konstruktionspraxis 01/2024 by vcg

2024

ALLES, WAS DER KONSTRUKTEUR BRAUCHT

19,90 €

KONSTRUKTIONSBAUTEILE

FORMGEBUNG

Wälzlager, Federn, Stoßdämpfer – was diese Bauteile noch leistungsfähiger macht

Warum das Mega-Casting die Herstellung von Automobilen revolutionieren kann

Franke Drahtwälzlager: Gewinner des German Design Award 2024

Die Flexibilität des Franke-Prinzip erlaubt es, freier und einfacher zu konstruieren, um bessere Produkte zu entwickeln.

herkömmliches Kugellager

Franke Drahtwälzlager

Mehr zum Prinzip Drahtwälzlager

Der entscheidende Unterschied zwischen einem gewöhnlichen Kugellager und einem Franke Drahtwälzlager liegt in den Laufringen. Beim Drahtwälzlager rollen die Wälzkörper nicht auf massiven Gehäuseringen, sondern auf gehärteten Laufdrähten.

www.franke-gmbh.de

EDITORIAL

Goldene Zeiten für Innovationen

AUSGEZEICHNET MIT DEM DEUTSCHEN UMWELTPREIS

HIGHTECH MIT KLIMANUTZEN!

or uns liegen goldene Zeiten für Innovationen: Produkte und Dienstleistungen, die Unternehmen künftig anbieten, werden sich radikal verändern – davon sind 54 Prozent von rund 450 Geschäftsführern aus der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau sowie dem Energiesektor überzeugt. Befragt hat sie der Fertigungsdienstleister Protolabs im Rahmen einer aktuellen Studie. Demnach gab außerdem etwa die Hälfte der Befragten an, in ihrer gesamten beruflichen Laufbahn noch nie derart unter Druck gestanden zu haben, Innovationen zu entwickeln.

Dieser Druck resultiert aus verschiedenen Entwicklungen: geopolitische Spannungen, anhaltende Störungen oder gar Unterbrechungen von Lieferketten sowie gesetzlich vorgegebene Nachhaltigkeitsziele, die es zu erreichen gilt. Zwar stehen vorrangig Vertreter aus Politik und Gesellschaft in der Pflicht, diese Entwicklungen positiv zu beeinflussen – jedoch lasten große Erwartungen auf der Industrie, mit technologischen Errungenschaften und eben Innovationen zu einer Verbesserung der Gesamtsituation beizutragen. Und die Industrie bietet Lösungen an, wie die von Protolabs durchgeführte Befragung ebenfalls aufzeigt. Das Unternehmen hat aus den Umfrageergebnissen die wichtigsten Trends für 2024 abgeleitet: Neben Fabriken, die immer intelligenter und so effizienter werden oder der wachsenden Zusammenarbeit mit lokalen Zulieferbetrieben zählen dazu die additive Fertigung, neue Materialien sowie der Einsatz von Cobots. In der additiven Fertigung werden vor allem Geschwindigkeit und Effizienz steigen – der Einsatz von künstlicher Intelligenz soll dieser Entwicklung einen deutlichen Schub verleihen. Auch bei neuen Materialien ist mit spannenden Entwicklungen zu rechnen. Sie werden in formverändernden Systemen eingesetzt, auch bekannt als 4D-Druck. 4D-gedruckte Objekte können – abhängig von äußeren Einflüssen – ihre Form oder Eigenschaften verändern. Der verstärkte Einsatz von Cobots wiederum soll vor allem eines zum Ziel haben: Mitarbeitern freie Zeit verschaffen, die sie für kreative Lösungen nutzen können. Denn, davon sind die Befragten überzeugt, menschliche Kreativität ist das entscheidende Element für Innovationskraft. Und die werden wir brauchen.

Wir lösen individuelle

ANTRIEBSAUFGABEN Motoren und Generatoren: 100 – 900 000 Nm 10 – 5000 kW

Sie über diese Innovationen auf dem Laufenden zu halten, wird auch in diesem Jahr unsere Aufgabe sein. Darauf freuen wir uns! Ihnen, liebe Leser, wünschen wir ein frohes neues Jahr und alles Gute für 2024!

www.oswald.de Chefredakteurin konstruktionspraxis

konstruktionspraxis 1 | 2024

Benzstraße 12 | 63897 Miltenberg 09371 9719 0 | oswald@oswald.de

Inhalt

Inhalt MAGAZIN 3 6 10

Editorial Aktuelles Faszination Technik: Per Pflaster das Herz überwachen

EN TWICKLUNG

BERECHNUNG, FEM

S. 16

FORMGEBUNG 12 Mega-Casting: immer größer, immer besser? 14 Produkte und Lösungen

KO N S T RU KT I O N BERECHNUNG, FEM 16 Segel setzen mit digitalen Zwillingen 18 Automatisierte Reports: Ganz, schön, schnell 21 Produkte und Lösungen

MECHANIK

KONSTRUKTIONSBAUTEILE

S . 30

FÜGE- & VERBINDUNGSTECHNIK 22 Anforderungen an Schraubverbindungen 24 Langlebige Displays mit Optical Bonding 26 Produkte und Lösungen KONSTRUKTIONSBAUTEILE 28 Schiebetüren einen Dämpfer geben 30 Federwerkstoffe richtig auswählen 33 Produkte und Lösungen ANTRIEBSTECHNIK 34 Technologisch hochwertig und wirtschaftlich 36 Zylinderrollenlager mit integriertem Messsystem

Schneller automatisieren mit Mechatronik-Sets

40 43

ANTRIEBSTECHNIK 4 konstruktionspraxis 1 | 2024

S . 40

Wickeltechnologie für das ultimative E-Auto Produkte und Lösungen

FLUIDTECHNIK 46 Hydraulik in elektrischen Landmaschinen

Elektrifizierung mobiler Maschinen in vier Schritten

Produkte und Lösungen

ELEKTRIK MASCHINENSICHERHEIT 52 Umbau und Retrofit rechtssicher umsetzen AUTOMATISIERUNG 54 LED-Licht als Störfaktor zuverlässig ausschalten

Mit Positioniersystemen wirtschaftlich umrüsten

Produkte und Lösungen

ELEKTROTECHNIK 60 Gehäuse abdichten mit Konzept 62 Hitze – ein ungebetener Gast im

FAULHABER L

Schaltschrank

Schlüsselfertige Lösungen für lineare Antriebsaufgaben

Produkte und Lösungen

FINALE JOB & KARRIERE 64 Seminartipp, Buchtipp 65 Webinartipp, Impressum TECHNIK KURZ ERKLÄRT 66 Technik kurz erklärt, Podcast, Vorschau

Mit den neuen Linearaktuatoren Serie L bietet FAULHABER individuell modifizierbare Komplettlösungen für lineare Antriebsaufgaben in einem breiten Anwendungsbereich. www.faulhaber.com/faulhaber-l/de

EU NE NEU

AUTOMATISIERUNG

S . 54 WE CREATE MOTION

Magazin

Aktuelles

FERTIGUNG

Bild: NeoLeo - stock.adobe.com

Chinas Top 10 der neuen Technologien

Wichtige Technologien für die Fertigung sind die Automation, Robotik und Kontrolltechnik.

Der chinesische Verband für intelligente Fertigung IMAC hat kürzlich eine Liste der „Top 10 wissenschaftlichen und technologischen Fortschritte in der chinesischen intelligenten Fertigungsindustrie in 2023“ veröffentlicht. Sie bietet einen Überblick über einige der wichtigsten Felder der Forschung und Entwicklung in der Volksrepublik: 1. Präzise Manipulation lebender Zellen mit Robotik 2. Intelligente Fertigung von Kernbrennstoffen 3. Entwicklung von Gasturbinen mit digitalen Werkzeugen für den Einsatz in Schiffen und Kraftwerken 4. Robotik für die automatisierte Wartung großer Fassaden

MASCHINEN- UND ANLAGENBAU

FORMNEXT 2023

VDMA senkt Produktionsprognose Bild: VCG/Juliana Pfeiffer

Mit 3D-Druck zu mehr Produktivität Die Transformation hin zu einer digitaleren, effizienteren und nachhaltigeren Industrie macht auch beim additive Manufacturing keinen Halt. Wie das aussieht, zeigte die Formnext vom 7. bis 10. November 2023 in der Messe Frankfurt. Die Messe zog 2023 insgesamt 32.851 Besucher an. 859 Aussteller präsentierten u.a. roboterbasierte 3D-DruckSysteme für Kunststoffmaterialien, mit denen sich sogar ganze Boote drucken lassen. Auch im Metallbereich stellten Unternehmen wie AMCM, Eplus3D, InssTek und andere unter Beweis, dass hochkomplexe und tonnenschwere Bauteile (z. B. Beispiel Raketentriebwerke) in einem Stück präzise additiv gefertigt werden können. Im Nano-Bereich präsentierten Aussteller wie BMF und

5. Rekonfigurierbare, flexible KontrollTechnologie in der Aufzug-Fertigung 6. Integration von 5G und IoT in der additiven Fertigung von Komponenten der Luft- und Raumfahrtindustrie 7. Hochgeschwindigkeits-Sensorik für die intelligente Fertigung 8. Intelligente Fertigung von differenzierten Polyester-Filamenten 9. Ionen-Strahlen-Ausrüstungen: Ausrüstungen und Prozesse zur SilberBeschichtung von SiC-Spiegeln für die optische Fernerkundung in der Raumfahrt 10. Digitales Management des Reisanbaus: Pflügen, Aussaat, Ernte und Lagerung. (Henrik Bork, Asia Waypoint)

Dieser Basketball am Stand von Voxeljet wurde mit HSS-Technologie hergestellt.

Nano Dimension neue Lösungen, die sich zum Beispiel für den 3D-Druck von Elektronik-Bauteilen eignen. Trendthemen waren Automatisierung und Nachhaltigkeit. (jup)

Es gehen weniger Aufträge ein und die Auftragspolster sind aufgebraucht. Der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau VDMA hat deshalb die Produktionsprognose für 2024 von –2 % auf real –4 % korrigiert. Grund sei vor allem die anhaltende Flaute in der globalen Konjunktur. Der Verband fordert eine industriefreundlichere, langfristig verlässliche Standortpolitik. Gleichzeitig warnte er vor einem politischen Rechtsruck. „Parteien, die für Nationalismus und Abschottung eintreten, gefährden Wohlstand, Wettbewerbsfähigkeit und unsere gesellschaftliche Konsenskultur“, so VDMA-Präsident Karl Haeusgen. (kip)

SPRITZGIESSEN

Bild: AVK/JEC

Bis zu 46 Prozent weniger Materialkosten

Preisvergabe an Krauss Maffei auf dem JEC-Dach-Forum in Salzburg.

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Krauss Maffei hat mit der CFP-Technologie ein Verfahren entwickelt, das die Produktion von Schnittglasfaser-verstärkten Kunststoffkomponenten erleichtert. Im November 2023 belegte das Unternehmen zusammen mit der Firma Wirthwein den ersten Platz beim AVK-Innovationspreis für Faserverbundwerkstoffe in der Kategorie Prozesse und Verfahren . Die CFP-Technologie (Chopped Fiber Processing) spart im Vergleich zu herkömmlichen endlosfaserverstärkten Verfahren je nach Bauteil bis zu 46 Prozent der Materialkosten und rund 0,8 kWh pro Kilo verarbeitetem Werkstoff ein. Außerdem reduzieren sich die Transport- und Lagerkosten. Die Investitionskosten für eine Vorcompoundierung entfallen ganz. Herzstück

der CFP-Technologie ist eine patentierte Schnecke, die für einen hohen Vermischungsgrad von Fasern und Polymermatrix sorgt und Fasercluster vermeidet. Sie kann nachgerüstet werden. Die Fasern werden zusammen mit dem Polymergranulat und den Additiven direkt in die Plastifizierung dosiert. Ein Vorcompoundieren ist nicht nötig. Mit dem CFP-Verfahren ist es nun möglich, faserverstärkte Bauteile aus Schnittglasfasern mit gleichen Bauteileigenschaften herzustellen wie solche aus endlosfaserverarbeitenden Prozessen. Auch Rezyklate lassen sich sicher verarbeiten, zum Beispiel PA-CF-Abfälle aus der Luft- und Raumfahrtindustrie; Fasern und Polymeren müssen dazu nicht getrennt werden. (jup)

Aktuelles

Magazin

REGIONALE FACHMESSE

Schraubtec Ost überzeugt Besucher mit familiärem Charakter zent bestätige, dass sich die Messe auch in Dresden nachhaltig etabliert habe, fährt er fort. Neu unter den Ausstellern waren beispielsweise die Unternehmen C-Hoch4, Rhinodorn, MH-Tec, Torque-Concept und Berliner Schrauben. Das Allgäuer Unternehmen C-Hoch4 bietet kreative Betriebsmittellö-

Bild: VCG/Juliana Pfeiffer

Die Regionalmesse Schraubtec Ost lockte am 14. November 2023 insgesamt 550 Teilnehmer in das Internationale Congress Center nach Dresden. Besucherinnen und Besucher vertieften hier ihr Fachwissen in der Ausstellung, in Workshops und Vorträgen. Die Messe ist ihren Kinderschuhen entwachsen und hat sich, so der Tenor unter den Teilnehmenden, zu einem Klassentreffen unter Schraubexpertinnen und -experten entwickelt. Besuchten im vergangenen Jahr noch 350 Teilnehmende die regionale Fachmesse, waren es in 2023 Jahr bereits 550. 65 Aussteller präsentierten ihre Lösungen für die industrielle Verbindungstechnik. Veranstalter der Schraubtec ist Vogel Communications Group (VCG). „Die positive Entwicklung der Schraubtec Regionalmessen im laufenden Jahr hat sich auch in Dresden fortgesetzt. Mit 35 Prozent mehr Ausstellern, verbundenen Produkten und Services konnten wir für die Besucher aus der Metropolregion Mitteldeutschland und den angrenzenden Nachbarländern noch mehr Relevanz entwickeln“, resümiert Bernd Weinig, Director Trade Fair Solutions & Partnerships der VCG und Projektleiter Schraubtec. Das Teilnehmerwachstum von 57 Pro-

Die Zahl der Teilnehmenden stieg in 2023 um 57 Prozent.

