckverbindungen sind ein zentrales Element dieser Infrastruktur: Sie ermöglichen die zuverlässige Steuerung von Kühl- und Schmierkreisläufen, reduzieren Ausfallzeiten und tragen so zur Wirtschaftlichkeit und langen Lebensdauer moderner Windkraftanlagen bei. (dm)

letter

Beilagenhinweis

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Dieser Ausgabe liegt eine Beilage der Firma RCT Reichelt Chemietechnik, Heidelberg, bei.

Wir bitten freundlichst um Beachtung.

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51

Mechanik

SCHRAUBENDREHER

Elektronik- Schraubendreher für professionelle Feinarbeiten absetzen zu müssen. Der rutschfeste Mehrkomponenten-Griff sorgt für eine sichere Handhabung. Die gehärtete schwarze Spitze aus legiertem Chrome Alloy-Werkzeugstahl gewährleistet eine lange Lebensdauer des Werkzeugs, was gerade bei professionellen Anwendungen von Bedeutung ist. Jede Klinge ist zusätzlich mit einer Kopflaserung versehen, was die Identifikation im Arbeitsalltag vereinfacht. Der Elektronik-Schraubendreher-Satz wird in einer robusten Rolltasche mit Klettverschluss geliefert. Diese nimmt nur wenig Platz in Anspruch und schützt das Werkzeug zuverlässig – ideal für mobile Einsätze oder beengte Werkstattverhältnisse. www.stahlwille.com

AUSHÄRTEN

Bild: Panacol

Für deutlich höhere Intensität

Die Dr. Hönle AG hat eine Optik für ihre UVAushärtegeräteserie Bluepoint LED entwickelt, die das Licht zu einer linienförmigen Bestrahlung bündelt und somit Klebstoffe mit einer höheren Intensität aushärten kann. Diese Intensität ist meist bei Anwen-

Bild: Stahlwille

Mit dem siebenteiligen Elektronik-Schraubendreher-Satz 4754/7 hat Stahlwille sein Sortiment um ein Werkzeugset erweitert, das gezielt auf die Anforderungen professioneller Anwender in Elektronik, Feinmechanik und industrieller Fertigung abgestimmt ist. Die im Set enthaltenen Schraubendreher mit Torx-Antrieb decken die Größen T4 bis T10 ab. Der Antrieb ist mit der von Stahlwille bekannten Präzision exakt geformt, was die Gefahr von Beschädigungen an Bauteilen durch versehentliches Abrutschen minimiert. Eine schlanke Schnelldrehzone ermöglicht zusammen mit einer ergonomisch geformten Drehkappe ein kontrolliertes und zugleich effizientes Arbeiten – ohne das Werkzeug während des Schraubvorgangs

KLEBSTOFF

Präzises Dosieren im Flugzeugbau

dungen, bei denen in einen Spalt bestrahlt werden muss, gefordert, wie beispielsweise dem Active Alignment. Die Optik kann einfach auf die LED-Köpfe der Bluepoint-LEDund Bluepoint-LED-Eco-Geräte von Hönle aufgeschraubt werden. Die Anschaffung neuer LED-Geräte ist nicht erforderlich. Die Optik ist für Wellenlängen von 365/385/405 nm geeignet. Das fokussierte Licht liefert eine Bestrahlungsfläche von 10 mm × 1 mm und kann Intensitäten von bis zu 7.000 mW/ cm2 erreichen. Durch die spezielle Form der Linse wird das Licht absolut homogen über das Bestrahlungsfeld verteilt. Die Optik eignet sich für kleinflächige Anwendungen mit hoher Intensität auf kleinem Raum.

Ein Team von Entwicklern von Henkel hat mit der DM80 Static Mix eine mobile Präzisions-Misch- und Dosiermaschine für die Verarbeitung und Dosierung von hochgefüllten, abrasiven und hochviskosen Loctite-2K-Aero-Materialien zum Strukturverkleben von Bauteilen entwickelt. Sie wird z.B. im Flugzeugbau für das Liquid-Shim-Verfahren zur Herstellung von Flugzeugflügeln und Leitwerken eingesetzt. Die bisher manuellen Prozesse der Materialverarbeitung können künftig durch die modular aufgebaute DM80 Static Mix in halb- und vollautomatische Prozesse umgewandelt werden.

www.panacol.de

www.henkel.com

SCHRAUBEN

Ganter führt unter der Produktgruppe 3.2 mehrere Gattungen von Sonderschrauben für Spezialanwendungen. Unter der Bezeichnung GN 912.3 beispielsweise hat Ganter Spezialschrauben mit normalem, durchgehendem Gewinde und reduziertem Schraubenkopf-Durchmesser im Sortiment.

Diese Konfiguration erlaubt die Schraubenplatzierung dort, wo der Abstand der Gewindebohrung bzw. dem Durchgangsloch zum Bauteilrand eigentlich zu gering ist. Die Innensechskantschraube GN 7984.3 wiederum verbindet kleinen Kopfdurchmesser zusätzlich mit reduzierter Kopfhöhe.

Wer noch flachere Köpfe sucht, wird bei der GN 14580.5 fündig: das M6-Gewinde hat eine Kopfhöhe von 1,2 mm, die M2 sogar nur

52 konstruktionspraxis 5 | 2025

0,5 mm. Diese Lösung ist dort ideal, wo keine Senkung machbar oder ein Toleranzausgleich des Bohrbilds erforderlich ist. Anzugsdrehmoment und Belastbarkeit sind entsprechend reduziert; für einfache Fixierungen, etwa von dünnen Blechen. Gleich in drei Normen sind Sonderschrauben erhältlich, die sich selbst vor Verlust sichern. Diese Edelstahl-Schrauben erfüllen die aktuelle Maschinenrichtlinie 2006/42/EG. Die Maße der GN 912.2, der ab M3 erhältlichen Schrauben, lehnen sich an die DIN 912 an. Die gleiche Funktionalität bietet GN 7984.2 bei reduzierter Kopfhöhe, braucht es eher Linsenkopf und Kreuzschlitz-Antrieb, dann steht GN 7045.2 bereit. www.ganternorm.com

Bild: Ganter

Sonderschrauben für Sonderanwendungen

Mechanik

RASTBOLZEN

Selbstrastend dank Anlaufschräge Ganter erweitert sein Angebot um Rastbolzen mit Anlaufschräge. So unterschiedlich die Bauformen und Dimensionierungen sein mögen, eines haben die bisher existierenden Rastbolzen gemeinsam: Der Rastvorgang erfolgt normalerweise an einer zylindrischen Bohrung, die zum Durchmesser des Raststifts ausgerichtet ist und welche von diesem ohne Hindernisse erreicht werden kann. Es gibt auch Fälle, bei denen zum Ras-

ten nur eine Kante oder eine Nut genügen muss, die zudem seitlich nicht genau zum Raststift positioniert werden kann.

Für solche Anwendungen hat Ganter nun eine neue Art von Rastbolzen entwickelt, die selbstständig an Kanten und Nuten einrasten kann. Möglich macht dies ein angeschrägter Raststift. Stößt dieser mit seiner Anlaufschräge auf eine erhabene Rastgeometrie auf, so fährt er ein, um danach feder-

beaufschlagt wieder auszufahren, sobald die Raststelle erreicht ist.

Bestellbar sind die neuen Rastbolzen unter der Ganternorm GN 824, mit axialer Gewindefixierung und schwarzem KunststoffKnopf zur Betätigung. Die Raststifte sind aus gehärtetem und robustem Edelstahl mit quadratischem Querschnitt und gängiger Dimensionierung. www.ganternorm.com

SPERRRIEGEL

Bild: Kipp

Sicher fixiert, dauerhaft stabil

INDUSTRIAL

Das Heinrich Kipp Werk ergänzt sein Portfolio um verschweißbare Sperrriegel mit Vierkant – speziell entwickelt für anspruchsvolle Anwendungen unter anderem im Maschinen-, Metall- und Fahrzeugbau. Die beiden neuen Serien K2222 und K2223 ermöglichen eine besonders stabile und dauerhafte Verbindung durch Verschweißen.