sungen an. Das Exponat, ein Karosse eines bekannten Automobilherstellers, am Messestand lockte zahlreiche Besucherinnen und Besucher an. „Wir hatten eine Anreise von rund 700 km. Doch ich muss sagen, der Besuch hat sich für uns bereits nach einer Stunde gelohnt“, sagt Geschäftsführer Markus Claus stolz. „Sogar mit zwei OEMs haben wir bereits interessante Gespräche geführt“, verrät er. Für Konstantin Rühl, Geschäftsführer von Rhinodorn, ist die Schraubtec mittlerweile eine sehr bekannte Fachmesse. Er zeigte auf der Schraubtec Ost sein Produkt, den Rhinodorn – ein Aufschraubdorn, der die Montage von Stahlbauteilen erleichtern soll. Er war als Neuausteller nach kurze Zeit vom Konzept der Messe positiv überrascht. „Im nächsten Jahr sind wir auf allen Schraubtecs als Aussteller mit dabei“, kündigt Rühl an. Dr. Gabriel Panzanaro, Key-Account-Manager bei MH-Tec wiederrum war als Gast im vergangenen Jahr auf der Schraubtec in Dresden. „Hier habe ich die Erfahrung gemacht, dass man kompakt alles an einem Tag machen kann“, erzählt er. Das Sulzbacher Unternehmen bietet Industriewerkzeuge an. (jup)

GEFÄLSCHTE VENTILATOREN

Chinesische Fälscherwerkstatt aufgedeckt die für die Aufarbeitung und den Vertrieb der Fälschungen verantwortlich war. Bei einer Razzia am 4. August 2023 beschlagnahmten die Regierungsbehörden vor Ort 149 Ventilatoren und 260 gefälschte Etiketten. Ebenso wurden gefälschte Produkte und Einkünfte aus dem Verkauf sichergestellt und eine Strafe von 20.000 RMB, rund

2.500 Euro, gegen die Fälscher verhängt. Das Unternehmen hatte unter anderem gebrauchte oder unbenutzte Original-Ventilatoren alter Bauart gekauft, sie überholt und als neue Modelle verkauft. „Gefälschte Produkte stellen sowohl für unser Unternehmen als auch für unsere Kunden eine erhebliche Gefahr dar“, erklärt Duckeck. (häu)

Bild: EBM-Papst

EBM-Papst hat dazu beigetragen, dass im August 2023 Produktfälschern aus China das Handwerk gelegt wurde. Jährlich verursachen Fälschungen und die dazugehörigen Ermittlungen mehrere hunderttausend Euro wirtschaftlichen Schaden und Gesamtkosten bei EBM-Papst. Auf die Spur der Fälscher kam der Hersteller durch die Beschwerde eines Kunden, der 40 ungewöhnlich aussehende Ventilatoren erhalten hatte - angeblich von EBM-Papst hergestellt. Ein Ermittlungsteam des Ventilatorherstellers folgte den Spuren durch die komplexe Lieferkette und landete schließlich bei einem Onlinehändler mit Sitz in Shenzhen, China. Unter der Leitung von Ralf Duckeck, Vice President Intellectual Property der EBMPapst-Gruppe, nahm der Ventilatorenhersteller die Expertise von Selective Trademark Union (STU China), eine Markenrechtsschutzorganisation, in Anspruch, um die Details des mutmaßlichen Fälschungsfalls aufzudecken. Die Untersuchung umfasste Online- und Vor-Ort-Maßnahmen. Es wurden Muster der mutmaßlich gefälschten Produkte beschafft und akribisch mit echten Ventilatoren verglichen. Schließlich stießen sie auf eine Fabrik in Foshan, Guangdong,

EBM-Papst und die lokalen Behörden gehen bei einer Razzia in einer Fälscherfabrik in Foshan, China erfolgreich gegen Produktfälschungen vor.

konstruktionspraxis 1 | 2024

Magazin

Aktuelles

JOB UND KARRIERE

Bild: frei lizenziert

Soziologe widerlegt populäre Annahmen über Generationen

Es gibt viele Klischees rund um die Arbeitsmoral der unterschiedllichen Generationen.

Die Generationen Y und Z seien faul, während sich die Babyboomer fast zu Tode arbeiten: So oder ähnlich hört man es immer wieder. Aber: Diese Klischees sind wissenschaftlich nicht nachweisbar, hat eine aktuelle Auswertung gezeigt: Wie jemand zur Arbeitswelt steht, ist keine Frage des Geburtsjahres. Martin Schröder, Soziologieprofessor an der Universität des Saarlandes hat hunderttausende Umfragen aus rund 40 Jahren untersucht und sagt. „Ich habe nichts gefunden, was darauf hindeutet, dass die Einstellung zu Arbeit und Beruf tatsächlich mit dem Geburtsjahr zusammenhängt.“ Die Generationen unterscheiden sich weniger untereinander. „Es kommt vielmehr auf den Zeitpunkt an, in welchem Lebensabschnitt

KÜNSTLICHE INTELLIGENZ

PRODUKTENTSTEHUNG

Autodesk stellt KI-Lösung vor Bild: VRVIRUS - stock.adobe.com

Amazon stellt KI-Chatbot für Unternehmen vor Amazon springt auf den Chatbot-Zug auf: Die Cloud-Sparte AWS stellte kürzlich den Chatbot Q vor. Gedacht ist er für Geschäftskunden. Er kann zum Beispiel Dokumente zusammenfassen oder Texte entwerfen. Amazon tritt damit in Konkurrenz zu ähnlichen Produkten von Microsoft und Google. Q braucht den Zugriff auf Informationen des Unternehmens, um Antworten geben zu können. Er soll auf die Bedürfnisse der einzelnen Firmen zugeschnitten sein. Die enge Bindung an verlässliche Daten soll unter anderem sogenannte Halluzinationen verhindern, bei denen Software mit künstlicher Intelligenz Dinge frei erfindet – ohne dass es für die Nutzer ersichtlich wäre. Q nutzt für die Anbindung Schnittstellen zu verschie-

sie nach ihrer Leistungsbereitschaft und ihrer Einstellung zur Arbeit gefragt werden“, sagt der Soziologe. „Was wir herausgefunden haben, ist, dass wir heute schlicht alle anders ticken als vor 30 Jahren“, fasst Martin Schröder die Erkenntnisse zusammen. „Wenn man also verschiedene Generationen gleichzeitig befragt, stellt sich heraus, dass sie fast genau gleich denken.“ Anders gesagt: Uns allen ist heute die Arbeit nicht mehr ganz so wichtig wie der Gesellschaft vor 50 Jahren, egal, ob wir 15 oder 50 sind. Der Wissenschaftler nutzte für die Arbeit fast 600.000 Datensätze aus dem weltweit erhobenen Integrated Values Survey. Die Ergebnisse wurden im Journal of Business and Psychology veröffentlicht. (mz)

Generative KI findet mittlerweile auch in der Industrie ihren Platz.

dener Unternehmens-Software. Um die KI anzulernen, sei Q mit Daten aus AWS-Beständen gefüttert worden, nicht mit Kundendaten, versichert der Anbieter. (DPA, kip)

Autodesk hat auf seiner Anwenderkonferenz vom 13. bis 15. November 2023 in Las Vegas neue Funktionen für Autodesk Fusion angekündigt: Im Fokus der Konferenz stand dabei mit Autodesk AI eine künstliche Intelligenz. Fusion nutzt deren Möglichkeiten ab sofort in jeder Phase des Produktentwicklungslebenszyklus. Die KI soll dazu beitragen, sich wiederholende Prozesse zu automatisieren, Arbeitsabläufe in der Fertigung zu analysieren und die Kreativität mithilfe von KI zu steigern. So soll Autodesk AI unter anderem bei der Automatisierung von Zeichnungen und Werkzeugwegen unterstützen. (mz)

KLEBSTOFF

Bild: Fraunhofer CM

Druckbarer Klebstoff nach dem Vorbild der Miesmuschel

Der dopaminbasierte Gewebekleber wird auf einem Hüftgelenk aufgebracht.

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Sie haften fest an Außen- und Unterseiten von Schiffen, der Bewuchs lässt sich nur schwer entfernen und sie sind das Ärgernis eines jeden Reeders: Miesmuscheln. Verantwortlich für den festen Sitz der Muscheln auf Oberflächen ist ein Protein, das die Aminosäure Dihydroxyphenylalanin enthält, die auch DOPA genannt wird. Forschende an drei Fraunhofer-Instituten haben einen Gewebekleber entwickelt, der die haftende Eigenschaft der Muscheln nachahmt, druckbar ist und sich sogar auf gekrümmten, unebenen Flächen drucken lässt. Beteiligt waren das Fraunhofer-Institut für angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park, das Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und das USA Center

for Manufacturing Innovation CMI. „DOPA sorgt für eine äußerst effektive Haftung. Diese Eigenschaft haben wir auf unseren Klebstoff übertragen, indem wir Polymere synthetisiert haben, die den Baustein Dopamin enthalten, ein chemisches Analogon von DOPA. Der dopaminbasierte Klebstoff lässt sich mit verschiedenen Additiven, wie Apatit-Partikeln – eine Substanz, aus der Zähne bestehen –, Proteinen und Signalmolekülen versetzen. Diese fördern das Wachstum von Knochenzellen und können als Beschichtungsmaterial etwa für Titanimplantate verwendet werden“, erläutert Dr. Wolfdietrich Meyer, Wissenschaftler am Fraunhofer IAP. Im nächsten Schritt soll der Kleber schaltbar werden. (jup)

Produktentwicklung neu denken

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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

Faszination Technik

Per Pflaster das

Herz überwachen

10 konstruktionspraxis 1 | 2024

ModulMaster Pro

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konstruktionspraxis 1 | 2024

Bild: Fraunhofer IZM / Volker Mai

Einfach aufkleben: Mit einem dehnbaren, kabellosen Pflaster lassen sich diagnostisch relevante Daten zur Herzüberwachung erfassen. Der im europäischen Verbundprojekt APPLAUSE (Advanced packaging for photonics, optics and electronics for low cost manufacturing in Europe) entstandene Demonstrator ist dünn wie ein gewöhnliches Pflaster. Im seinem Inneren verstecken sich Sensoren und winzige Elektronik für ein Langzeit-Monitoring des Herzens. Einmal aufgeklebt, können mit dem Pflaster Vitaldaten wie Sauerstoffsättigung im Blut, Brustbewegung sowie Bioimpendanz gemessen und zur Kontrolle durch klinisches Personal direkt an eine App übertragen werden. Als Trägerfolie für das Pflaster dient thermoplastisches Polyurethan (TPU). (jv)

• Optimale Qualitätssicherheit und Wirtschaftlichkeit • Zentrierstift komplett versenkbar: sicherer und schneller Bauteilwechsel • Modularer Aufbau für schnelleres Umrüsten DOCERAM GmbH info@doceram.com | www.doceram.com

Entwicklung Formgebung

DRUCKGUSS

Mega-Casting: immer

größer, immer besser?

Statt 42 Einzelteilen nutzt VW das Mega-Casting und fertigt den Hinterwagen des ID.4 in einem einzigen Gussteil. Für eine effizientere Produktion nutzt die Volkswagen Group Components Gießerei in Kassel bestehende Anlagen. Das Konzept soll es ermöglichen, ohne den Bau neuer Gießereien erfolgreich zu sein.

eit Tesla die komplette hintere Bodengruppe seines Model Y als ein einzelnes, massives Teil im Aluminiumdruckguss herstellt, scheint sich der Einsatz des sogenannten Mega-Castings – andere sprechen von Giga-Casting – in der Serienproduktion von Autos etabliert zu haben. OEMs wie Volvo und Hersteller vor allem in Ostasien springen auf den Zug auf. Während die Gussteile und die Maschinen zu deren Herstellung immer größer werden, gehen die Einschätzungen über Möglichkeiten und Grenzen dieser Technologie in der Fachwelt aber auseinander. Neben der Frage nach der technologischen Machbarkeit muss die nach der Sinnhaftigkeit weiteren Größenwachstums gestellt und beantwortet werden: „Wenn ein einzelnes Gussteil 70 Einzelteile ersetzt, manche spre-

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Bild: Volkswagen Group

Der Leichtbau-Trend ist in der Druckguss-Branche angekommen. Vor allem Karosserien bieten Möglichkeiten, Gewicht einzusparen. Verfahren wie das Mega-Casting könnten die Herstellung von Automobilen revolutionieren.

chen sogar von 100 Einzelteilen, ist das natürlich viel weniger Aufwand, auch vom Einkauf, der singulären Werkzeugplanung und -beschaffung und der Logistik her“, gibt Martin Fehlbier, Lehrstuhlinhaber für Gießereitechnik an der Universität Kassel, in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit zu bedenken. Es würden sehr viele Fügeschritte entfallen, sodass mehrere Hundert Roboter in einer Linie wegfallen können und bis zu 30 Prozent der Produktionsfläche eingespart werden kann. „Auf der anderen Seite ist aber auch der Guss auf den Giga-Casting-Maschinen sehr aufwändig“, so Fehlbier weiter. Zudem sei es schwierig und teuer, sehr große Strukturteile zu transportieren, weswegen es laut Fehlbier Sinn mache, sie direkt beim OEM zu fertigen. Häufig werden sogar neue Produktionshallen mit großen Kränen mit

Formgebung Entwicklung

bis zu 150 Tonnen und immenser Schmelzkapazität benötigt. „Oft gibt es mehrere Produktionsstätten, sodass man vielleicht auch mehrere Gießereien bauen muss. Außerdem braucht es redundante Maschinen, wenn eine mal stillsteht. Bei diesem hohen Invest ist die Frage, rechnet sich das noch?“

30 Minuten Zeiteinsparung gegenüber klassischer Fertigung Fehlbier glaubt, dass die Möglichkeiten kleinerer Gießmaschinen noch nicht ausgeschöpft sind. Genau diesen Weg will man bei VW beschreiten. Im Gegensatz zum Wettbewerb, der auf teurere und investitionsintensivere Maschinen setzt, nutzt die Volkswagen Group Components Gießerei in Kassel bestehende Anlagen für eine effizientere Produktion. Das Konzept soll es ermöglichen, ohne den Bau neuer Gießereien erfolgreich zu sein. „Aktuell arbeiten wir am Rahmen für die Batterie. Hier ist das Einsparpotenzial bei den Kosten besonders groß. Beim Hinterwagen wurden 42 Teile in herkömmlicher Bauweise durch ein einziges ersetzt. Der Vorderwagen wurde erfolgreich im ID.4 eingebaut und im Crashtest erprobt, wobei die Ergebnisse vielversprechend sind“, berichtet Mirco Wöllenstein, Leiter Gießerei in Kassel. Unter Serienbedingungen wurden bereits über 1.000 Hinterwagen gegossen. Die Zeiteinsparung im Vergleich zur klassischen Fertigung betrage rund 30 Minuten pro Teil und das Unternehmen strebe das Ziel eines „10-Stunden-Autos“ an, so Wöllenstein. Als einen wesentlichen Parameter für die Wirtschaftlichkeit des Mega-Castings sieht Siegfried Heinrich Geschäftsführer von Schaufler Tooling in Laichingen neben der Teilequalität den Nutzungsgrad der Gießmaschinen aufgrund von Stillstandszeiten: „Das sind sehr komplexe Prozesse und hier müssen noch deutliche Fortschritte gemacht werden, damit man die prognostizierten Kostenvorteile auch tatsächlich realisieren kann.“ Schaufler Tooling konstruiert bereits seit 2021 bis zu 130 Tonnen schwere Mega-Casting-Gussformen für Kunden aus der Automobilbranche.

Einsatz von Mega-Casting nur in der Gesamtbilanz sinnvoll? Professor Günther Schuh von der RWTH Aachen University betrachtet den Trend zum Mega-Casting im Automobil skeptisch: „Immer größere Teile aus einem Guss fertigen, ist technologisch eigentlich nicht sinnvoll.“ Die Fußpunkte der Aund der C-Säule zum Beispiel tragen quasi die gesamte Struktur des fertigen Fahrzeuges. Diese Knotenpunkte brauchen aufgrund der begrenzten Zugfestigkeit von Aluminium viel Material und entsprechend viel Druck. An anderen Stellen eines Großbauteils wird weniger Druck benötigt. „Trotzdem muss die Anlage auf den höchstnotwendigen Druck ausgelegt werden. Damit wird ein Teil der eingesetzten Energie verschwendet. Die Größe wird dann unsinnig, wenn die Spannwei-

te des notwendigen Drucks zu groß wird.“ Der Lehrstuhlinhaber für Produktionssystematik beschäftigt sich seit über 30 Jahren mit Fragen des Innovations- und Technologiemanagements und der industriellen Produktion. Mega-Casting ist für ihn nur in der Gesamtbilanz sinnvoll, wenn durch diese Art der Integralbauweise viele weitere Arbeits- und Montageschritte eingespart werden. Hier zeigt sich, dass OEMs wie Tesla, die auf der grünen Wiese Werke für neue Fahrzeugmodelle errichten, bei einem Technologiewechsel nach übereinstimmender Meinung von Fachleuten im Vorteil sind gegenüber jenen, die über eingespielte Montagelinien mit hunderten Umformpressen und Schweißrobotern verfügen, die sie bereits für ihre bestehenden Modelle einsetzen.

Standardisierung mit Auswirkungen auf die Produktgestaltung Wenn der Einsatz das gewünschte Ziel der Kosteneinsparung erreichen soll, rückt noch ein weiteres Thema in den Mittelpunkt: die produzierten Stückzahlen. Denn die beim Mega-Casting verwendeten Druckgießformen können nur mit erheblichem Aufwand und bei langen Stillstandszeiten gewechselt werden – im Gegensatz zum Werkzeugwechsel in traditionellen Blech-Presswerken, der wenige Minuten dauert. Damit wird es unwirtschaftlich, viele Varianten eines Fahrzeugs herzustellen – mit erheblichen Auswirkungen auf die Produktgestaltung der Autos. Günther Schuh hebt in diesem Zusammenhang eine Besonderheit der Tesla-Modellpolitik hervor: „Tesla stellt im Prinzip nur zwei Automodelle in hoher Stückzahl her, die auch noch hochgradig selbstähnlich sind und über viele Jahre mehr oder weniger gleichgeblieben sind. Niemand aus der Autoindustrie hätte es für möglich gehalten, dass man so langweilig werden und damit Erfolg haben kann. Dieses Maß an Standardisierung ist ein Beispiel amerikanischer Skalierungskunst, von der die weltweite Autoindustrie nicht geglaubt hätte, dass der Markt so etwas mitmacht.“ Durch die Standardisierung habe Tesla produktionsseitig günstigere Voraussetzungen als Hersteller mit deutlich mehr Fahrzeugvarianten, die ein Modell dann auch nur vier bis fünf Jahre produzieren. „Wenn ich nicht nur 300.000 und 500.000, sondern ein paar Millionen gleiche Teile über die Nutzungszeit der Anlage produziere, dann ist der Vereinfachungsvorteil natürlich ein wesentlich größerer.“ (jup)

! TIPP Das B2B-Marketingberatungsunternehmen ANP Management Consulting hat zur Thematik Mega-Casting eine umfangreiche Studie veröffentlicht. Welche Automobilhersteller nutzen dies bereits und welche wirtschaftliche Vorteile hat das Mega-Casting. Zur Studie: https://voge.ly/vglQGpH/

ZITAT

„Wenn ein einzelnes Gussteil 70 Einzelteile ersetzt, manche sprechen sogar von 100 Einzelteilen, ist das natürlich viel weniger Aufwand, auch vom Einkauf, der singulären Werkzeugplanung und -beschaffung und der Logistik her.“ Martin Fehlbier, Lehrstuhlinhaber für Gießereitechnik an der Universität Kassel

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Entwicklung Formgebung

SOFTWARE

Systemübergreifend synchrone Datenanalyse beim Spritzgießen

ADDITIVE FERTIGUNG

von Kistler wie Como Neo und Como Scout konfigurieren. Digitale Assets wie Werkzeugkonfigurationen, Referenzkurven und Überwachungsobjekte können dank der nahtlosen Synchronisierung einfach übertragen und konsistent gemanagt werden – sowohl am Leitrechner (Akvis IO) als auch direkt an der Maschine. Alle Daten werden zyklusbezogen gespeichert und lassen sich zyklusübergreifend vergleichen und analysieren – Kunden erhalten damit eine verlässliche Quelle („single source of truth“) für sämtliche Produktionsdaten ihrer Kunststoffverarbeitung. Bild: Kistler

Mit der neuen Datenanalyse-Software Akvis IO IME (Injection Mold ing Edition) ermöglicht Kistler seinen Kunden einen weiteren Schritt zur Digitalisierung des Spritzgießens: Sämtliche Daten von Maschinen und Prozessüberwachungssystemen wie Como Neo und Como Scout können nun synchron und prozessübergreifend visualisiert und analysiert werden. Die Datenanalyse-Software erfasst, speichert und analysiert hochfrequente Sensor- und Maschinensignale beim Spritzgießen. Sie löst die bisherige Datenmanagement-Lösung Como-Data-Center (CDC) von Kistler ab und liefert umfangreiche Analysefunktio-

nen inklusive automatischer Datensynchronisierung mit allen vernetzten Systemen. Akvis IO IME lässt sich einfach einrichten und mit der verbundenen Spritzgießmaschinen und Prozessüberwachungssysteme

www.kistler.com

ADDITIVE FERTIGUNG

Technologieguide mechanischen Leichtbauteilen und Ge- zu MSLA

Bild: Core Technologie

Maßgeschneiderte Fertigung

Core Technologie hat die Version 1.5 seiner 4D_Additive Software veröffentlicht. Die Version verfügt über ein vollständig überarbeitetes Gitterstrukturen-Modul. Mithilfe der neuen Funktionen werden komplexe Geometrien für die additive Fertigung von

brauchsgegenständen schnell, einfach und individualisiert erzeugt. So werden beispielsweise Schuhe und Fahrradsättel für den individuellen Kundenbedarf maßgeschneidert gefertigt. Durch die neuen Gitterstruktur-Funktionen der Software werden additiv gefertigte Bauteile mit zusätzlichen Eigenschaften wie progressiver Dämpfung, hocheffizientem Wärmetausch, Leichtbau oder in ein einziges Bauteil integrierte Funktionen einer Baugruppe schnell entwickelt und optimiert. Mit der Nastran-Schnittstelle werden die Daten an CAE-Berechnungssysteme übergeben, um die erzeugten Geometrien zu validieren.

Die FIT AG hat einen kostenlosen Guide zum MSLA-Verfahren veröffentlicht. MSLA (Masked Stereolithography Apparatus) ist eine relativ junge additive Technologie, die eine Lücke bei den verfügbaren Fertigungslösungen im Bereich Kunststoff schließt. Sie deckt in besonderem Maß den Bedarf nach hochpräzisen Kunststoffteilen mit hoher Detailauflösung und sehr guten Oberflächen ab. MSLA positioniert sich daher zwischen Stereolithographie (SLA) und Spritzguss, erzeugt filigranere Strukturen als Stereolithographie (SLA) und ist, geometrieabhängig, sogar wirtschaftlicher als Spritzguss.

www.coretechnologie.com

www.fit.technology

ADDITIVE FERTIGUNG

3D-Systems hat mit Duraform PA CF und Duraform PA11 Natural zwei neue Werkstoffe für das Selektive Lasersintern (SLS) mit Polyamid im Produktportfolio. Duraform PA CF ist ein mit 33 Prozent Kohlefasern gefülltes Polyamid 12, das die Steifigkeit des Material erhöht und gleichzeitig das Gewicht verringert. Es verfügt über eine hohe Wärmeformbeständigkeitstemperatur und widersteht Verbiegungen, was es zur idealen Wahl für Anwendungen mit hoher Leistung und erhöhten Temperaturen macht. Dieses produktionsreife Material ermöglicht die direkte Herstellung von Teilen mit hoher Steifigkeit und vermeidet langwierige, mehrstufige Produktionsprozesse. Es eignet sich sowohl für Funktionsprototypen als auch für

14 konstruktionspraxis 1 | 2024

Bild: 3D Systems

Zwei neue Werkstoffe für das Selektive Lasersintern (SLS) mit Polyamid Endnutzungsteile. Duraform PA11 Natural wird aus einer erneuerbaren Bioquelle hergestellt, die eine gute Zähigkeit und Schlagfestigkeit bietet. Das Material verfügt über gute mechanische Eigenschaften, darunter chemische Beständigkeit, gute Leistung über einen weiten Temperaturbereich, hohe Maßhaltigkeit und hohe Zugbruchdehnung. Es sorgt außerdem für eine gleichmäßigere isotrope Leistung, was die Festigkeit entlang der ZAchse weiter erhöht. Duraform PA11 Natural ersetzt die Angebote Duraform Pro X EX Natural und Duraform EX Natural aus dem SLS-Materialportfolio. www.3dsystems.com

Formgebung Entwicklung

FDM-3D-DRUCKER

SOFTWARE

Einstieg in die additive Fertigung erleichtern

Stratasys hat mit dem F3300 einen neuen 3D-Drucker basierend auf der FDM-Technologie (Fused Deposition Modeling) im Portfolio. So biete der Drucker höhere Druckgeschwindigkeiten durch Beschleunigung von Gantry-Antrieben, Extrusion und Autokalibrierung. Eine höhere Teilequalität und Ausbeute verspreche eine deutlichere Genauigkeit und höhere Wiederholbarkeit von bis zu 25 Prozent sowie automatische Druckerkalibrierung. Die Betriebszeit wurde durch Geräteüberwachung, redundante Extruder und benutzerfreundlich aufgebaute Schnittstelle ebenfalls optimiert. Zudem verursache der F3300 geringere Kosten mit Einsparungen von 25 bis 45 Prozent im Vergleich zu anderen FDM-Lösungen von Stratasys. Die F3300 verwendet eine Reihe von Materialien, die für anspruchsvolle Anwendungen geeignet sind. Dazu zählen langlebige technische Thermoplaste wie ASA sowie leistungsfähigere Materialien wie kohlefaserverstärktes Nylon und Ultem.

Hexagon Manufacturing Intelligence stellt mit der HxGN Additive Manufacturing Suite eine neue Software-Suite vor. Sie soll Hersteller bei der Einführung der additiven Fertigung (AM) im industriellen Maßstab unterstützen und für Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit von AMProzessen sorgen. Die Software bietet unter anderem eine effiziente Konstruktion von Teilen, Reverse-Engineering von Produkten und CAD-Modellvorbereitung in Designer, der CAD-Lösung von Hexagon für die Fertigung. Die Bauvorbereitung für jeden Powder-Bed-Fusion-Drucker mit hocheffizienten Stützstrukturen und erstklassigem Slicing und Hatching mit AM Studio. Die Software unterstützt die Hersteller bei der schnellen Kostenabschätzung, der Identifizierung von Fertigungsproblemen und der Optimierung von Arbeitsabläufen, Druckstrategien und Bauausrichtung in Simufact Additive. Dadurch wird sichergestellt, dass der Fertigungsprozess in einem frühen Stadium des Produktlebenszyklus verfeinert

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Bild: Hexagon

Höhere Geschwindigkeit

wird. Die Software stellt zudem sicher, dass eine präzise und effiziente CNC-Nachbearbeitung von AM-Metallteilen mit Esprit Edge von Hexagon, das künstliche Intelligenz nutzt und auf Digital-Twin-Technologie basiert, gewährleistet ist. www.hexagon.com

JEC WORLD 2024 IN PARIS

The unmissable event for composites professionels

Bild: JEC World 2023

KONTAKT

JEC 251 boulevard Pereire 75017 Paris jec@jeccomposites.com www.jec-world.events

he 2024 edition of JEC World, the leading trade exhibition for composite materials and their applications, is gearing up for success. More than 1,300 exhibitors, including 116 newcomers, and 43,500 visitors are expected. With an exhibition surface area of 76,000 sq. m. in 2024, this must-attend event for industry professionals confirms its appeal internationally. JEC World 2024 is already almost fully booked, with over 1,300 exhibitors having already confirmed their participation (+8% versus 2023). Among them, major industry leaders as well as 116 new exhibitors, including ACCIONA Construcción S.A., BÜFA Composite Systems, ExxonMobil, Geiss® AG, Kaon Polymer and Sealants Co.,Ltd. and Se-

kisui Aerospace. Today, JEC World can confirm the presence of 49 countries and 27 international pavilions. Several countries are strengthening their presence at the event, including Germany, Belgium, South Korea, the United States, Spain, Italy, the Netherlands, Switzerland or Turkey. And as a further sign of the global industry's enthusiasm for the show, this upcoming edition will feature new exhibiting countries, such as Canada, Egypt, Georgia, and Serbia. This year again JEC World confirms its ability to bring together all the key players in the global composites industry around a rich, inspiring and rallying program. It will emphasize both the challenges of the industry as a whole and specific application sectors, in

the fields of wind energy, aerospace, and transportation. The JEC Startup Booster competitions, the JEC Innovation Awards, the Innovation Planets, the Discover Composites area... there's no better way for visitors to experience a comprehensive overview of innovations in terms of processes, materials and products. Designed to encourage interactions and the sharing of ideas, these highlights will enable them to pinpoint emerging markets in the composites sector, as well as to discover new materials, products and processes. JEC World is always a great opportunity to witness live demonstrations featuring machines and products on display. An approach reinforced this year by the creation of a dedicated demo zone, with several machines in action. Last but not least, to ensure industry decision-makers optimize their time over the 3 days of the show, JEC World will provide a highly efficient program of tailor-made business meetings. 8,000 meetings are expected this year, enabling participants who have identified their needs in advance of the show to meet new business partners.n konstruktionspraxis 1 | 2024

Konstruktion

Berechnung, FEM

SIMULATION

Segel setzen mit

digitalen Zwillingen Wichtigste Voraussetzung für eine erfolgreiche Segelregatta ist neben einer eingespielten Mannschaft ein ausgereiftes Boot. Um dies zu erreichen, setzt das Team Luna Rossa Prada Pirelli auf Simulation, HPC und Datenanalyse. Prototypen und Testmethoden klar geregelt, um für Wettbewerbsgleichheit zu sorgen.