Das Ergebnis: höchste Belastbarkeit ohne Risiko eines Lockerwerdens im Betrieb. Der entscheidende Vorteil der neuen Sperrriegel von Kipp liegt in der Vierkant-Hülse, die speziell für das Anschweißen entwickelt wurde. Im Gegensatz zu herkömmlichen Schraubverbindungen bleibt die fixierte Position dauerhaft erhalten – kein Nachziehen, kein Lockern, keine Positionsabweichungen. Die dicke Wandung der Hülse minimiert darüber hinaus das Risiko eines Verziehens von Bolzen oder Feder beim Schweißvorgang. www.kipp.com

POWERISE®

POWER MEETS CONTROL INDUSTRIAL POWERISE ® – ELEKTROMECHANISCHE ANTRIEBE • Schlankes Design und wartungsfreier Betrieb • Einzigartige Kombination mit Gasfeder möglich

AB LAGER UND STÜCKZAHL 1 BEI

• Application Engineering für individuelle Anpassung • Millionenfache Erfahrung aus der Automobilindustrie

ACE

• Exklusiv in Kleinstmengen bei ACE

Hamburg Messe Hamburg 3. + 4. Juni 2025

STAND: 735

SCAN HERE FOR MORE INFORMATION:

ACE Stoßdämpfer GmbH · Langenfeld · Germany · www.ace-ace.de

Mechanik

FREQUENZUMRICHTER

MOTOREN UND UMRICHTER

Ein Drive Controller für alle Fälle

3D-Druck erhöht Verfügbarkeit

www.groschopp.de

VERSTELLANTRIEBSSYSTEM

Bild: SEW Eurodrive

Engineering von Verstellachsen

Bild: Sieb & Meyer

Groschopp konstruiert und fertigt seine Motoren, Getriebe und Regler sowie sämtliche Antriebskomponenten und Bauteile am Standort Viersen. Den 3D-Druck nutzt das Unternehmen für die Fertigung von Prototypen und Mustern – aber auch für die Herstellung von Serienbauteilen sowie Montagevorrichtungen. Der Vorteil dieser Technologie liegt in der schnellen Verfügbarkeit. So kann das Unternehmen Entwicklungsprojekte zügiger abließen und Kunden schneller mit Mustern beliefern – das gilt auch für Kleinserien, bei denen die Anfertigung eines Werkzeugs nicht wirtschaftlich wäre.

Bringen Wärmepumpe zum Laufen

Ein Servoverstärker lässt sich fast immer als Frequenzumrichter einsetzen. Das ist allerdings in vielen Fällen teuer und ineffizient.

Deshalb haben sich am Markt zwei separate Produktkategorien etabliert: Standard-Frequenzumrichter sind auf kostengünstige Massenanwendungen wie Förderbänder optimiert. Servoverstärker hingegen sind teurer, weil sie komplexe Regelmechanismen erfordern. In Hochgeschwindigkeitsanwendungen und bei hochdynamischen Positionierantrieben, auf die Sieb & Meyer spezialisiert ist, sind herkömmliche Standardlösungen aber oft unzureichend. Gefragt sind hier eine präzise Regelungstechnik sowie hochentwickelte Messelektronik – sowohl für Servoantriebe als auch für Frequenzumrichter. Sieb & Meyer kombiniert daher beide Technologien in einem Drive Controller, der je nach Anwendung softwareseitig angepasst wird. Je nach Anwendungen spielen die Drive Controller so ihre Stärken voll aus. www.sieb-meyer.de

Innomotics, Hersteller von Elektromotoren und Großantrieben, hat einen besonderen Auftrag von Piller Blowers & Compressors erhalten: Es geht um die Lieferung von jeweils elf wassergekühlten HV-M-Hochspannungsmotoren und GH180HC-Mittelspannungsumrichtern. Die Motoren und Umrichter werden eingesetzt in Maschinen für das weltweit leistungsstärkste industrielle Wärmepumpensystem am BASF-Stammsitz in Ludwigshafen. Die geplante Wärmepumpe wird eine Kapazität von bis zu 500.000 t Dampf pro Jahr haben. Die Motoren und Umrichter wurden entsprechend angepasst. www.innomotics.com

ECO-SERVICE

Gepäck energieeffizient fördern

Bild: Nord Drivesystems

ANTRIEBSKOMPOMENTEN

SEW-Eurodrive präsentiert das neue Verstellantriebssystem mit Fokus auf die Formatverstellung. Das System kombiniert Softund Hardwarekomponenten, um ein effizientes und ressourcenschonendes Engineering von Verstellachsen zu ermöglichen – zugeschnitten auf die flexiblen und präzisen Anforderungen moderner Verpackungsund Logistikprozesse. Das Portfolio besteht aus fünf unterschiedlichen Schrittmotoren in den Baugrößen Nema23 und Nema34, einem Schrittmotormodul, das sich in das bestehende Portfolio Movi-PLC-I/O-System einreiht sowie der erforderlichen Verkabelung und einem vorgefertigten Softwarebaustein. Diese Komponenten ermöglichen nicht nur die einfache und schnellere Implementierung in Maschinen, sondern auch eine ressourcenschonende Formatverstellung mit Open-Loop-Regelung. Darüber hinaus sind Closed-Loop-Anwendungen im feldorientierten Betrieb möglich.

Getriebelose Direktantriebstechnik vereint hohe Drehmomente mit einer großen Zuverlässigkeit und Flexibilität. Der Hägglunds Thunder bietet diese Vorteile, basierend auf der Permanentmagnet-SynchronmotorTechnologie, nun auch als vollelektrische Lösung. Der neue Motor ist eine vollelektrische, frequenzgeregelte Antriebslösung mit breitem Leistungsspektrum und den Vorteilen der Hägglunds-Antriebstechnik. Die Motorbaureihe hat ein Drehmoment von bis zu 200 kNm und bietet eine voll variable Drehzahl ab Stillstand. Die Nenndrehzahl reicht von 30 bis zu 300 min-1.

In Anlagen zur Gepäckförderung steckt häufig Einsparpotenzial, vor allem im Hinblick auf die Antriebstechnik. Nord Drivesystems bietet daher den Nord Eco-Service an, um vorhandene Installationen zu optimieren und die beste Antriebslösung zu finden. Dafür werden über einen Zeitraum von mindestens zwei Wochen Messungen mit der Nord Eco-Box durchgeführt. Anhand von dauerhaften Belastungen, Lastspitzen oder unregelmäßigen Zustände lässt sich ablesen, ob eine Anlage in der Dimensionierung den Anforderungen entspricht. Nach der Installation eines Alternativsystems erfolgt eine Vergleichsmessung mit abschließender Analyse. Unterm Strich steht am Ende eines Nord-Eco-Prozesses ein geringerer Energieverbrauch, niedrigere Kosten sowie ein reduzierter CO2-Ausstoß. So konnte Nord für die Antriebssysteme in Gepäckförderanlagen verschiedener Flughäfen deutliche Energiesparpotenziale aufdecken.

www.sew-eurodrive.de

www.boschrexroth.com

www.nord.com

54 konstruktionspraxis 5 | 2025

DIREKTANTRIEB

Hägglunds-Antrieb arbeitet vollelektrisch

Mechanik

ATE Antriebstechnik und Entwicklungs GmbH & Co. KG

DURCHFLUSSSENSOR

Nicht-invasiv überwachen

Kundenspezifische Elektromotoren und Motorkomponenten

Bild: SMC Deutschland

Je weniger invasiv die Messung flüssiger Medien erfolgt, desto mehr Leckagen, Verstopfungen oder Druckverluste lassen sich vermeiden. Der Automatisierungsspezialist SMC hat deshalb den klemmbaren UltraschallDurchflussmesser der Serie PFUW entwickelt. Dieser lässt sich außerhalb von Rohrleitungen installieren und erlaubt es, ohne Medienkontakt mit nur einem Sensor den Durchfluss zahlreicher Flüssigkeiten zu messen. Er eignet sich beispielsweise für Öl, Wasser, Chemikalien und Hochdruckmedien sowie heiße Medien bis 90 °C. Der Sensor unterstützt IO-Link.