Bild: Protected by Copyright

Komponenten mit Potenzial finden

Für den AC37 im Sommer 2024 basieren alle Boote auf den Modellen, die bereits im AC36 zum Einsatz kamen. Die größte Herausforderung besteht daher darin, möglichst schnell Komponenten, Systeme und Strukturen zu identifizieren, deren Optimierung zu erheblichen Leistungsverbesserungen führen kann.

ei der ältesten Segelregatta der Welt, dem America’s Cup, zählen nicht nur Erfahrung und ein eingespieltes Team – wer dieses herausfordernde Rennen im Segelsport, dessen 37. Ausgabe (AC37) zwischen August und Oktober 2024 in Barcelona stattfindet, gewinnen will, muss vor allem technologisch die Nase vorn haben. In der Entwicklung setzen die Teams daher aktuelle Methoden ein, um ihre Boote zu optimieren. Einer der Anwärter auf den America's Cup ist das Team Luna Rossa Prada Pirelli, das den Cup dieses Jahr nach Italien holen möchte. Zwei Faktoren sind dafür ausschlaggebend: ein erstklassiges Team und eine moderne Jacht. Um die Herausforderungen bei der Bootsentwicklung zu meistern, arbeiten die Ingenieure eng mit Altair, Experte für Computational Science und künstliche Intelligenz (KI), zusammen und setzen dabei Struktursimulation, High-Performance Computing (HPC) und Datenanalyse ein. Alle teilnehmenden Teams müssen sich bei der Entwicklung ihrer Boote für den America's Cup an fest definierte Regeln halten. Die wichtigste Vorgabe ist das Regelwerk des Wettbewerbs, das nicht nur Angaben zum finalen Design des Bootes enthält, sondern das auch in der Entwicklungsphase befolgt werden muss. Unter anderem wird die Verwendung bestimmter Werkzeuge,

16 konstruktionspraxis 1 | 2024

Bereits beim vorherigen America's Cup, dem AC36, wurde mit der AC75-Bootsklasse gesegelt. Während die Jacht des Luna-Rossa-Prada-Pirelli-Teams für den AC36 völlig neu entwickelt wurde, basieren diesmal alle Boote auf den Modellen, die bereits im AC36 zum Einsatz kamen und stellen eher eine Evolution als eine Revolution in der Konstruktion dieser Rennjachten dar. Die größte Herausforderung für das Team Luna Rossa Prada Pirelli besteht daher darin, möglichst schnell Komponenten, Systeme und Strukturen zu identifizieren, deren Optimierung zu erheblichen Leistungsverbesserungen führen kann. Denn die größten Chancen auf den Sieg hat vermutlich das Team, das die größten Leistungssteigerungen umsetzen kann. Daher müssen die Ingenieure ihre Anstrengungen auf die Bootskomponenten konzentrieren, die den größten Erfolg versprechen. „Das Boot für den AC37 wird eine Weiterentwicklung des Bootes sein, das wir beim letzten America's Cup 2021 verwendet haben“, sagte Alessandro Franceschetti, Leiter der Strukturtechnik des Teams Luna Rossa Prada Pirelli. „Die Regeln haben sich geändert, und es gibt Modifikationen. Allerdings haben alle Teams beim letzten Rennen grundlegende Kenntnisse erworben und verfügen bereits über ein Grundkonzept oder einen Trend in ihrer Entwicklung, dem sie beim Bau des zweiten Bootes folgen. Das Team, das kreative Lösungen finden kann – indem es aus seiner Komfortzone herausgeht und neue Ideen erforscht – wird die besten Chancen auf den Sieg haben.“ Um die zahlreichen Designherausforderungen zu meistern, arbeitet das Luna-Rossa-PradaPirelli-Team während der AC37-Kampagne eng mit Altair zusammen. Das Besondere ist, dass diese Partnerschaft weit über die Bereitstellung von Softwaretools hinausgeht. Die Ingenieure von Luna Rossa Prada Pirelli nutzen nicht nur die Lösungen von Altair, sondern profitieren auch von der Expertise und Erfahrung der Altair-Ingenieure vor Ort, die direkt in das Team integriert sind. Dies hilft dem Team, Komponenten und Systeme schneller zu prüfen und die Bereiche zu identifizieren, die das größte Optimierungspotenzial aufweisen. Bereits während der AC36-Kampagne hat das LunaRossa-Prada-Pirelli-Team das Struktursimulationsport-

Berechnung, FEM

folio von Altair eingesetzt. In der AC37-Kampagne hebt das Team die Nutzung der Altair-Lösungen auf ein neues Level und nutzt sie nun noch intensiver. So ermöglichte der Einsatz der HPC-Werkzeuge von Altair in der ersten Phase des Entwicklungsprozesses, das Screening der Komponenten zu beschleunigen, um schnell die Bauteile zu identifizieren, die das größte Optimierungspotenzial bieten. Mit den HPC-Werkzeugen können Anwender Jobs, zum Beispiel viele verschiedene Optimierungsaufgaben oder große, rechenintensive Simulationen, parallel durchführen, statt sie nacheinander ausführen oder zunächst auf die Ergebnisse warten zu müssen. Dank zügiger Ergebnisse können die Ingenieure Komponenten und Systeme schneller identifizieren und optimieren – und damit den gesamten Entwicklungsprozess beschleunigen. Je mehr Analysen und Optimierungen in dem kurzen, zur Verfügung stehenden Zeitfenster durchgeführt werden, desto mehr Designvarianten können durchgespielt werden und umso höher ist die zu erwartende Leistungssteigerung.

Vier Stufen zum Erfolg Ein weiterer Schlüssel zur erfolgreichen Entwicklung einer Rennjacht kann ein digitaler Zwilling sein. Das Luna-Rossa-Prada-Pirelli-Team nutzt unter anderem die Altair-Lösungen und wendet ein vierstufiges Konzept des digitalen Zwillings an: In der ersten Stufe bedient sich das Team Modellen mit niedriger Auflösung, um die Komponenten mit dem höchsten Optimierungspotenzial zu finden. Anschließend wählt das Team einen Kandidaten aus, mit dem es den Grad der Genauigkeit erhöht. Dafür werden hochauflösende Modelle erstellt, die mehr Detailinformationen umfassen. Sobald der digitale Zwilling diese Stufe erreicht hat, wird die dritte Stufe eingeleitet, in der das Team Prototypkomponenten im Maßstab 1:1 verwendet, um die bisherigen Ergebnisse zu validieren.

Konstruktion

Die Prototypen werden vollständig instrumentiert und in Labors getestet. In dieser Phase kann das Team die experimentellen Ergebnisse mit den virtuellen Tests korrelieren, um die digitalen Zwillinge ihrem realen Pendant anzugleichen. Sobald alle Komponenten validiert sind, werden sie zu einem einzigen digitalen Zwilling zusammengefügt, der eine exakte virtuelle Darstellung des gesamten Bootes bietet. Der Hauptvorteil dieses digitalen Zwillings ist die Möglichkeit, das gesamte System in Echtzeit zu überwachen. Die Messdaten der auf dem Boot angebrachten Sensoren werden nicht nur zur Überprüfung des Bootes verwendet, sondern fließen auch in den digitalen Zwilling ein. Auf diese Weise kann das Team nicht nur die Belastungen in einem Bereich, sondern auch auf der gesamten Jacht nachbilden und so mittels des digitalen Zwillings Karten der kritischen Bereiche erstellen. Anhand dieser Karten können die Ingenieure anderen Fachleuten Informationen über kritische Bereiche des Bootes liefern. Dies sind die Bereiche, in denen Defekte bereits vorhanden sind oder wahrscheinlich auftreten werden. „Für uns ist das beste Ergebnis eines zuverlässigen digitalen Zwillings das, was wir virtuelle Zustandsüberwachung der Struktur, also Structural Health Monitoring, nennen“, so Franceschetti. „In diesem Fall übermitteln alle auf dem Boot montierten Sensoren die Informationen über die Belastung des Bootes in Echtzeit. Dazu gehören Faseroptik, Dehnungsmessstreifen, Kraftmessdosen und Drucksensoren. Zusammen mit dem digitalen Zwilling erhalten wir so ein Bild des gesamten Zustands des Bootes in Echtzeit. Das ermöglicht uns frühzeitige Fehlererkennung und wird unsere zukünftige Entwicklung weiter verbessern.“ Simulation, Datenanalyse, KI und HPC – die in digitalen Zwillingen zusammenfließen – verschaffen dem Team einen entscheidenden Vorteil. Die reduzierte Simulationszeit ermöglichte es den Ingenieuren, mehr Analysen durchzuführen, mehr Teile zu verbessern und das optimale Bootsdesign schneller zu finden. (mz)

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Berechnung, FEM

Simulationen sind in der Entwicklung bei EBM-Papst fest verankert. Nur die zwingende Berichterstellung war jahrelang unbeliebt. Jetzt gibt es eine automatisierte Lösung.

Bild: EBM-Papst – Philipp Reinhard, 2019

Konstruktion

SIMULATION

Automatisierte Reports:

Ganz, schön, schnell Als Experte für Ventilatoren und Motoren sind bei EBM-Papst effiziente Entwicklungsprozesse unverzichtbar – daher sind auch Simulationen im Einsatz. Nur die Dokumentation der Ergebnisse galt jahrelang als mühsam, bis sich das Blatt dank einer Automatisierungslösung von Cadfem wendete.

as sein muss, muss sein. Die Ergebnisse der Simulationen und ihr Zustandekommen im Verlauf der Entwicklungsprozesse der Lüfter und Ventilatoren werden bei EBM-Papst detailliert festgehalten und transparent dokumentiert. Schließlich sind sie es, die das Verhalten der einzelnen Komponenten, des Motors, der Elektronik und der Aerodynamik

18 konstruktionspraxis 1 | 2024

beschreiben und die Wege aufzeigen, wie sie als Gesamtsystem optimal ineinandergreifen. Ziel und Anspruch des Weltmarktführers aus Mulfingen in Baden-Württemberg ist, innovative und hochwertige Lösungen mit maximaler Performance in kurzen Entwicklungszyklen auf den Markt zu bringen. Ein großer Wert wird außerdem auf eine nachhaltige Her-

Berechnung, FEM

Konstruktion

stellung und den energieeffizienten Betrieb gelegt. Ein Hebel dafür sind Simulationen mit Ansys, mit denen neue Ideen und Ansätze ausprobiert, zusätzliche Leistungspotenziale in puncto Nachhaltigkeit und Qualität identifiziert und ausgeschöpft und die Produkte wesentlich schneller zur Marktreife gebracht werden.

100 und mehr Entwicklungsprojekte durchlaufen pro Jahr alleine in Mulfingen einen Simulationsprozess. Jedes einzelne Projekt erfordert einen aussagekräftigen Bericht nach bindenden EBM-Papst-Vorgaben. Für dessen Erstellung reicht die Standard-Berichtsfunktion in Ansys meist nicht aus. Das Reporting nimmt daher sehr viel Zeit in Anspruch – Zeit, die bei den eigentlichen Aufgaben, den Simulationen, fehlt. Mit dem kontinuierlich zunehmenden Simulationsaufkommen und dem wachsenden Simulationsteam in der Entwicklungsabteilung rückte die unbefriedigende Situation beim Thema Berichterstellung immer stärker in den Fokus. „Unsere hochqualifizierten Simulationsprofis verbrachten viel zu viel Zeit mit der Berichterstellung. Insbesondere das Suchen und Einbinden von Bildern, aber auch die manuelle Ergänzung von Texten und das Handling der verschiedenen Datenformate, aus denen sich der Bericht zusammensetzt, war sehr mühsam“, so Martin Baer, Teamleiter der Berechnungsingenieure im Bereich der Strukturmechanik. „Am Ende blieb oft der Eindruck zurück, dass das Resultat nicht so recht im Verhältnis zum Aufwand stand und die Berichte in ihrer Form unterschiedlich ausgeprägt, aber teilweise deutlich von den Layoutvorgaben abwichen.“ Hürden abbauen, wertvolle Ingenieurzeit hinzugewinnen und die Ergebnisse durch eine vollständige und attraktive Darstellung im EBM-Papst Corporate Design (CD) transparenter machen: Bei Martin Baer reifte die Idee für eine Automatisierungslösung, mit der er sich an Cadfem wandte. Die Überlegung: Die Berichterstellung ist nichts anderes als ein verpflichtender, standardisierter Vorgang mit einem definierten Ziel. Nur die klare Linie darin ist über die Jahre etwas verloren gegangen, ein gewisser Wildwuchs entstanden, was seine Gründe

Aktuelle

News

aus Konstruktion und Entwicklung! Jetzt kostenlosen News-

Bild: EBM-Papst

Mühsam, zeitraubend, unpopulär

Für die automatisierte Erstellung von Simulationsberichten bei EBM-Papst wurde eine auf der Lösung Ansys Customization Toolkit basierende Extension erstellt. Wird die Berichtsgenerierung gestartet, werden die Daten und Bilder aus Ansys Mechanical ausgelesen und an Powerpoint gesendet.

hat: Aufgaben, Anforderungen und Formate wechseln, Tools veralten, verändern sich oder werden ausgetauscht und im Tagesgeschäft findet niemand die Zeit, das Ganze von Grund auf zu strukturieren und aufeinander abzustimmen. Und irgendwie geht es ja dann doch – wenn auch mit hohem Zeitaufwand, geringerer Motivation und ausbaufähigem Design. Die Vision von Martin Baer war ein Bericht, der vollständig, also mit allen relevanten Bildern, Projekt-, Material- und Ergebnisdaten, dazu optisch ansprechend und CD-konform, in wesentlich kürzerer Zeit als gewohnt erzeugt wird. Eine automatisierte Berichterstellung war gefragt. Martin Baer und Jürgen Herr vom Standort St. Georgen bildeten seitens EBM-Papst das Kernteam für das Projekt. Um die Transparenz und die Akzeptanz der automatisierten Berichtserstellung zu erhöhen, waren

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konstruktionspraxis 1 | 2024

Berechnung, FEM

Bild: EBM-Papst

Konstruktion

Ganz, schön und 50 Prozent schneller als üblich: Die automatisierte und individualisierte Ansys Berichterstellung, in Powerpoint im Corporate Design von EBM-Papst.

zudem alle anderen deutschen Standorte eingebunden, von der Zielformulierung bis in die Testphasen. Bei Cadfem leitete Susanne Haase dieses Projekt, unterstützt von Kollegen von Cadfem sowie der Inu-Tech GmbH, einem auf Programmierung und Automatisierung spezialisierten Solution Partner der Cadfem Group. Damit die Entwicklung einer kundenindividuellen Lösung erfolgreich wird, müssen die Projektpartner eng zusammenarbeiten. So entstand die Automatisierungslösung in einem iterativen Prozess mit Regelterminen, bei denen Projektstand, Ideen, Detailziele und der weitere Fahrplan besprochen, geprüft und, wenn nötig, dynamisch angepasst wurden. Ein kleines Pilotprojekt hat sich dabei als sehr hilfreich erwiesen, um technische Punkte abzustimmen, bevor die endgültige programmatische Umsetzung erfolgte. Als Ergebnis entstand nach 20 Manntagen reiner Arbeitszeit eine auf dem Ansys Customization Toolkit (ACT) basierende Extension mit Eingabemaske für übergeordnete Projektdaten wie Auftragsnummer und Autor sowie an- und abwählbare Optionen für den Bericht.

Wird die Berichtsgenerierung gestartet, werden die Daten und Bilder mit Iron-Python aus Ansys Mechanical ausgelesen und über ein .NET- Framework an Powerpoint gesendet. Eine besondere Herausforderung war die Datenablage im Projektverzeichnis, um die Zuordnung der Berichte zu den unterschiedlichen Analysesystemen auf der Ansys-Workbench-Projektseite nachvollziehbar zu halten. Dieses Aufgabenspektrum wurde dank der klaren Vorstellungen und der kooperativen Umsetzung in etwa fünf Monaten realisiert – von der Auftragserteilung bis zu Übergabe der Ergebnisse inklusive Quellcode und Manual.

Doppelt so schnell zum Ergebnisbericht

ZITAT

„Unsere hochqualifizierten Simulationsprofis verbrachten viel zu viel Zeit mit der Berichterstellung.“ Martin Baer, EBM-Papst

20 konstruktionspraxis 1 | 2024

Die Erwartungen an die Automatisierung wurden komplett erfüllt. Die Ergebnisberichte werden nicht nur in der Hälfte der bisher üblichen Zeit verfasst, sie sind auch optisch aus einem Guss und zu 100 Prozent konform mit dem CD von EBM-Papst. Die Akzeptanz des Tools ist hoch – hier zahlt es sich aus, dass praktisch alle Betroffenen an den deutschsprachigen Standorten in die Entwicklung mit einbezogen wurden. Im nächsten Schritt werden Versionen in anderen Sprachen erstellt. Da die Automatisierung auf einer ACT Extension beruht, wird sie auch in den kommenden Ansys-Releases stabil laufen. Das bedeutet nicht, dass sie sich nicht mehr verändert: Martin Baer und sein Team sammeln Ideen und Wünsche, um das Tool kontinuierlich besser und leistungsfähiger zu machen. Die positiven Erfahrungen sind darüber hinaus Impulse, wie auch andere DigitalEngineering-Prozesse bei EBM-Papst simulationsgestützt automatisiert werden können. (mz)

Software Konstruktion

SIMULATION

Der Multiphysik-Experte Comsol hat Version 6.2 von Comsol Multiphysics freigegeben, die datenbasierte Ersatzmodelle für effiziente eigenständige Simulations-Apps und Multiphysik-basierte digitale Zwillinge bietet. Darüber hinaus enthält sie Herstellerangaben zufolge leistungsstarke Multiphysik-Löser für die Analyse von Elektromotoren, bis zu 40 Prozent schnellere turbulente CFD-Simulationen und um eine Größenordnung schnellere Impulsantwortberechnungen für die Raum- und Kabinenakustik. Einige Neuerungen im Überblick: Effektive Simulations-Apps und digitale Zwillinge: Ersatzmodelle liefern genaue Simulationsergebnisse viel schneller als die vollständigen FiniteElemente-Modelle, die sie approximieren. Wenn sie in Simulations-Apps verwendet werden, führt dies zu nahezu sofortigen Ergebnissen und bietet AppNutzern ein verbessertes interaktives Erlebnis. Darüber hinaus sind Ersatzmodelle nützlich für digitale Zwillinge, bei denen schnelle und häufige Updates der Simulationsergebnisse erforderlich sind. „Ersatzmodelle stärken die Funktionen zur Erstellung von Apps in Comsol Multiphysics erheblich und eröffnen unseren Nutzern neue Möglichkeiten. Sie können jetzt effektive digitale Zwillinge und interaktive, rechenstarke und genaue eigenständige Apps entwickeln“, erklärt Lars Langemyr, leitender Wissenschaftler bei Comsol. Die neueste Softwareversion bietet außerdem die Möglichkeit, SimulationsApps mit automatischen Aktualisierungen durch Timer-Ereignisse zu erstellen, was besonders hilfreich für die Entwick-

Bild: Comsol

Comsol 6.2: effiziente Simulationsapps und digitale Zwillinge

lung von digitalen Zwillingen oder mit dem Internet der Dinge verbundenen Simulations-Apps sei. Multiphysik-Simulationen für Elektromotoren: Version 6.2 erweitert die Möglichkeiten zur effizienten Simulation von Elektromotoren, Transformatoren und anderen elektrischen Maschinen durch einen zeitperiodischen Löser, der im AC/DC-Module verfügbar ist. Sie ermöglicht auch die Multiphysik-Analyse von Motoren unter Einbeziehung von Akustik, Strukturmechanik, Mehrkörperdynamik und Wärmetransport, sowie die Durchführung von Optimierungsstudien für neue Motordesigns. Verbesserte Modellierungsfunktionen in der gesamten Produktpalette: In der Version 6.2 werden Nutzer in allen Berei-

SIMULATION

Siemens hat mit Heeds AI Simulation Predictor eine Lösung vorgestellt, die die technische Simulation revolutionieren und Ingenieure in die Lage versetzen soll, mithilfe schneller, präziser und effizienter Vorhersagen komplexe Herausforderungen zu bewältigen. Heeds AI Simulation Predictor ermöglicht es, die Vorteile des digitalen Zwillings in vollem Umfang zu nutzen um Produkte durch KI-Technologie mit integrierter Präzisionsberücksichtigung zu optimieren. Diese überprüft aktiv Vorhersagen und unterstützt bei der Durchführung von Simulationen, die nicht nur präzise, sondern auch im Kontext realer industrieller technischer Anwendungen zuverlässig sein sollen. So lassen sich Entwürfe durch die

Bild: Siemens Digital Industries Software

KI überprüft Vorhersagen in Simulationen

chen neue Modellierungsfunktionen entdecken. Kernangebote wie Visualisierung und Vernetzung wurden verbessert, und Add-On-Produkte wurden erweitert und aktualisiert. Version 6.2 enthält außerdem mehr als 100 neue und aktualisierte Beispielmodelle, die den Anwendern helfen, ihre Modellierungskenntnisse zu vertiefen. Highlights aus dem erweiterten Bereich der physikalischen Modellierung sind unter anderem neue Turbulenzmodelle für Strömungen mit hoher Mach-Zahl, realistische frequenzabhängige Materialien für Akustiksimulationen im Zeitbereich und Modellierung von Wasserstoffversprödung in Festkörpern für Brennstoffzellen, Elektrolyseure und Korrosion. www.comsol.de

SIMULATION

Werkstoffeigenschaften einfach berechnen

Nutzung von Wissen und Erkenntnissen aus historischen Simulationsstudien schneller erstellen. Heeds AI Simulation Predictor ist eine Ergänzung des Xcelerator-Portfolios von Siemens.

J-Mat-Pro ist ein Simulationsprogramm, mit dem die Eigenschaften von Werkstoffen präzise ermittelt werden können. Mit der neuen Version 14 werden die Möglichkeiten mit Fokus auf Stahl und Aluminium noch einmal erweitert. Das System basiert auf werkstoffwissenschaftlichen Grundlagen und nutzt das bekannte Cal Pha D (Calculation of Phase Diagrams) als Basis. Aufbauend auf Berechnungen von Phasengleichgewichten und kinetischen Umwandlungen werden physikalische Modelle eingesetzt, mit denen eine Vielzahl technisch relevanter Werkstoffeigenschaften ermittelt werden kann.

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Mechanik Füge- & Verbindungstechnik

SCHRAUBEN

Anforderungen an

Schraubverbindungen

Bild: frei lizenziert

Im Anlagenbau kann eine fehlerhafte Schraubverbindung immense Folgen haben – von hohen Kosten durch Produktionsausfälle bis hin zu gravierenden Sicherheitsrisiken. Wie lässt sich sicherstellen, dass Montage und Wartung normgerecht und sicher ablaufen?

chrauben gehören zu den weniger sichtbaren, aber tragenden Elementen im Anlagenbau. Ohne die sichere Verbindung der einzelnen Komponenten wäre die Integrität von Reaktoren, Rohrleitungen und Lagerbehältern nicht gewährleistet. Neben der Montageund Wartungsfreundlichkeit steht bei der Auswahl der Verschraubungen die Anlageneffizienz im Fokus. Denn Leckagen in Hydraulik- oder Dampfsystemen, undichte Druckluftleitungen oder der Austritt anderer Medien können den Wirkungsgrad und die Energiebilanz negativ beeinflussen. Oberste Priorität haben jedoch Sicher-

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In einer Welt, in der Technologie und Komplexität ständig fortschreiten, bleibt das Fundament des Anlagenbaus – die Schraubverbindung – ein entscheidendes Element für Sicherheit und Effizienz.

heit und Umweltschutz: Ein Austritt chemischer Produkte käme einem Totalausfall der Schraubverbindung gleich. Werkstoffe oder die Formgebung haben einen entscheidenden Einfluss auf die Sicherheit einer Schraubverbindung oder eines Dichtsystems. Deshalb werden in der Regel Verbindungselemente aus speziellen Werkstoffen mit besonderen Prüfanforderungen eingesetzt. Auch Schraubwerkzeuge müssen besonders hohe Anforderungen hinsichtlich Lebensdauer, Sicherheit und Einsatzmöglichkeiten erfüllen. Hersteller von Schraubverbindungen haften für fehlerhafte Produkte und müssen im Zweifelsfall nachweisen, dass sie nach dem aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik gefertigt haben. Dieser wird durch technische Regeln definiert, im Falle der Schraubtechnik und der zugehörigen Prüfmethoden beispielsweise durch VDI/VDE-Richtlinien. Die VDI 2230-Richtlinie ist dabei weltweit als Referenzwerk für die Berechnung von Schraubverbindungen anerkannt. Sie bietet Konstrukteuren und Berechnungsingenieuren eine strukturierte Anleitung in Form von Rechenschritten, um Schraubverbindungen sowohl funktions- als auch betriebssicher auszulegen und dabei die maximale Tragfähigkeit der Schrauben auszunutzen. Darüber hinaus gibt in Europa die Druckgeräterichtlinie (DGRL) wesentliche Vorgaben für den Einsatz von Verbindungselementen in der chemischen Industrie. Die Umsetzung erfolgt zum Beispiel durch harmonisierte Normen wie EN 1515-4, EN 13445-2 und EN 13480-2 sowie AD 2000-Merkblätter. In diesen Regelwerken sind alle technischen und sicherheitstechnischen Anforderungen festgelegt. Da Flanschanwendungen in Öl- und Gasraffinerien sehr häufig vorkommen, gilt ihrer Montage besonderes Augenmerk. Biegung, Stoßbelastung und das Erreichen der richtigen Vorspannung gehören zu den größten Herausforderungen. Denn Schrauben können sich lockern, wobei Setzungen und Relaxation zu einem Verlust der Vorspannung führen. Deshalb hat der Verband der Chemischen Industrie e. V. (VCI) einen Leitfaden für die Montage von Flanschverbindungen in verfahrenstechnischen Anlagen herausgegeben. Er enthält genaue Angaben zu den für die Montage verantwortlichen Personen, zur Qualifikation des Montagepersonals, zu Werkzeugen und Hilfsmitteln sowie zu den Anforderungen an die Montageumgebung.

Füge- & Verbindungstechnik Mechanik

Oft sind die zu wartenden Anlagenteile nicht ohne weiteres zugänglich. Um schwere Schraubverbindungen mit großen Gewinden bei engen Platzverhältnissen mit hohen Kräften anzuziehen, bieten sich Hydraulikschrauber an. Sie sind in der Regel in der Lage, ein sehr hohes Drehmoment zu erzeugen, was sie ideal für schwere industrielle Anwendungen macht, bei denen große Schraubverbindungen angezogen oder gelöst werden müssen. Im Einzelfall gilt es allerdings, die Vor- und Nachteile von Druckluft- und Hydraulik-Technologien abzuwägen. Da sie Flüssigkeit nutzen, können Hydraulikschrauber bei extremen Temperaturen weniger effizient sein, insbesondere wenn die Hydraulikflüssigkeit eindickt. Andererseits arbeiten Druckluftschrauber in einem breiteren Temperaturbereich zwar effizienter, können aber empfindlicher auf Verunreinigungen im Luftsystem reagieren. (jup)

Wer normgerecht produziert und sich rechtlich absichern will, um z. B. im Schadensfall vor Regressansprüchen geschützt zu sein, sollte diese Richtlinien beachten. Dies erhöht nicht nur die Sicherheit im Betrieb, sondern beugt auch einer fehlerhaften Montage vor.