ATE entwickelt und produziert Sonderantriebe für zahlreiche Einsatzgebiete – von individueller Stückanfertigung bis hin zur Serie. Unsere Lösungen umfassen Asynchron- und Synchrontechnologie in verschiedensten Motortopologien – perfekt auf Ihre Anwendungen abgestimmt.

www.smc.de

Höchste Leistungs- und Drehmomentdichte Höchste Drehzahlen Höchsteffizient

UNTERWASSER-AKTUATORIK

Durchfluss regeln tief unter der Wasseroberfläche Bosch Rexroth AG und Wittenstein Motion Control GmbH haben gemeinsam den elektromechanischen Unterwasseraktuator eSEA Spin für die stufenlose Durchflussregelung von Gasen und Flüssigkeiten entwickelt. Er wird in bis zu 4.000 m Wassertiefe über eine 24-V-Spannungsversorgung betrieben und benötigt daher keine der sonst üblichen Hydraulikleitungen von der Wasseroberfläche bis zum Meeresgrund. Dies reduziert sowohl die Investitionskosten der gesamten Unterwasseranlage als auch die Betriebskosten. Er ist so kompakt wie hydraulische Module und verstellt Drosselventile rotatorisch mit einem Drehmoment von bis zu 2.700 Nm. Das entspricht dem Drehmoment eines 380-kW-Verbrennungsmotors für Großtraktoren.

News aus Konstruktion und Entwicklung

www.boschrexroth.com

MANOMETER

Bild: IFM

IFM hat die Drucksensoren mit analoger Anzeige vom Typ PG weiterentwickelt: Die neue Generation der elektronischen PGManometer sind mit IO-Link und einer modernen Anzeigeeinheit ausgestattet. Hell leuchtende LED-Markierungen bieten auch von weitem einen schnellen Überblick über den aktuellen Messwert. Neben den verschiedenen Einstellmöglichkeiten der Anzeige-Einheit bietet IO-Link weitere Vorteile wie etwa die einfache Inbetriebnahme, schnellen Sensortausch oder Fernzugriffsmöglichkeiten. Der Messbereich der neuen Drucksensoren reicht von –1 bis 400 bar. www.ifm.com

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Bild: © Sikov – stock.adobe.com

Elektrik Maschinensicherheit

CYBERSICHERHEIT

Nicht auf die lange Bank schieben Die Maschinenverordnung und der Cyber Resilience Act gelten ab 2027 und sollen die Cybersicherheit in der EU stärken. Die neuen Regelungen stellen Unternehmen vor große Herausforderungen – auf die sie sich schon heute einstellen sollten.

D

ie Zahlen sind alarmierend: Laut dem Branchenverband Bitkom entsteht der deutschen Wirtschaft durch Cyberattacken wie Ransomware, Phishing und andere digitale Angriffe jährlich ein Schaden von gut 179 Milliarden Euro, der Gesamtschaden durch Cyberkriminalität betrug im Jahr 2024 266,6 Mrd Euro. Zwei Drittel der deutschen Unternehmen (65 Prozent) sehen ihre Existenz durch einen erfolgreichen Cyberangriff bedroht, so die Bitkom.

Für ganz Europa gibt es keine einheitliche offizielle Gesamtsumme für den Schaden durch Cyberkriminalität im Jahr 2024. Die verfügbaren Zahlen aus Deutschland – als größte Volkswirtschaft Europas – verdeutlichen jedoch die Größenordnung. Da ähnliche Bedrohungen und Angriffsmuster auch in anderen europäischen Ländern auftreten, ist davon auszugehen, dass der gesamteuropäische Schaden durch Cyberkriminalität im Jahr 2024 deutlich über diesem Wert liegt.

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Vor diesem Hintergrund hat die Europäische Union beschlossen, die neue Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 um konkrete Anforderungen zur Cybersicherheit für Maschinen und deren digitale Komponenten zu ergänzen. Damit trägt die EU der Entwicklung Rechnung, dass moderne Maschinen zunehmend vernetzt sind und softwaregesteuerte Sicherheitsfunktionen nutzen. Der Schwerpunkt der MVO liegt allerdings weiterhin auf der physischen und funktionalen Sicherheit von Maschinen und deren Komponenten. Sie ersetzt die bisherige Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und tritt am 20. Januar 2027 vollständig in Kraft.

Um die Cybersicherheit von Produkten mit digitalen Elementen zu regeln, hat die Europäische Union den Cyber Resilience Act (CRA) verabschiedet, der bereits am 10. Dezember 2024 in Kraft getreten ist. Der CRA definiert Zugangsvoraussetzungen für den EU-Binnenmarkt und erweitert den Geltungsbereich des CE-Kennzei-

Maschinensicherheit Elektrik

chens. Er gilt ab Dezember 2027, doch besteht bereits ab September 2026 eine Meldepflicht für Schwachstellen hinsichtlich der Cybersicherheit eines Produkts.

Der CRA definiert von der Produktkategorie unabhängige Cybersicherheitsanforderungen für den Schutz von digitalen Produkten über deren gesamten Lebenszyklus hinweg. Hersteller müssen über den Zeitpunkt des Kaufs hinaus die Verantwortung für die IT-Sicherheit ihrer Produkte übernehmen. Dies gilt für so gut wie alle vernetzten oder vernetzbaren Produkte: vom Saugroboter über Software bis hin zu Produkten, die in kritischen Sektoren zum Einsatz kommen. Dies ist nicht nur bei Inverkehrbringen des Produktes, sondern über die übliche Nutzungsdauer eines Produktes verpflichtend.

INFO

Zukunftssicher konstruieren mit MVO und CRA Die Maschinenverordnung (MVO) und der Cyber Resilience Act (CRA) stellen neue Anforderungen an Security-Maßnahmen für vernetzte Komponenten und Systeme. Dies stellt Hersteller und Betreiber von Maschinen und Anlagen sowie Zulieferer von Komponenten und Systemen vor große Herausforderungen. Während die MVO ab 2027 EU-weit rechtsverbindlich wird, tritt die von der CRA geforderte Meldepflicht bestehender Sicherheitslücken und Cyber-Attacken bei vernetzten Komponenten und Systemen schon 2026 in Kraft. Grund genug für Unternehmen, sich frühzeitig auf die erforderlichen und umfangreichen Maßnahmen vorzubereiten.

Das Konstruktionsleiter-Forum SPOTLIGHT, das am 14. Oktober 2025 in Würzburg stattfindet, schärft das Bewusstsein für die Anforderungen sowie deren Konsequenzen, die auf Unternehmen zukommen und zeigt auf, wie sie ihre Entwicklungsabteilungen und Prozesse in Zukunft aufstellen müssen.

Der frühe Vogel fängt den Wurm: Wer sich unter bis zum 15. Juli 2025 anmeldet, erhält Frühbucherrabatt.

Weitere Infos und Anmeldung unter: voge.ly/Spotlight2025/

Künftig sind zwei Regelwerke maßgeblich Damit ergänzen sich die MVO und der CRA: Während die MVO für die mechanische und funktionale Sicherheit von Maschinen sorgt, stellt der CRA sicher, dass digitale Komponenten und Software sicher gegen Cyberangriffe sind. Beide setzen auf strenge Herstellerpflichten, Konformitätsprüfungen und Marktüberwachung.

Dies hat auch erhebliche Auswirkungen auf die Arbeit von Konstrukteuren und Entwicklern: Sie müssen künftig nicht nur mechanische Sicherheit gewährleisten, sondern auch Cybersicherheit in ihren Konstruktionsund Entwicklungsprozessen berücksichtigen – ansonsten drohen empfindliche Geldstrafen.

Dies wirkt sich maßgeblich auf die künftige Produktentwicklung aus: So wird etwa für Produkte Security by Design (Sicherheit von Anfang an) sowie Security by Default (Maschinen müssen standardmäßig mit sicheren Einstellungen ausgeliefert werden) gefordert. Konstrukteure müssen also bereits in der Entwurfsphase Sicherheitsmaßnahmen gegen Cyberangriffe, unbefugten Zugriff und Manipulation einplanen. Maschinen mit digitaler Steuerung benötigen geschützte Schnittstellen für eine sichere Kommunikation. Zudem benötigen sie bei Software-Updates oder Fernzugriff sichere Update-

Mechanismen, Software-Änderungen dürfen keine Sicherheitslücken verursachen. Die Risikobewertung muss nun Cyberbedrohungen berücksichtigen, z. B. mögliche Hackerangriffe auf Maschinensteuerungen.

Dies sind nur einige Beispiele, wie die MVO und der CRA die Produktentwicklung maßgeblich beeinflussen und verändern werden. Unternehmen und ihre Konstrukteure und Entwickler sind demnach gut beraten, sich bereits heute auf die künftigen Anforderungen einzustellen. (jv)

SIZING TOOLS In jeder Entwicklungsphase - WITTENSTEIN hat die Lösung.

CAD Point – der intelligente Katalog für den einfachen Download von CAD-Daten. cymex® select – das Schnellauslegungstool für einen passgenauen Produktvorschlag in Sekundenschnelle. cymex® 5 – die bewährte Software zur detaillierten Auslegung ihres kompletten Antriebsstrangs.

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WITTENSTEIN alpha – Intelligent drive systems www.wittenstein-alpha.com alpha

Bei den Geräten FL WLAN 1022 und FL WLAN 1122 handelt es sich um Tripple-Band-fähige industrielle WLAN-Module für das 2,4-GHZ-, 5-GHz- und 6-GHz-Band.

Bild: Phoenix Contact

Elektrik Automatisierung

FELDKOMMUNIKATION

Ein Plus an Effizienz und Sicherheit Der Standard für drahtlose Kommunikation Wi-Fi 6E verspricht durch ein erweitertes Frequenzspektrum und neue Technologien eine effizientere und sicherere Funkübertragung von Daten im industriellen Umfeld.

D VERFASST VON

Jürgen Weczerek Produktmanager Network Technology Wireless and Security Phoenix Contact GmbH & Co. KG

er drahtlose Datenaustausch gilt als ein essenzieller Baustein des Kommunikationskonzepts in der industriellen Automatisierung. WLAN (Wireless Local Area Network) hat sich hier als anpassungsfähige und kosteneffiziente Technologie etabliert. Über den Standard können Daten per Funk zwischen Maschinen, Geräten und Kontrollsystemen weitergeleitet werden. Bei der Verwendung von WLAN in industriellen Automatisierungsanwendungen stehen Unternehmen vor verschiedenen Herausforderungen. Kann Wi-Fi 6E hierfür eine Lösung bieten?

Ein wesentliches Problem besteht darin, dass der Bedarf an freien, ungestörten Übertragungskanälen schon heute die Anzahl verfügbarer Kanäle oft weit übersteigt.

Das führt zu einer höheren Dichte an WLAN-Netzwerken, die auf dem gleichen oder einem überlappenden

58 konstruktionspraxis 5 | 2025

Kanal betrieben werden, was besonders bei echtzeitkritischen Anwendungen zu Störungen und einer mangelnden Zuverlässigkeit führt. Darüber hinaus sind die älteren WLAN-Standards bis Wi-Fi 5 (IEEE 802.11ac) auf eine maximale Datenrate optimiert. Sie sollen große Datenmengen schnell zu einem einzelnen WLAN-Gerät kommunizieren. Der Effizienzgedanke spielt dabei keine Rolle. In der industriellen Automatisierung werden allerdings in der Regel kleine Datenpakete von einigen 10 oder 100 Byte an mehrere Teilnehmer weitergeleitet.

Das wirkt sich negativ auf die Effizienz aus.

Durch die wachsende Anzahl an WLAN-Geräten auf einem Kanal sinkt die zur Verfügung stehende Kanalkapazität ständig. Ferner steigen die Latenzzeiten deutlich. Die Abwärtskompatibilität zu den alten WLANStandards verstärkt diesen Effekt. Letztendlich kann das

Elektrik

WLAN-Netzwerk immer häufiger nicht die erforderliche Geschwindigkeit, Kapazität und Stabilität liefern, die industrielle Automatisierungsanwendungen benötigen.

Der Standard Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) bietet erhebliche Verbesserungen gegenüber früheren WLAN-Generationen. Das trifft insbesondere auf den im industriellen Bereich vorherrschenden Standard Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n) zu. Im Vergleich zu Wi-Fi 4 stellt Wi-Fi 6 eine höhere Geschwindigkeit und Bandbreite bereit. Mit der üblichen kosteneffizienten Zweiantennenlösung (2x2 MIMO) ermöglicht Wi-Fi 6 eine theoretisch maximale Geschwindigkeit bis 2,04 GB/s bei 160 MHz breiten Kanälen. Wi-Fi 4 erreicht lediglich bis zu 300 MBit/s bei 40 MHz breiten Kanälen. Mit Wi-Fi 6 werden somit eine schnellere Kommunikation sowie bandbreitenintensive Anwendungen unterstützt.

Effizienz und Kapazität des Netzwerks Wi-Fi 6 nutzt Technologien wie OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) und TWT (Target Wake Time), um die Effizienz und Kapazität des Netzwerks zu optimieren. Derzeit funkt WLAN bis Wi-Fi 5 (zum Beispiel IEEE 802.11 n, ac) auf der Grundlage von OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

Bei diesem Verfahren kann nur jeweils ein Teilnehmer zu einem Zeitpunkt Daten austauschen. Der aktiv sendende Teilnehmer verfügt stets über die gesamte Bandbreite, selbst wenn er davon lediglich einen geringen Anteil benötigt.

Durch den Einsatz des aus dem Mobilfunk stammenden OFDMA-Verfahren ab Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) lässt sich der Übertragungskanal nun in Unterkanäle, sogenannte Resource Units (RU), aufteilen. Ein 20 MHz breiter WLAN-Kanal umfasst bis zu neun Resource Units, die verschiedenen WLAN-Teilnehmern zugeordnet werden können. Auf diese Weise ist der parallele Datenaustausch mit bis zu neun WLAN-Teilnehmern realisierbar – ein Vorteil bei zeitkritischen Echtzeitanwendungen in Umgebungen mit hoher Gerätedichte.

Mit der Funktion Target Wake Time (TWT) können Endgeräte und Access-Points außerdem vereinbaren, wann und wie häufig sie Daten austauschen. So lässt sich Energie einsparen sowie eine bedarfsorientierte und konfliktfreie Kommunikation im WLAN-Netzwerk umsetzen. Durch TWT kann ein per Wi-Fi 6 funkender Access-Point spezifische Übertragungszeitpunkte mit den WLAN-Clients aushandeln. Die Weiterleitung im Netzwerk wird folglich derart synchronisiert, dass die WLANClients Daten nicht mehr parallel, sondern zu unterschiedlichen Zeiten senden. In Kombination mit OFDMA erhöht dies die Effizienz zusätzlich.