Effizienz und Sicherheit bei der Wartung Die hohe Komplexität von chemischen Anlagen erhöht die Störanfälligkeit. Deshalb sind regelmäßige Wartungen und Instandhaltungsmaßnahmen notwendig, um kostenintensive Stillstände und Ausfälle zu vermeiden. In periodischen Abständen steht außerdem ein Anlagen-Turnaround auf der Agenda. Bei diesem geplanten Stillstand erfolgen umfangreiche Wartungs-, Inspektions- und Reparaturarbeiten. Er stellt einen kritischen Moment im Betriebszyklus dar und wird typischerweise alle paar Jahre durchgeführt. Schraubverbindungen spielen eine zentrale Rolle beim Turnaround, da sie zu den Hauptelementen gehören, die die verschiedenen Anlagenteile und -systeme miteinander verbinden. Damit dieser Prozess zügig und sicher abläuft, müssen geeignete Schraubwerkzeuge zur Hand sein. Denn in explosionsgefährdeten Bereichen dürfen nur funkensichere Werkzeuge verwendet werden. Hierfür sind beispielsweise pneumatische Drehmomentschrauber oder Hydraulikwerkzeuge bestens geeignet. Diese Werkzeuge bieten zusätzlichen Schutz gegen Entzündung von brennbaren Dämpfen, Gasen, Nebeln und Stäuben. Diese Anforderungen werden beispielsweise in der ATEX-Richtlinie (II 2G/D EX c IIB/IIIB T6) spezifiziert. Druckluftwerkzeuge verfügen über eine Reihe von Vorteilen: Sie können in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, sind überlastsicher und zeichnen sich durch ihre kompakte und robuste Bauform aus. Außerdem sind sie unempfindlich gegen Feuchtigkeit und Staub, haben ein geringes Gewicht und eine hohe Schalldämmung.

INFO

Schraubtec – Regionale Fachmesse für Schraubverbindungen Die Vogel Communications Group hat 2021 mit der Schraubtec eine neue Industriemesse im Markt etabliert. Die regionale Fachmesse Schraubtec verbindet Wissen und Experten der industriellen Verbindungstechnik. Das Messekonzept ist thematisch klar abgegrenzt und fokussiert auf die Schraubaufgaben der Industrie. In persönlicher Atmosphäre können die Teilnehmer sich über Verbindungstechnik, Schraubverbindungen, Schraubtechnik, Schraubwerkzeugen sowie Einkauf, Beschaffung und Management von C-Teilen informieren. Die nächste Schraubtec findet am 28. Februar 2024 in der Sparkassen-Arena Landshut statt. Der Besuch ist kostenlos.

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Mechanik Füge- & Verbindungstechnik

KLEBEN

Langlebige Displays

mit Optical Bonding

Optical Bonding bei Bopla: Die Glasfront wird mit dem Touchscreen bzw. Display mithilfe des Optical-Bonding-Verfahrens gefügt.

er Bordcomputer in Mähdreschern, die Steuerung großer Industrieanlagen oder elektromedizinische Geräte wie Computer-Tomographen – HMI-Systeme kommen in den unterschiedlichsten Branchen zum Einsatz. Der Trend geht sogar dahin, diese Systeme in immer mehr Bereichen einzusetzen – heutzutage vor allem mit intuitiv zu bedienenden Touchdisplays ähnlich einem Tablet. Doch die Systeme müssen je nach Einsatzort äußeren Bedingungen standhalten: Kalte Temperaturen nachts, warme Temperaturen tagsüber – sowohl HMI-Systeme, die innen, beispielsweise in Industriehallen, genutzt werden, als auch außen, müssen Temperaturschwankungen standhalten. Diese können in Form von Kondensationsfeuchtigkeit die Funktionalität und Langlebigkeit der Geräte erheblich beeinflussen, wenn sich ein

24 konstruktionspraxis 1 | 2024

Bild: Bopla

HMI-Systeme verleihen Maschinen erst ihr Gesicht und vereinfachen damit Abläufe. Das Klebeverfahren Optical Bonding erhöht die Funktionalität von HMI-Systemen um ein Vielfaches. Welche Vorteile hat diese Methode?

Luftspalt zwischen Display und Frontglas mit Touchsensor befindet. Die Feuchtigkeit beeinträchtigt nicht nur die Bildschirmanzeige, sie wirkt sich auch negativ auf die Lebensdauer der sensiblen Elektronik in Displays aus. Hier kann die Methode des Optical Bondings helfen: Sie umfasst unterschiedliche Klebetechniken, um Displays luftdicht mit Touchsensoren und Covergläsern zu einer Einheit zu verbinden. Das Ziel: eine erhebliche Verbesserung der Geräte-Funktionalität. Im Fall der Applikation hält das Optical-Bonding-Material im Luftspalt die Innentemperatur konstant und es entsteht keine Kondensationsfeuchtigkeit im Gerät. Gleichzeitig verhindert das Bonding-Material auch das Eindringen von Staub- und Schmutzpartikeln. Ein besonderer Schutz vor Staub und Schmutz ist besonders wichtig, wenn das

Füge- & Verbindungstechnik Mechanik

HMI-System außen zum Einsatz kommen soll, zum Beispiel in landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen.

Beim Optical Bonding existieren mehrere Klebetechniken für unterschiedliche Anforderungen. Die BondingMethode richtet sich nach der Auswahl der Komponenten, der Systemintegration und den Applikationsanforderungen. Kundenwünsche sind hierbei ausschlaggebend, weiß Thorsten Penassa von der Bopla Gehäuse Systeme GmbH: „Gewünschte Displayformate, Bauformen, bestimmte Stückzahlen und Budgetvorgaben – das alles ist bei der Wahl der Bonding-Methode zu berücksichtigen“. Beim Optical Bonding unterscheidet Bopla zwischen zwei Verfahren – einmal das Dry Bonding, also das trockene Bonding, und das Wet Bonding, das flüssige Verkleben. Das Trockenbonding wird auch als Laminieren bezeichnet. Dabei wird das Bonding-Material auf die Größe der sichtbaren Displayoberfläche zugeschnitten und der Luftspalt zwischen Frontglas und Touchsensor-Rückseite damit homogen gefüllt. Hierbei muss der Touchsensor flexibel oder semiflexibel sein. Eine hochtransparente Klebeschicht wird unter hohen optischen Anforderungen hinter das Coverglas laminiert. Zum Beispiel darf sich kein Staub zwischen den Einheiten befinden und es darf auch nicht zur Bläschenbildung kommen. „Das ist die Herausforderung bei diesem Verfahren. Man kann sich das Ganze am Ende ungefähr wie ein hochtransparentes doppelseitiges Klebeband vorstellen“, erklärt Penassa. Mithilfe von Druck und Wärme werden Sensor und Coverglas zusammengefügt. Dieses Verfahren ist vergleichsweise kostengünstig und zeiteffizient. Bei großen Gerätestückzahlen in kurzer Zeit ist Dry Bonding die bevorzugte Methode. Allerdings sind hierbei die Möglichkeiten zur Bedruckung des Coverglases begrenzt.

Materialschonend: UV-Licht härtet Klebstoff aus Das Wet Bonding hingegen eignet sich bei Hard-toHard-Verbindungen, also wenn ein starrer Sensor mit dem Deckglas verklebt werden soll. Dabei verteilt sich ein flüssiger Klebstoff auf dem Touchsensor. UV-Licht härtet den Klebstoff anschießend aus. Das geschieht laut Penassa auch wieder unter hohen optischen Anforderungen. Dieses Verfahren ist am gängigsten, weil es flexibel einsetzbar ist. Da man hierbei UV-Licht zur Aushärtung einsetzt, ist es besonders materialschonend. Bei dieser Methode füllt der Flüssigkleber den Luftspalt zwischen Displayoberfläche und Sensorrückseite. Wünscht der Kunde ein rahmenloses oder ein Zero-Bezel-Display ist das Wet-Bonding-Verfahren nur bedingt geeignet. Auch in Sachen guter Ablesbarkeit verspricht das Optical Bonding Vorteile. Denn in speziellen Umgebungen wie in der Medizintechnik wirken kritische Lichtverhältnisse auf die Displays ein. Während bei einem Luftspalt Licht gebrochen und so reflektiert wird, erhöht ein mit Bonding-Material befülltes Touchdisplay den Kontrast. Das Bonding-Material weist nämlich einen ähnlichen Brechungsindex auf wie Glas, hat also ähnliche optische

Bild: Bopla

Das richtige Verfahren für unterschiedliche Anforderungen

Aushärten beim Wet Bonding mit UV-Licht: Das flüssige Verkleben der Komponenten verspricht eine besonders hohe optische Qualität und mechanische Stabilität.

Materialeigenschaften. Damit sorgt es für eine blendfreie Optik. Dank geringer Kontrastverluste können HMI mit weniger Leistung energieeffizient laufen. Optical Bonding macht Displayanwendungen und Touchpanels auch robuster. Das Bonding-Verfahren dient als mechanische Verstärkung des Geräts. Das Deckglas ist mittels Optical Bonding fest mit dem Display verbunden. Bei Glasbruch dient es als Splitterschutz; das Gerät ist widerstandsfähiger gegen Vibrationen, Schock und Krafteinwirkungen. Gerade bei mobilen Geräten im Fahrzeugbau und bei Anwendungen in der Medizin ist dies ein Vorteil. Richtig Fahrt aufgenommen habe das Thema „Displayintegration“ bei Bopla, als das Unternehmen vor rund zehn Jahren damit begonnen hat, die Integration durch Wet Bonding anzubieten. Heute verfügt das Unternehmen über eine für die Touch-/Displayintegration eigens entwickelte Vergusstechnologie. Dabei wird das Display oder die ganze HMI-Einheit mit einer weiteren Ebene und einer Vergussmasse von hinten fixiert. Damit hängt das gesamte Gewicht des Displays und der Elektronik nicht nur am Coverglas. „So machen wir das Gerät noch stabiler. Und das ist so effektiv, dass wir das unseren Kunden immer bei einer Displayintegration empfehlen“, so Penassa. Durch dieses Verfahren ist die HMI-Einheit spannungsfrei von hinten fixiert und hält auch größeren Temperaturschwankungen Stand. (jup)

ZITAT

„Gewünschte Displayformate, Bauformen, bestimmte Stückzahlen und Budgetvorgaben – das alles ist bei der Wahl der Bonding-Methode zu berücksichtigen.“ Thorsten Penassa, Bopla Gehäuse Systeme GmbH

konstruktionspraxis 1 | 2024

Mechanik Füge- & Verbindungstechnik

KLEBSTOFF

Bild: Ruderer

Klebstoffe für Seilbahnkabinen Ruderer bietet Hochleistungsklebstoffe für Wind, Wetter und Wintersport in seinem Portfolio an. Die vielseitigen Eigenschaften der Hightech-Klebstoffe ermöglichen ein kraftschlüssiges Kleben, das eine langanhaltende Sicherheit und Dichte sowie beständigen Schutz vor extremen Witterungsbedingungen garantieren soll. Solche flexiblen Hochleistungsklebstoffe benötigt man nicht nur im Fahrzeugbau oder in der Maschinentechnik, sondern auch im Seilbahnkabinenbau. Zum Schutz gegen Schlageinwirkungen, Feuchte, Hagel und Sonneneinstrahlung bestehen Seilbahnkabinen meist aus glasfaserverstärkten Kunststoffen, kurz GFK, sowie einer Aluminium-Tragkonstruktion. Der leichte und robuste Faser-Kunststoff-

KLEBSTOFF

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SCHWEISSEN

Klebstoffe für Photovoltaikanwendungen

Für die sichere Serienfertigung

die dem spezifischen OPV-Design, Materialien und Prozessen gerecht werden. Panacol hat diesen Bedarf antizipiert und führt mit den Herstellern zusammen Anpassungen von Klebstoffen flexibel durch.

Hufschmied Zerspanungssysteme hat mit dem FSW-Monoblock ein Rührreibschweißwerkzeug für die Anforderungen des Schweißens von Druckgussteilen aus siliziumhaltigen Legierungen (AlSi12(Fe)) entwickelt. Aufgrund ihrer erhöhten Siliziumanteile (Si > 10 %) zeigen diese Druckgusswerkstoffe ein abrasives Verhalten. Die konkave Schulter des Werkzeugs bewältigt abrasive Gusshäute, und der Aufbau aus Vollhartmetall mit PVD-Beschichtung verhindert, dass sich Werkzeug- oder Schultermaterial während des Fügeprozesses einlagern. Die Schweißnaht wird nicht verunreinigt.

www.panacol.com

www.hufschmied.net

Bild: Panacol

Organische und Perovskit-basierte Photovoltaiksysteme (OPV) ermöglichen völlig neue Anwendungen sowohl im Innen- als auch im Außenbereich. In den letzten Jahren hat Panacol eine Reihe von multifunktionalen Klebstoffen für den Photovoltaikbereich und für Anwendungen in der flexiblen Elektronik entwickelt. Die Klebstoffe sind beständiger gegenüber Umwelteinflüssen, kompatibel zu PV-Material und haften gut. Neue leitfähige Klebstoffe kleben und schützen elektrische Verbindungen für SMD-Komponenten auch in flexiblen Aufbauten. Bei der Herstellung von OPV gibt es nur wenig Standardisierung. Um die Weiterentwicklung zu unterstützen, müssen Klebstoffe modifiziert oder entwickelt werden,

Verbund GFK ist äußerst stabil, zug- und druckfest. Durch seine hohe Verformbarkeit schützt das Material Seilbahnkabinen vor Rissen und Brüchen. Der pastöse Montageklebstoff 2-K PUR Technicoll 9431 sorgt beim Kleben von GFK-Sandwichplatten oder Außenblechen für maximale Stabilität, Festigkeit und Sicherheit. Der Klebstoff besitzt nicht nur eine hohe Flexibilität, sondern auch gute stoß-, schall- und vibrationsdämpfende Eigenschaften. Außerdem schützt er die Klebeverbindung vor Nässe und Schmutz, indem er abdichtet. Für den Sitzkomfort in Sesselliften hat Ruderer den spritzfähigen Weichschaumklebstoff Technicoll 9129 entwickelt.

SCHWEISSEN

Bild: Closs

Neue Funktion vereinfacht Cobot-Programmierung

26 konstruktionspraxis 1 | 2024

Cloos bietet künftig auch für die Cobotlösung Qineo Arcbot eine Nahtverfolgung mit Lichtbogensensorik an. Der Qineo Arcbot ermöglicht einen einfachen Einstieg in die automatisierte Schweißtechnik. Er entlastet Mitarbeitende, sichert eine gleichbleibende, reproduzierbare Schweißqualität und vereint die Hightech-Qineo-Schweißstromquelle mit einem hochpräzisen Cobot von Doosan Robotics. Mit der neuen Funktion kann der Schweißprozess durch den Cloos-Lichtbogensensor überwacht werden. Während des Schweißens überprüft der Sensor präzise die Brennerposition im Vergleich zur programmierten Bahn. Dies ermöglicht eine automatisierte Anpassung bei etwaigen Abweichungen, um eine gleichbleiben-

de und hochwertige Schweißqualität zu gewährleisten. Da mit dem Lichtbogensensor Messen und Schweißen zeitgleich stattfinden, bleiben Zeitverluste minimal. Gleichzeitig werden Werkstückverformungen – zum Beispiel durch Wärmeausdehnung – direkt ausgeglichen. Anwender können die neue Funktion schnell und einfach mit einem FirmwareUpdate und einer optionalen App in ihren Cobot integrieren. Durch den Einsatz der neuen Technologie profitieren sie von erhöhter Effizienz und Präzision in ihrer Schweißfertigung. Die Einführung der Nahtverfolgung markiert einen bedeutenden Fortschritt für Cobot-Schweißlösungen. www.cloos.de

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Mechanik

Konstruktionsbauteile

TÜRDÄMPFER

Schiebetüren einen Dämpfer geben Niederländische Containerexperten und deutsche Dämpfungsspezialisten haben gemeinsam ein herstellerspezifisches Schiebetürsystem für eine normgerechte Brandschutzlösung von Umweltcontainern entwickelt.

heiten, sind Europaletten mit einer Höhe von 120 cm oder 180 cm für Aerosole, Blockpaletten, Chemiepaletten, CP-9-Paletten sowie Intermediate-Bulk-Container mit einer Höhe von 160 cm. Um bei den großen Containern Normen und Richtlinien einzuhalten, etwa die niederländische Volumenbegrenzung nach PGS 15, werden diese auch als Regalcontainer bekannten Systeme in der Regel mit einer feuerbeständigen Trennwand ausgestattet. Dadurch entstehen im Notfall in einem Umweltcontainer zwei separate Brandabschnitte, welche einerseits die Brandausweitung verzögern und andererseits die Bekämpfung eines oder mehrerer Brandherde erleichtern. Kamiel

Bild: ACE

Mit Durchmessern von 28 mm für das Zylinderrohr und 8 mm für die Kolbenstange sind die Türdämpfer von ACE leicht in die Schiebetürkonstruktionen von KOK zu integrieren.

eht es um die Lagerung umweltgefährdender und anderer Stoffe, schlägt die Stunde von KOK Milieuopslagsystemen B.V.: Das niederländische Unternehmen aus Beneden-Leeuwen in der Provinz Gelderland gilt als Experte auf dem Gebiet kundenspezifischer Lagersysteme für Unternehmen und Kommunen. Für die Lagerung von Chemikalien, Ölen, Farben, Schmiermittel und anderen Materialien entwickelt und produziert KOK spezielle Umweltcontainer, die zwischen 4 und 24 Paletten in Viererabständen aufnehmen können. Die Maße der Container richten sich dabei nach den Maßen der Paletten oder Verpackungen. Die bekanntesten, weil nicht nur in Europa gängigsten Ein-

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Konstruktionsbauteile

Im Notfall selbstschließend Es gibt eine weitere Auflage für die Hersteller von Gefahrstoffcontainern dieser Größe: Die verbauten Türen müssen im Notfall selbstschließend sein. Die von KOK zu diesem Zweck gewählte Schiebekonstruktion sieht dabei ein Schließen der Türen unter Einfluss von Gegengewichten vor, die eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung der Türen bewirken. Da diese nach den Vorgaben vom Brandschutz innerhalb von 20 Sekunden vollständig geschlossen werden müssen, kann die Schließgeschwindigkeit je nach Türbreite bis zu 1 m/s betragen. Weil die Brandschutztüren ihres Fireguard-Systems von der Größe und von der Masse her zwischen 300 kg und 800 kg variieren, machten sich die beiden auf die Suche nach geeigneten Stoppern, um auch die Endlagen des mit Firex gefüllten Regalcontainerrahmens bestmöglich zu schützen. Dabei stießen sie auf die niederländischen Internetseiten der ACE Stoßdämpfer GmbH und mehrere Alternativen für den gewünschten rückprallfreien Schutz. Als zusätzliche Pluspunkte auf der Suche nach einem geeigneten Partner gibt Benoit die persönliche und schnelle Beratung von ACE an: „Wir waren sehr erfreut, dass ACE in den Niederlanden über ein firmeneigenes Vertriebsteam verfügt und Ralf Küppers als einer der Repräsentanten des Unternehmens gleich vorschlug, die Auslegung der passenden Komponenten vor Ort vorzunehmen.“ So dauerte es nicht lange, bis der Vertriebsingenieur das Fireguard-Schiebetürsystem in der Praxis in Augenschein nehmen konnte: „Steht man live vor so einem großen Gefahrstoffcontainer, sind die Ausmaße beeindruckend. Die KOK-Regalcontainer bieten mit ihren zwei Ebenen und dem Zugang über zwei Schiebetüren genug Platz für 12 große Intermediate-Bulk-Container oder alternativ für 12 kubische Tank-Container für Flüssigkeiten. Da denkt man unweigerlich an besten Schutz für die Umwelt und an die Ausstattung der Türen mit möglichst hochwertigen Komponenten.“ Dies trifft für KOK als Produzent auch deshalb zu, weil Kunden bei der Individualisierung von Containern noch aus verschiedenen Zusatzoptionen wie Lüftung, Kühlung, Heizung, Beleuchtung und Spaltenböden wählen können.

Umweltcontainer der KOK Milieuopslagsystemen B.V. empfehlen sich als sichere Lösung für die feuerfeste Lagerung von Waren dank des einzigartigen Fireguard-Schiebetürsystems.

Bild: KOK Milieuopslagsystemen B.V.

Oosterwaal, Geschäftsführer und Wayne Benoit, Vertriebsleiter von KOK, haben als zusätzlichen Brandschutz für ihre Umweltcontainer ein Sicherheitsplus namens Fireguard entwickelt: ein in den großen Gefahrstoffcontainern verwendetes spezielles Feuer hemmendes Schiebetürsystem, das nach der europäischen Türenprüfnorm EN 1634-1 inspiziert sowie von den Brandschutz- und Zertifizierungsspezialisten Efectis nach EI-1-60 klassifiziert worden ist. „Diese Abkürzungen zur Klassifizierung von Bauprodukten und Bauarten zu ihrem Brandverhalten wurden aus dem Französischen übernommen“, erläutert Benoit, wobei das E für Étanchéité oder Raumabschluss und das I für Isolation im Sinne von Wärmedämmung steht. „Wir füllen die Stahlkonstruktion mit dem aktiven Kühlmittel Firex und verhindern dadurch das Einstürzen unserer Umweltcontainer im Brandfall“, ergänzt Oosterwaal, „unsere Türen können sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen Feuer für mindestens 60 Minuten stoppen, was eine wesentliche Bedingung ist, dass unsere Regalcontainer die bei uns im Land geltende Richtlinie PGS 15 erfüllen.“

Mechanik

Ein weiteres Kriterium für die passende Ausstattung mit Maschinenelementen von ACE nennt Küppers: „Die besondere Art der Lagerung erfordert in diesem Einsatzfall, dass die Türen im Notfall selbstschließend sind. Die Tore dürfen zudem vor dem Schließen nicht vom Rahmen zurückprallen, sodass zum Beispiel unsere Strukturdämpfer vom Typ Tubus von vorneherein nicht in Frage kamen.“

Dämpfer überzeugt durch Flexibilität Stattdessen entschied sich das Team für ACE Türdämpfer, um das Schließmoment zu kontrollieren: Die Dämpfer vom Typ TDE-28-70 bieten laut Küppers durch ihre Einstellbarkeit hohe Flexibilität bei den unterschiedlichen Massen und Größen der Türen. So liegt die Energieaufnahme bei den empfohlenen Typen zwischen 75 Nm/ Hub und 190 Nm/Hub. Da das Schiebetürsystem von KOK über verschieden schwere Gegengewichte angetrieben wird, lassen sich diese ein- oder zweiseitig wirkenden Türdämpfer durch das Drehen der herausgezogenen Kolbenstange am Rändelkopf justieren. Die Anpassung der Dämpfung erfolgt vor Ort, je nach Container- und Schiebetürgröße, durch Einstellen der Dämpfung per Zahnregulierung auf die benötigten Kräfte. Diese Variabilität wird begünstigt durch verfügbare Hublängen von 50 mm bis 120 mm. Ein weiterer Vorteil: Durch die Einstellbarkeit der Türdämpfer von ACE muss KOK weniger Modelle vorrätig halten. Auch die Montageteams sparen damit Platz in den Fahrzeugen. Sie können auch bei unterschiedlich dimensionierten Umweltcontainern sicher sein, dass sie beim Zusammenbau für Aufprallmassen bis maximal 7.000 kg die richtigen Modelle dabei haben. (jv)

VERFASST VON

Robert Timmerberg M. A. Fachjournalist (DFJV) plus2 GmbH, Düsseldorf

ZITAT

„Wir waren sehr erfreut, dass ACE vorschlug, die Auslegung der passenden Komponenten vor Ort vorzunehmen.“ Wayne Benoit, KOK Milieuopslagsystemen B. V.

konstruktionspraxis 1 | 2024

Mechanik

Konstruktionsbauteile

METALLFEDERN

Federwerkstoffe richtig auswählen Den optimalen Werkstoff für den gewünschten Einsatzzweck einer Metallfeder auszuwählen, ist nicht immer einfach. Der Federnspezialist Gutekunst erklärt, welche Parameter bei der Auswahl eine wichtige Rolle spielen.

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Bild: G

Bereits bei der Wahl, welche Metallfeder für eine Federanwendung am besten geeignet ist, gibt es vieles zu beachten – auch den Werkstoff, aus dem sie gemacht ist.

ie Auswahl des Federwerkstoffs für eine Federanwendung hängt von verschiedenen Faktoren ab wie beispielsweise der Belastungsart, dem Umgebungsmedium, der Umgebungstemperatur, der benötigten elektrischen Leitfähigkeit, der erforderlichen Korrosionsbeständigkeit, der Hygieneanforderung, den dynamischen Belastungen und letztlich vom Preis. So ist etwa der Preis einer hochwertigen Titanlegierung (TiAI6V4) um das 130-fache höher als ein Standard-Federstahldraht nach DIN EN 12070-1. Federstahldraht besitzt im Vergleich zu anderen Stählen eine höhere Festigkeit und kann bis zu einer bestimmten Spannung (Elastizitätsgrenze Rp) verformt werden. Mit dieser Eigenschaft kehrt der Federstahldraht nach Entlastung wieder in die Ausgangsstellung zurück, ohne dabei dauerhaft verformt zu werden. Federstahldraht EN 10270-3 1.4310 hat zum Beispiel eine Zugfestigkeit von 1.250 bis 2.200 N/mm², verglichen mit 360 N/mm² beim Baustahl S235JR. Hierbei ist der maßgebliche Unterschied das Streckgrenzenverhältnis, d.h. das Verhältnis von Elastizitätsgrenze zu Zugfestigkeit des Werkstoffs, welches bei Federstählen normalerweise bei > 85 Prozent liegt. Federstahl muss ein großes elastisches und ausreichendes plastisches Formänderungsvermögen aufweisen; eine hohe Elastizitätsgrenze, Bruchdehnung und Brucheinschnürung besitzen und eine günstige Zeitstand- und Dauerschwingfestigkeit. Die Elastizität als Hauptmerkmal eines Federstahls wird beim Herstellungsprozess durch eine spezielle Legierung durch Zu-

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gabe von Silizium (Si), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Vanadium (V), Molybdän (Mo) oder Nickel (Ni) erreicht. Nachfolgend werden die wichtigsten Eigenschaften der gängigsten Federstahldrähte für die Herstellung von Druckfedern, Zugfeder, Schenkelfedern und Sicherungselementen bei Gutekunst Federn aufgeführt. Neben dem Standard-Federstahl EN 10270-1 SH und DH, dem dynamisch anspruchsvollen Ventilfederdraht VDSiCr (Oteva 70) und den korrosionsbeständigen Edelstahlsorten 1.4310, 1.4401 und 1.4568 werden hier auch die unmagnetische Federbronze CuSn6 und der Kupfer-Beryllium-Federstahls CuB2 beschrieben, außerdem die warmfesten Federstahlsorten Nimonic 90, Inconel X-750 und Hastelloy C4. Über den Preisfaktor (Preisbasis 1 = Standard-Federstahl 1.1200) wird zudem das Preisverhältnis der vorgestellten Federwerkstoffe aufgezeigt.

Standard-Federstahl DIN EN 10270-1-SH oder -DH / 1.1200 (Preisbasis 1) 1.1200 ist ein kohlenstoffbasierter Federstahl, der in korrosiven oder extremen Umgebungen nicht ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung eingesetzt werden kann. Der Federstahl EN 10270-1 wird häufig und gerne für statisch hochbeanspruchte Zug-, Druck- und Schenkelfedern mit geringen bis mittleren dynamischen Beanspruchungen ab einer Drahtstärke von 1,8 mm gewählt. Die Arbeitstemperatur sollte 80 °C nicht übersteigen. Die Dauerhaltbarkeit kann durch Kugelstrahlen gesteigert werden.

Konstruktionsbauteile

Anwendungsbereiche / Branchen: EN 100270-1 / 1.1200 eignet sich mit und ohne Oberflächenbehandlung für die gängigsten Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern und Drahtbiegeteile in nahezu allen Branchen.