Wi-Fi 6 unterstützt darüber hinaus den neusten Sicherheitsstandard WPA3, der eine verbesserte Verschlüsselung und Schutz vor Brute-Force-Angriffen bietet. Dadurch steigt die Sicherheit der drahtlosen Kommunikation. (jv)

Praxisseminar für Betreiber und Dienstleister

Sicherer Umbau von Maschinen und Anlagen

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TIPP Die Online-Version dieses Artikels hält für Sie weitere Informationen zu den Vorteilen des WLAN-Standards Wi-Fi 6E sowie entsprechende WLAN-Module von Phoenix Contact bereit: voge.ly/vglZnX1/

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Automatisierung

Details und Termine finden Sie online!

FAKT

In diesem Seminar lernen Sie, wie Sie Maschinen und Anlagen einem normengerechten Retrofit unterziehen.

Der Standard Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) bietet erhebliche Verbesserungen gegenüber früheren WLAN-Generationen. konstruktionspraxis 5 | 2025

akademie.vogel.de/konstruktionspraxis

59

Ein Angebot der

Elektrik Automatisierung

POSITIONIERSYSTEM

Etikettieren in einem Bruchteil der Rüstzeit Der Etikettier-Spezialist Langguth setzt bei seinen Maschinen unter anderem auf Positioniersysteme von Halstrup-Walcher, um den Umrüstprozess zu beschleunigen.

Bei einem Haftetikettierer müssen beim Wechsel auf ein neues Produktformat die Achsen an bis zu 37 Verstellpunkten positioniert werden.

Dank des Einsatzes der integrierten Antriebe PSE 325 von Halstrup-Walcher wird der Rüstprozess in rund vier Minuten umgesetzt.

60 konstruktionspraxis 5 | 2025

der Formatverstellung bis zu 37 Achsenverstellpunkte umfassen. Damit spart man pro Rüstvorgang schnell bis zu 15 Minuten Zeit ein“, sagt Matthias Rauen, Prokurist und Vertriebsleiter der Langguth GmbH. „Unsere Kunden erwarten und schätzen unser Rundumpaket, das heißt individuelle Anpassungen der Maschinen auf ihre Bedürfnisse, Schulungen und guten Service von Anfang bis zum Ende des Projekts und während der Lebensdauer der Maschinen, die nicht selten über Jahrzehnte geht“, sagt Matthias Rauen.

Das Unternehmen sieht verstärkt, dass das Fachwissen im Betrieb der Kunden abwandert und das multinationale Umfeld daher auf enge Partnerschaften mit Lieferanten setzt. Der in vielen Region bestehende Fachkräftemangel und die hohe Fluktuation an Personal erschwert die Einarbeitung von Maschinenbedienern. Das kann für den Endkunden schnell in hohen indirekten

Bild: Halstrup-Walcher GmbH

D

as Unternehmen Langguth mit Sitz in SendenBösensell hat den Blick fest auf Marktanforderungen gerichtet und arbeitet mit modernsten Lösungen. Mit mehr als 90 Jahren Erfahrung in der Konstruktion von Etikettiermaschinen und rund 120 Mitarbeitenden ist es Langguth möglich, pro Jahr bis zu 120 Anlagen unterschiedlicher Größen auszuliefern.

Das Unternehmen bietet insbesondere Maschinenlösungen für Kunden in der Lebensmittel- und der Chemiebranche.

Matthias Rauen, der seit mehreren Jahren leitend für den Vertrieb von Haft-, Nassleim-, Heißleim- und Rundläufer-Etikettiermaschinen, sowie Eimer-Entstaplern verantwortlich ist, sieht auf dem Markt aktuell viel Bedarf an automatisierten Lösungen. „Ungefähr 20 Prozent unserer Kunden fragen vermehrt Anlagen mit einer hohen Automatisierung an, dies kann je nach Anlage bei

Kosten resultieren, da Einstellfehler verstärkt auftreten und so Ausschuss erhöht wird.

Die Antwort von Langguth: Neben bereits bestehenden Services, wie z. B. der Betreuung von Kunden via Fernwartung oder speziellen Trainings, setzt Langguth auf einen möglichst hohen Automatisierungsgrad in den Maschinen, der jedoch flexibel gewählt werden kann. So bietet die automatisierte Formatverstellung mithilfe von Positioniersystemen beispielsweise den Vorteil, das manuelle Einstellfehler vermieden und Rüstzeiten auf ein Minimum reduziert werden. „Durch die automatische Formatverstellung wird der Maschinenbenutzer entlastet und das Ausschussrisiko vermindert.

Zudem werden Stillstandszeiten bei der Umrüstung auf neue Formate deutlich verringert. Eine Investition, die nicht zuletzt aufgrund des Fachkräftemangels weiter an Bedeutung gewinnt“, erläutert Engin Bas, Leiter Technischer Vertrieb West bei der Halstrup-Walcher GmbH.

Elektrik

Bild: Halstrup-Walcher GmbH

Automatisierung

Die automatische Formatverstellung entlastet den Maschinenbenutzer, das Ausschussrisiko sinkt und Stillstandszeiten bei der Umrüstung werden verkürzt.

Auf geringe Chargengrößen optimiert Den gestiegenen Bedarf an hochautomatisierten Maschinen nimmt auch Langguth wahr, die seit mehreren Jahren entsprechende Maschinenkonzepte im Standardsortiment bietet und seit 2017 einen starken Aufwärtstrend dieser Lösungen bei der Etikettierung unter anderem von Farben und Lacken beobachtet. Dort gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Formate, und die Etikettiermaschinen fahren nicht auf Masse, sondern sind aufgrund der Formatwechsel auf geringe Chargengrößen optimiert.

Durch die Automatisierung ist es nicht mehr erforderlich, die genauen Arbeitsschritte zum Zwecke der manuellen Formatverstellung an den Maschinenführer weiterzugeben, sodass die Inbetriebnahme bzw. die Einarbeitungszeit deutlich reduziert wird. In den Etikettieranlagen müssen bei einem Formatwechsel zahlreiche Maschinenachsen höhen- und breitenverstellt werden, was durch die Automatisierung in einem Bruchteil der sonst benötigten manuellen Rüstzeit erfolgt.

Bei diesen Automatisierungslösungen vertraut Langguth auf Produkte des Antriebsspezialisten HalstrupWalcher mit Sitz in Kirchzarten bei Freiburg. Das Unternehmen ist für seine präzisen Positioniersysteme bekannt, die dank eines umfassenden Produktbaukastens problemlos auf die individuellen Anforderungen der Maschinenbauer angepasst werden können. Die integrierten Antriebe bieten bis zu zehn wählbare Busprotokolle, unterschiedliche Leistungs-/Schutzklassen und Bauformen, sowie besondere Software-Funktionalitäten, und können so passend auf die Maschine ausgelegt werden. Eine Besonderheit: Die mechanischen Eigenschaften erlauben es Langguth, flexibel entweder Handräder oder automatisierte Positioniersysteme in der Maschine zu verbauen. Damit sind auch modulare Maschinenkonzepte des Etikettierers für unterschiedliche Automatisierungsgrade problemlos umsetzbar.

Ein Ergebnis hat Langguth bei der Automatisierung eines Haftetikettierers SelfLAN 510 erreicht: In dieser Anlage müssen beim Wechsel auf ein neues Produktformat die Achsen an bis zu 37 Verstellpunkten positioniert werden, um verschiedene Gebindegrößen von 125 ml bis 5 kg Fassungsvermögen passgenau zu etikettieren.

Bei einer rein manuellen Umrüstung mithilfe von Handrädern und Digitalanzeigen würde ein erfahrener Maschinenbediener mehr als 15 Minuten benötigen. Dank

der integrierten Antriebe PSE 325 von Halstrup-Walcher wird der Rüstprozess in etwa einem Viertel der Zeit umgesetzt – in rund vier Minuten. Und der Einsatz der Positioniersysteme hat einen zweiten positiven Effekt: „Durch die Integration der Halstrup-Walcher-Positioniersysteme erreichen wir gegenüber der manuellen Handverstellung eine Erhöhung der Präzision“, so Enes Sarac, Einkaufsleiter bei Langguth.

Individuell angepasste Positioniersysteme

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TIPP Die Online-Variante dieses Artikels hält für Sie weitere technische Details bereit sowie informatives Video-Material: voge.ly/vglyMJ7/

Der Mehrwert der Automatisierung spiegelt sich in den Verkaufszahlen wider: Im Jahr 2024 ist den Bedarf an Positioniersystemen bei Langguth im Vergleich 2022 über das Dreifache gestiegen. Da ist es wichtig, auf die richtigen Partner setzen zu können, insbesondere, wenn bei Bedarf auch spezielle Anforderungen umzusetzen sind. Individuelle Anpassungen von Positioniersystemen werden vom Antriebs-Spezialisten Halstrup-Walcher seriensicher umgesetzt. Auch für Langguth wurde etwa ein Positioniersystem des Baukastens mechanisch so angepasst, dass die Bedürfnisse des Maschinenbauers und dessen Kunden optimal erfüllt wurden. „Uns sind schlanke Prozesse und hochwertige, optimal auf Kundenbedürfnisse ausgerichtete Lösungen sehr wichtig.

Als Konstruktions-Spezialist setzen wir auf Partner und Produkte, die unsere Anlagen optimal ergänzen und unserem Kunden den höchstmöglichen Nutzen bringen“, betont Sarac.

Die Vorteile der Produkten von Halstrup-Walcher sieht Langguth unter anderem darin, dass die Positioniersysteme dank der integrierten Getriebe sehr kompakt sind, und das einfache Nachrüsten und Montieren der Produkte durch die Hohlwelle problemlos möglich sind. (jv)

ZITAT

„Durch die Integration der HalstrupWalcher Positioniersysteme erreichen wir eine Erhöhung der Präzision.“ Enes Sarac, Langguth

konstruktionspraxis 5 | 2025

61

Elektrik Elektrotechnik

ENERGIEFÜHRUNG

Kran-Retrofit im laufenden Betrieb

Im Binnenhafen Emmerich wurde die Kabelführung einer Containerbrücke generalüberholt. Zum Einsatz kommt eine vorkonfektionierte TotaltraxLösung – und zwar schlüsselfertig geliefert und schnell betriebsbereit.

Die Herausforderung: Austausch beider Energieketten im laufenden Betrieb in sehr kurzer Zeit.

Energieführung mit vielen Stegvarianten

Bild: Tsubaki Kabelschlepp

Basis der Energiekettensysteme ist die MC1300-Serie von Tsubaki Kabelschlepp in gleitender, gegenläufiger Anordnung mit schwimmenden Mitnehmern. Mit einer Kettenlänge von zweimal 49 Metern wird ein Verfahrweg von 80 Metern bei einer maximalen Zusatzlast von zehn Kilogramm pro Kettenmeter realisiert.

Die Energieketten der M-Serie gehören zur flexiblen Vario-Line des Herstellers. Es handelt sich dabei um eine multivariable Energieführung mit vielen unterschiedlichen Stegvarianten. Bei Contargo kommen Rahmenstege des Typs RM zum Einsatz. Sie sind vierfach verschraubt und beidseitig leicht und schnell zu öffnen.

Mit einer maximalen Verfahrgeschwindigkeit von 5 m/s und einer Beschleunigung von 25 m/s² erfüllt die Energieführungskette MC1300 sämtliche Rahmenbedingungen der Containerbrücke. Eine geschlossene, aber aufklappbare Dachkonstruktion bietet die gewünschte Wartungsfreundlichkeit und einen guten Schutz gegen die Elemente.

Im Binnenhafen Emmerich hat Tsubaki Kabelschlepp die Kabelführung einer Containerbrücke (im Vordergrund) der Contargo RheinWaal-Lippe GmbH generalüberholt.

I

m Zuge einer Terminal-Erweiterung im Binnenhafen Emmerich plant Contargo 2025 den Austausch einer seiner beiden Containerbrücken. Um während dieser Zeit einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen, entschloss man sich, die verbleibende Brücke vorher generalüberholen zu lassen. Tsubaki Kabelschlepp konnte mit seinen anschlussfertigen Energiekettenkomplettsystemen Totaltrax in der Vergangenheit bereits an anderen Contargo-Standorten überzeugen und erhielt Anfang August 2024 den Auftrag für das Kran-Retrofit.

Die Zielvorgabe: maximale Betriebssicherheit für die kommenden Jahre.

62 konstruktionspraxis 5 | 2025

Retrofit in knapp sieben Tagen Die Energieketten wurden mit eingelegtem Leitungspaket schlüsselfertig auf einer Spezial-ZweikammerTransporttrommel angeliefert, was eine schnelle Montage vor Ort ermöglichte. Die Installation und Inbetriebnahme dauerte nicht einmal sieben Tage. „Dadurch, dass Tsubaki Kabelschlepp eigene Service-Techniker einsetzt, können wir derart schmale Zeitfenster realisieren“, erläutert Jens Tielmann, Technischer Außendienst im Unternehmen. „Unser Team kann auf jahrzehntelange Erfahrung zurückgreifen und auf dieser Basis immer eine situationsgerechte Entscheidung im Sinne des Kunden treffen.“ Das hat auch Michael Mies, Geschäftsführer bei der Contargo Rhein-Waal-Lippe GmbH, überzeugt: „Tsubaki Kabelschlepp hat einmal mehr bewiesen, dass sie nicht nur innovative Technik liefern, sondern auch unsere Bedürfnisse genau verstehen. Das neue System läuft seit Inbetriebnahme im Oktober 2024 zuverlässig und problemlos, und wir sind für den kommenden Austausch unserer zweiten Krananlage bestens gerüstet.“ (häu)

Elektrik

ETHERCAT

ASI-5-SAFETY-GATEWAYS

Module zum Erfassen eigensicherer Signale

Bild: Bihl+Wiedemann

Leicht zu integrieren und zu nutzen

Um die neue Safety-Generation von AS-Interface, die kompatibel zu allen bisherigen ASi-Geräten und -Komponenten ist und parallel auf derselben Infrastruktur läuft wie ASi-3 Safety, leicht in bestehende Anlagen zu integrieren oder für neue Safety-Applika-

tionen zu nutzen, bietet Bihl+Wiedemann ein umfangreiches Portfolio an ASi-5 SafetyGateways, das ständig erweitert wird. Aktuell sind bereits ASi-5/ASi-3-Gateways mit ASi-5/ASi-3 Safety Monitor, Safe Link, Webserver, OPC UA und REST-API in verschiedenen Varianten für Profinet, EtherNet/IP und EtherCAT verfügbar. Die Neuzugänge: zum einen ASi-5/ASi-3-Safety-Gateways für Powerlink und EtherCAT, jeweils mit lokalen E/As für einen ASi-Kreis und für zwei ASi-Kreise; zum anderen ein ASi-5/ASi-3 Profinet Gateway mit integriertem ASi-5/ASi-3 Sicherheitsmonitor ohne lokale E/As für zwei ASi-Kreise.

Mit den IP67-geschützten EtherCAT-BoxModulen der EPX-Serie bietet Beckhoff eine kompakte Erfassungsmöglichkeit für eigensichere Signale bis aus Zone 0/20. Das bisherige I/O-Spektrum wurde nun um drei Geräte ergänzt. Aus dem Einsatz der EPXModule im IP67-Gehäuse ergeben sich Vorteile für Applikationen mit Explosionsschutzanforderungen, sowohl in prozesstechnischen Anlagen als auch im klassischen Maschinenbau. Die vollvergossenen Module im Industriegehäuse lassen sich selbst in nassen, schmutzigen oder staubigen Umgebungen direkt und dezentral in Maschinen und Anlagen installieren und ermöglichen den Anschluss von bis zu acht Feldgeräten. So wird eine zuverlässige Datenerfassung in Ex-Bereichen ermöglicht, in denen kein Schaltschrank oder Klemmenkasten installiert werden kann oder soll.

Weiterhin entfallen die sonst erforderlichen Trennbarrieren, was Platz spart und den Kostenaufwand reduziert. Das Konzept der VorOrt-Signalerfassung vereinfacht zudem die Modularisierung von Anlagen.

www.bihl-wiedemann.de

ENERGIEKETTE

Bild: igus

80 Prozent geringerer CO2-Fußabdruck

Igus hat seit diesem Frühjahr die Energiekettenserie E2.1 komplett auf Recycling-Material umgestellt. Das Unternehmen geht diesen Schritt, nachdem 2022 die erste Energiekette aus Rezyklat vorgestellt wurde. Hergestellt wird die Energiekettenserie nun aus

dem Recycling-Werkstoff Igumid CG LW. Dieser besteht aus Post-Consumer-Rezyklat, zum Beispiel aus alten Fischernetzen, sowie ausgedienten Energieketten, die im Rahmen des hauseigenen „Chainge“-Programms recycelt und zu Rezyklat verarbeitet werden.

Die E-Ketten aus dem nachhaltigen Werkstoff haben vergleichbare mechanische Eigenschaften wie das Standardmaterial und sind zum gleichen Preis wie die bisherige E2.1-Serie erhältlich. Selbst im Verschleißverhalten, in der Stabilität oder im Dauerbiegewechsel warten die E-Ketten mit der gleichen Qualität auf. Der CO2-Fußabdruck des Recyclingmaterials ist um 80 Prozent geringer als beim Standardmaterial.

www.beckhoff.com

LEITUNG

Bei größter Hitze auf der sicheren Seite

www.igus.de

Neue Produkte mit höchster Brandschutzklasse TKD Kabel hat sein Portfolio an CPR-konformen Leitungen mit zwei neuen Produktfamilien ergänzt. Die halogenfreien Energie-, Steuer-, Anschluss- und Verbindungsleitungen sind damit für alle brandgefährdeten Zonen sowie für Einrichtungen geeignet, in denen viele Personen leben oder arbeiten oder hohe Sachwerte zu schützen sind.

Die Leitungen der Produktfamilie FlameJZ/OZ-H FRNC 0,6/1KV sind je nach Abmessung in den Brandverhaltensklassen B2ca beziehungsweise Cca erhältlich. Cca steht laut der europäischen Bauprodukteverordnung (Construction Products Regulation, CPR) für eine moderate Entflammbarkeit.

Kabel dieser Kategorie erfüllen die grundlegenden Brandschutzanforderungen. Die

nächsthöhere Klasse B2ca umfasst Kabel, die gering entflammbar sind und nur minimal zu einer Brandausbreitung beitragen. Als Werkstoff für Außenmantel und Aderisolierung verwendet TKD eine halogenfreie Spezialmischung. Damit erzielen die neuen Flame-Kabel zudem hohe Werte für die Zusatzqualifikationen Rauchentwicklung (mit s1 die höchste Stufe), brennendes Abtropfen (mit d1 die zweitbeste Stufe) und Säurefreisetzung (mit a1 die höchste Stufe).

Die Produktfamilie FLAME-JZ/OZ-CH FRNC 0,6/1KV verfügt über die gleichen Eigenschaften. Diese Leitungen sind zusätzlich geschirmt und durchgängig in der Brandschutzklasse B2ca erhältlich. www.tkd-kabel.de

Bild: Lapp

LEITUNG

In einigen Industrien kann extreme Hitze von mehreren hundert Grad entstehen.

Dennoch braucht es auch hier eine sichere und zuverlässige Stromversorgung und dementsprechend Kabel und Leitungen, die die extremen Temperaturen aushalten. Mit der Ölflex Heat 700 SC hat Lapp eine Leitung auf den Markt gebracht, die dauerhaft Temperaturen von bis zu 700 °C standhält. Dies verdankt sie ihrem Aufbau und aufeinander abgestimmten Materialien wie vernickelten Kupferleitern, mehrfacher Glasseideumspinnung und einem Glasseidegeflecht. www.lapp.com

konstruktionspraxis 5 | 2025

63

Finale

Job & Karriere

Seminartipp CE-Kennzeichnung

Bild: © mehmetbuma – stock.adobe.com

CE-Kennzeichnung nach Niederspannungsrichtlinie 04.06.2025 online – Damit Elektrogeräte im europäischen Binnenmarkt angeboten werden dürfen, benötigen die meisten von ihnen ein CE-Kennzeichen. Die gesetzliche Grundlage für das damit verbundene Kennzeichnungsverfahren bildet in den meisten Fällen die Niederspannungsrichtlinie. In der aktuellen Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU sind umfassende rechtliche Verpflichtungen für Hersteller, Bevollmächtigte, Einführer und Händler geregelt worden.

Richtlinien und Normen recherchieren

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

64 konstruktionspraxis 5 | 2025

Hinter dem CE-Kennzeichen verbergen sich viele rechtliche Vorschriften.

Wichtig ist, dabei den Überblick im Rechtsdschungel nicht zu verlieren.

Wie werden diese Schritte/Aufgaben konkret in der Praxis ausgeführt, sodass die notwendigen Pflichten erfüllt sind, jedoch keine überflüssigen Arbeiten durchgeführt werden? Dies ist der zentrale Leitfaden für das Seminar „CE-Kennzeichnung nach Niederspannungsrichtlinie“ der Vogel Akademie, das am 04. Juni 2025 online stattfindet.

Das Seminar gibt einen Überblick über die aktuellen CE-Kennzeichnungsverfahren und die gesetzliche Grundlage der Niederspannungsrichtlinie. Inhalt sind alle wesentlichen Schritte für die sichere Inbetriebnahme elektrisch betriebener Produkte in der EU. Das Seminar wendet sich an die Geschäftsleitung, Mitarbeiter/innen aus Entwicklung, Konstruktion, Fertigung, Einkauf und Vertrieb sowie aus Qualitätsmanagement und Dokumentation.

Weiterhin eignet es sich für Dokumentationsbevollmächtigte und CE-Koordinatoren/CE-Beauftragte.

Die Teilnehmer erhalten ein Teilnahmezertifikat.

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

Diese Seminare sollten Sie nicht verpassen!

01.10.2025 Online

Maschinensicherheit

Sicherer Umbau von Maschinen und Anlagen

15.10.2025 Online

Reisepass für Geräte

22.10.2025 Online

Antriebstechnik

28.10.2025 Online

CE-kennzeichnung nach Niederspannungsrichtlinie Innovationen bei elektrischen Traktionsantrieben EN ISO 20607

Die neue Norm für Betriebsanleitungen im Maschinen- und Anlagenbau

Mehr Infos auf www.akademie.vogel.de

Quelle: VCG

BUCH

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

Um die CE-Kennzeichnung auf einem elektrisch betriebenen Produkt anbringen zu dürfen, muss der Hersteller (Inverkehrbringer) verschiedene Schritte/Aufgaben durchführen. So muss er u. a. eine Richtlinien- und Normenrecherche durchführen, eine Risikoanalyse, sowie eine Konformitätserklärung erstellen.

Job & Karriere Finale

Impressum

ELEKTRIK STATT HYDRAULIK

www.konstruktionspraxis.de

Vorteile von Elektrischen Linear Antrieben:

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

Gerne mit Angabe Ihrer Kundennummer vom Adressetikett: *0001234567*

Redaktionsservice Kontakt zur Redaktion: Tel. +49 931 418-2333 fachmedien@vogel.de Bild: Tolomatic

Elektrische Antriebe als Ersatz für hydraulische Antriebe – Das Whitepaper diskutiert die Vorteile elektromechanischer Aktuatoren gegenüber Hydraulikzylindern. Elektrische Linearsysteme bieten eine höhere Präzision und Flexibilität, da sie sich besser steuern lassen als hydraulische Systeme, inklusive einer präzisen Positions- und Kraftsteuerung. Darüber hinaus zeichnen sie Elektrische Antriebe sich durch höhere Energieeffizienz, als Ersatz für weniger Wartungsbedarf und niedrigere hydraulische Antriebe Gesamtbetriebskosten aus. Auch mit Umwelt- und Betriebsvorteilen punkten sie: Elektrische Antriebe sind unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen, vermeiden Flüssigkeitslecks und bieten eine saubere Technologie.

Während Hydraulik in der Vergangenheit unverzichtbar war, motivieren die Nachteile Ingenieure zunehmend zur Umstellung. Die Hauptnachteile der Hydraulik umfassen Leckagen, die zu Produktionsausfällen führen, hohen Platzbedarf, regelmäßigen Wartungsaufwand, Lärm, Temperaturempfindlichkeit und die anspruchsvolle Datenerfassung.

Tipps zur Umrüstung und Dimensionierung von Systemen werden ebenfalls bereitgestellt. So sind bei der Umrüstung von Hydraulik auf elektrische Aktuatoren eine genaue Kraftmessung, die Vermeidung von Überdimensionierung und die Berücksichtigung der tatsächlichen Spitzenund Dauerarbeitskraft wesentlich, um Kosten zu vermeiden.

Mehr Whitepaper unter: www.konstruktionspraxis.vogel.de/whitepaper

Chefredakteurin: Ute Drescher (ud), V. i. S. d. P. Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein (häu), Sandro Kipar (kip), Dagmar Merger (dm), Juliana Pfeiffer (jup), Jan Vollmuth (jv), Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler (mz) Layout: Alexandra Geißner Schreibweisen, Firmen- und Produktnamen: Wir halten uns generell an die Schreibempfehlungen des Dudens.

Haftungsausschluss: Für den Inhalt der einzelnen Artikel sind die jeweils benannten Autoren verantwortlich, er spiegelt nicht zwangsläufig die Meinung der Redaktion wider.

Eine Haftung für die Richtigkeit der Veröffentlichungen kann trotz sorgfältiger Prüfung nicht übernommen werden. Kein Teil dieser Publikation darf ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung in irgendeiner Form reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.

Verkauf von Medialeistungen Director Sales: Annika Schlosser Tel. +49 931 418-2982 sales@vogel.de Auftragsmanagement: auftragsmanagement@vogel.de

Abonnement

Wie viel Strom brauchen Rechenzentren?

Bezugspreis (inklusive Versandkosten): Inland: jährl.

228,90 € Ausland: jährl.

247,50 €

UMFRAGE – Der weltweite Strombedarf von Rechenzentren könnte sich bis 2030 verdoppeln. Das zeigt eine Prognose der Internationalen Energieagentur (IEA). Größter Treiber des steigenden Bedarfs sind so genannte beschleunigte ("accelerated") Server. Ihr Strombedarf steigt im Zeitraum von 2025 bis 2030 um 225 Prozent. Diese Hochleistungsserver erbringen durch spezielle Hardware oder Architektur beschleunigte Leistungen und werden oftmals für rechenintensive Aufgaben wie künstliche Intelligenz genutzt. Der Stromverbrauch von konventionellen Servern steigt im selben Zeitraum hingegen nur um 52 Prozent.

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

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

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 Leibnizstraße 5, 97204 Höchberg

Bild: Statista

Gedruckt auf PEFC zertifiziertem Papier Fragen zur Produktsicherheit: produktsicherheit@vogel.de

Die Grafik zeigt den weltweiten Stromverbrauch von Rechenzentren bis 2030.

konstruktionspraxis 5 | 2025

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: © mb o n g o - s t o ck . a d o b e .c o m

Der Kreiselkompass

Eulers mathematische Grundlagen zum Kreiselkompass bilden die Basis auch für moderne Anwendungen wie in der Robotik sowie bei Drohnen.

Der Mathematiker Leonhard Euler hat mit seiner Arbeit zur Kreiseltheorie wesentliche Grundlagen geschaffen, die nicht nur die nautische Navigation revolutionierten, sondern auch moderne Anwendungen ermöglichen. Eulers Interesse an der Kreiselbewegung führte zur mathematischen Beschreibung der Dynamik rotierender Körper. Diese Arbeiten wurden später ein Grundpfeiler für die Entwicklung des Kreiselkompasses. Ein Kreiselkompass besteht im Wesentlichen aus einem rotierenden Rotor, der in einer Gimbal-Aufhängung montiert ist und Veränderungen in seiner Achsenorientierung widersteht. Eulers Theorie der Kreiselbewegung beschrieb mathematisch, wie sich die Präzession – eine langsame Richtungsänderung der Rotationsachse – stabilisieren und kontrollieren lässt. Das von Euler untersuchte Kreiselverhalten bildet die Grundlage für heutige Gyroskop-Technologien, die in der Robotik sowie der Drohnentechnik weit verbreitet sind.

°C beträgt die Temperatur, bei der Wissenschaftler am ZSW im Projekt Carbon-Cycle Kunststoffe unter Sauerstoffausschluss erstmalig in eine feste, reine Kohlenstofffraktion und in ein wasserstoffreiches Gas umwandeln wollen. Der Fokus bei der Hochtemperatur-Drehrohrthermolyse liegt nicht auf der Erzeugung von Pyrolyse-Öl, sondern auf festem Kohlenstoff für den Einsatz in Batterien. Das wasserstoffreiche Gas lässt sich perspektivisch als CO2armes Brenngas in industriellen Prozessen einsetzen.

NEX

T

Robotik und Automatisierung Die gemeinsame Sonderausgabe von MM MaschinenMarkt, MM Logistik, elektrotechnikAUTOMATISIERUNG und konstruktionspraxis gibt einen Ausblick auf die Automatica 2025, die vom 24. bis 27. Juni 2025 in München stattfindet.

Das Themenspektrum umfasst Industrie 4.0, Industrierobotern und Cobots auch Komponenten und Systeme für die Automatisierung.

Erscheinungstermin: 26.05.2025

Podcast

B il d: B r ink m a nnVCG

Was ist eine Kreiselpumpe? – In unserem neuen Tech-Podcast Wissen stehen Kreiselpumpen im Mittelpunkt, die wegen ihrer Fähigkeit, hohe Durchflussraten zuverlässig zu handhaben und ihrer Flexibilität weit verbreitet sind. Sie erfahren, wie Kreiselpumpen funktionieren, welche Varianten und Sonderbauformen existieren und wo die Vor- und Nachteile dieser Pumpenart liegen. Bei der Umsetzung dieses Podcasts haben wir auf die Hilfe eines virtuellen Kollegen zurückgegriffen: Bei dem Sprecher handelt es sich um den Avatar einer KI-gestützten Text-to-Speech-Anwendung. So können wir Wissen hörbar machen – perfekt für den Arbeitsweg, die Mittagspause oder einfach zwischendurch.

Mehr Podcasts unter:

www.konstruktionspraxis.vogel.de/podcasts

66 konstruktionspraxis 5 | 2025

konstruktionspraxis 6 Neben einem Special zu Cobots und Handhabung im Vorfeld der Automatica 2025 zeigen wir in der Juni-Ausgabe der konstruktionspraxis, wie sich Batterien für E-Fahrzeuge effizienter montieren lassen, stellen ein Gezeiten-Kraftwerk vor und berichten über Security-Anforderungen, die jetzt für den Maschinenbau relevant werden.

Erscheinungstermin: 17.06.2025

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