Korrosionsbeständige Federstahlarten

Mechanik

DIN EN 10270-3 / 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2) (PF: 4) Der 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2) ist ein austenitischer Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl mit einer sehr guten Korrosionsbeständigkeit gegenüber nicht oxidierenden Säuren und chlorhaltigen Medien. Er eignet sich für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie sowie zum Teil in der Medizintechnik. Federstahl aus 1.4401 weist eine geringere Festigkeit auf als 1.4310 und 1.4568. Dafür ist die Korrosionsbeständigkeit deutlich höher, die Magnetisierbarkeit geringer. Anwendungsbereiche / Branchen: Der 1.4401 wird gerne in der Lebensmittel-, Textil- und Chemie-

DIN EN 10270-3 / 1.4310 (X10CrNi18-8) (Preisfaktor (PF): 2,5) Der 1.4310 (X10CrNi18-8) ist ein austenitischer Chrom-Nickel-Federstahl für korrosionsbeständige Federn mit mittlerer und hoher spezifischer Beanspruchung. Aufgrund seiner besonderen mechanischen Eigenschaften ist dieser Werkstoff der Klassiker unter den rostfreien Federstählen und wird häufig in der Fertigung korrosionsbeständiger Metallfedern verwendet. Da bei diesem rostfreien Federstahl 1.4310 durch die Kaltverformung eine leichte Magnetisierbarkeit entsteht, ist dieser Werkstoff nicht für völlig unmagnetische Federn geeignet. Anwendungsbereiche / Branchen: Der 1.4310 wird sehr häufig im Maschinenbau, der Automobilindustrie, Chemie und Petrochemie, Lebensmittelindustrie, Medizintechnik, Möbelindustrie, Antriebstechnik, Offshore-Industrie und für Elektronische Ausrüstungen verwendet. DIN EN 10270-3 / 1.4568 (X7CrNiAl17-7) (PF: 6) Der 1.4568 (X7CrNiAl17-7) Sonderfedern ist ein rostfreier ausscheinach Ihren Vorgaben dungshärtbarer Chrom-Nickel-Aluminium-legierter Federstahl. Der Federstahl 1.4568 besitzt sehr gute Langzeiteigenschaften und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bei einem minimalen Verzug nach der Wärmebehandlung. Im ausgehärteten Zustand verfügt der 1.4568 über hervorragende mechanische Eigenschaften bis 200 °C. Anwendungsbereiche / Lee Spring GmbH Branchen: Der 1.4568 wird Altenaer Straße 23 in der Luft- und Raumfahrtindustrie, dem Rennsport 58507 Lüdenscheid Deutschland sowie bei sonstigen hochfesten korrosionsbeständiTelefon: 0049 2351 985949-0 gen Anwendungen eingeFax: 0049 2351 985949-13 setzt.

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Mechanik

Konstruktionsbauteile

industrie, zum Teil in der Medizintechnik sowie im Umfeld von Ölen und Seifen eingesetzt.

Dynamisch hoch beanspruchter Ventilfederstahldraht DIN EN 10270-2 / VDSiCR (Oteva 70) (PF: 3) Der VDSiCr / Oteva 70 ist ein gehärteter Chrom-Silizium-legierter Federstahl für kaltgeformte und hoch dynamisch beanspruchte Federn. Der ölschlussvergütete Ventilfederstahl erreicht mit einer durch Kugelstrahlen verfestigten Oberfläche die besten Dauerhubfestigkeitswerte. Die Betriebstemperatur sollte jedoch 120 °C nicht übersteigen. Anwendungsbereiche / Branchen: Der VDSiCr wird für hoch dynamisch beanspruchte Federn wie z. B. für Ventilfedern und Kupplungsfedern in der Automobilindustrie und im Rennsport eingesetzt.

Unmagnetische und korrosionsbeständige Federstahltypen Die Kupferlegierungen CuSn6 und CuBe2 sind unmagnetisch und besitzen eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. DIN EN 12166 / CuSn6 / 2.1020 (CM452K) (PF: 4) Die Federbronze CuSn6 ist mit ca. 6 Prozent Zinnanteil die am häufigsten verwendete Kupferlegierung. Der Federstahl CuSn6 erhält seine Federeigenschaften durch die Kaltverformung. Die Festigkeitswerte und damit die Federkräfte sind wesentlich niedriger als bei den Standard-Federstahlsorten 10270-1-SH, -DH und 1.4310. Mit seiner sehr guten Korrosionsbeständigkeit und Lötbarkeit wird dieser Federstahl jedoch gerne für Steckverbinder, Kontaktstifte sowie bei Stanzbiegeteilen und Metallfedern eingesetzt, die eine gute elektrische Leitfähigkeit benötigen. Die Kupferlegierung CuSn6 kann im Gegensatz zu Messing auch in der Vakuumtechnik eingesetzt werden. Bei höherer mechanischer Belastung oder elektrischer Leitfähigkeit ist Kupfer-Beryllium (CuBe2) besser geeignet. Anwendungsbereiche / Branchen: Der CuSn6 wird häufig in der Elektro-, Papier-, Zellstoff-, Textil- und Chemieindustrie sowie im Schiff-, Maschinen- und Apparatebau eingesetzt. DIN EN 12166 / CuBe2 / 2.1247 (CW101C) (PF: 18) Der CuBe2 ist ein niedriglegierter Kupfer-BerylliumFederstahl mit einer höheren Festigkeit, einer hohen Leitfähigkeit und guten mechanischen Eigenschaften. Der Federstahl aus Kupferberyllium CuBe2 hat außerdem eine gute Kälteunempfindlichkeit und eignet sich so für extrem tiefe Temperaturen bis in die Nähe des absoluten Nullpunktes. Anwendungsbereiche / Branchen: Der CuBe2 wird gerne in der Elektro- und Ölindustrie, Luft- und Raumfahrt, Meerestechnik, im Rennsport, im Aluminium-Druckguss und im Formenbau eingesetzt.

Warmfeste Federstahlsorten mit sehr guter Korrosionsbeständigkeit Nickel-Basis-Legierungen haben eine sehr hohe Warmfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

32 konstruktionspraxis 1 | 2024

ek ut

Federstahldraht besitzt im Vergleich zu anderen Stählen eine höhere Festigkeit und kann bis zu einer bestimmten Spannung (Elastizitätsgrenze Rp) verformt werden.

Nimonic 90 / 2.4632 (NiCr20Co18Ti) (PF: 60) Der Federwerkstoff Nimonic 90 (NiCr20Co18Ti) ist eine Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung. Nimonic90-Federstahl hat eine sehr gute Zeitstand- und Warmfestigkeit sowie eine gute Beständigkeit gegenüber Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen. Dazu eignet sich dieser Federstahl für dynamische Hochtemperaturanwendungen. Anwendungsbereiche / Branchen: Nimonic 90 wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie, für Hochtemperaturfedern und bei thermischen Verfahren eingesetzt. Inconel X-750 / 2.4669 (NiCr15Fe7TiAl) (PF: 30) Der Federstahl Inconel X-750 (NiCr15Fe7TiAl) ist eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit Aluminium und Titanzusatz. Inconel-X750 hat eine hohe Zeitstand- und Warmfestigkeit bei hohen Temperaturen bis 600 °C. Er ist korrosions- und oxidationsbeständig, aber nicht so fest wie Nimonic 90. Da diese NickelChrom-Legierung praktisch kobaltfrei ist, wird sie oft in der Reaktortechnik verwendet. Anwendungsbereiche / Branchen: Inconel X-750 wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie, Reaktortechnik, Ölindustrie, bei Hochtemperaturfedern, Komponenten in Gasturbinen und thermischen Verfahren eingesetzt. Hastelloy C4 / 2.4610 (NiMo16Cr15Fe6W4) (PF: 41) Der Federstahl Hastelloy (NiMo16Cr15Fe6W4) ist eine Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung und erhält durch die Kombination von Chrom mit hohem Molybdängehalt eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen eine Vielzahl von chemischen Medien wie z. B verunreinigte, reduzierende Mineralsäuren, Chloride und organische sowie anorganische chlorid-verunreinigte Medien. Durch die besondere chemische Zusammensetzung von Hastelloy C4 hat die Legierung eine gute Gefügestabilität und eine hohe Beständigkeit gegenüber Sensibilisierung. Anwendungsbereiche / Branchen: Hastelloy C4 wird gerne für Federkomponenten bei anorganischen Chemikalien, in der Düngemittelindustrie, in Müllverbrennungsanlagen, in Chlorierungsanlagen und bei der Essigsäureproduktion eingesetzt.

Ergänzende Oberflächenbehandlungen Druckfedern, teilweise auch Zugfedern, Schenkelfedern und Drahtbiegeteile, erhalten zu den Federstahl-Eigenschaften durch eine nachträgliche Behandlung ihrer Oberflächen ergänzende Eigenschaften – sie werden je nach Anwendungsfall beispielsweise härter, leitfähiger, rost- oder wärmebeständiger. Gutekunst Federn bietet für seine Katalog- und individuellen Metallfedern neben klassischen Verfahren wie Kugelstrahlen, Glanzverzinken, Brünieren, Elektropolieren, Beizen, Phosphatieren, Passivieren, Verchromen, Vernickeln und Verzinken auch eine Vielzahl von speziellen Oberflächenbehandlungen. Dazu zählen: Dickschicht-Passivierungen, Pulverbeschichtungen, DeltaTone und Delta-Seal Korrosionsschutzsysteme, Glasperlenstrahlen, PTFE-Teflonbeschichtungen, Versilbern, Vergolden und Verkupfern. (jv)

Konstruktionsbauteile

FEDERNDE DRUCKSTÜCKE

Mit federnden Druckstücken aus Kunststoff, Stahl, Edelstahl, Keramik sowie verschiedenen Materialkombinationen deckt das Normteilewerk Robert Blohm ein vielfältiges Einsatzspektrum ab. So sind die Varianten aus Kunststoff nicht nur leicht und kostengünstig, sondern dank Korrosionsbeständigkeit auch sehr gut geeignet für den Außeneinsatz oder für Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit. Wirken größere Kräfte auf das Druckstück oder sind die Einsatzbedingungen rau und die Temperaturschwankungen groß, sind Produkte mit Hülse und/oder Kugel aus Stahl die Lösung. Federnde Druckstücke aus Edelstahl wiederum sind korrosions- und temperaturbeständig und dabei leichter als vergleichbare

Bild: Normteilewerk Robert Blohm GmbH

Varianten für alle Anforderungen

Mechanik

MEHRRICHTUNGS-FEDERKONTAKTE

Federkontakte mit neuen Höhenoptionen

Stahl-Varianten. Für Anwendungen, bei denen Temperatur- und Chemikalienresistenz gefragt ist, bietet Blohm robuste und verschleißarme federnde Druckstücke mit einer Kugel aus Keramik an.

Harwin kündigt vier neue Höhenoptionen für seine multidirektionalen Federkontakten an, das sich nun von 4 mm bis 10 mm erstreckt. Die kompakten Ausführungen S1921-46R und S1931-46R sind jeweils durch eine freie Höhe von 4 mm bzw. 5,50 mm gekennzeichnet, während die der größeren Modelle S1981-46R bei 8,50 mm und S199146R bei 10,00 mm liegt. Die Unterstützung eines multidirektionalen Betriebs ist interessant, weil die Ingenieure infolge der Nachfrage nach elektronischen Designs mit höherer Dichte mehr Flexibilität bei der Verbindung von Leiterplatten benötigen.

www.blohm-gmbh.de

www.harwin.com

WELLENFEDERN

Raumspar-Support für die Miniaturisierung

Bild: TFC/Smalley

Typisch für viele Bereiche der BaugruppenEntwicklung sind heute die fließenden Übergänge zwischen mechatronischen, elektromechanischen und feinwerktechnischen Aspekten. Zugleich besteht die Forderung nach immer kleineren Komponenten und Modulen. Welches beachtliche Optimierungspotenzial sich an dieser Stelle allein durch die Auswahl der richtigen C-Teile freisetzen lässt, veranschaulicht der Einsatz der Smalley-Wellenfedern aus dem ZulieferSortiment von TFC. Geht es etwa um die praktische Realisierung von Federwegen bei kinematische Baugruppen für Getriebe, Messgeräte, Roboter, Pumpen oder Regelsysteme, Vorspannungen oder Rückstellungen, können diese Flachdraht-Produkte eine maßgebliche Rolle bei der Bauraum-Optimierung spielen: Im Vergleich mit konven-

tionellen Runddrahtfedern beanspruchen Smalley-Wellenfedern bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum und einen etwas geringeren radialen Bauraum. Die Serienfertigung dieser Wellenfedern erfolgt in einem Verfahren, das als No-Tooling-Cost oder auch Circulair-Grain bezeichnet wird. Dies ist eine spezielle Variante der Kantenwindungstechnik, die Ingenieure des US-amerikanischen Herstellers Smalley entwickelt haben; mit ihr lassen sich sowohl ein- als auch mehrlagige Wellenfedern in vielen verschiedenen Durchmessern herstellen – auch mit Durchmessern von nur noch 4,0 mm. Sie können aus Federstahl und nichtrostenden Edelstählen bestehen, aus Superlegierungen sowie aus Kupferlegierungen, Phosphorbronze und Titan.

Diese Wellenfedern machen einen Großteil des C-Teile-Angebots von TFC aus, wobei das Standardsortiment des Zulieferunternehmens aktuell Durchmesser von 5,0 mm bis 400 mm abdeckt. Interessant sind speziell die Wellenfedern des Typs Crest-toCrest: Sie verfügen über durchgängig gewickelte Mehrfachwindungen und sind in zwei Varianten mit auslaufenden Enden oder 360°-geschlossen parallel verlegten Enden lieferbar. Mit ihnen lassen sich die größten Bauraum-Reduzierungen erreichen.

Hohe Vorspannkräfte realisierbar TFC bietet zudem Wellenfedern in einlagiger Ausführung mit Spalt oder überlappenden Enden an sowie die Wellenfedern vom Typ Nested, deren mehrfache Windungen durchgehend plan aufliegen. Die Federrate einer Nested-Wellenfeder steigt proportional zur Anzahl ihrer Windungen. Infolgedessen lassen sich damit sehr hohe Vorspannkräfte realisieren. Ebenfalls im Portfolio: die Runddraht-Wellenfeder des Typs Wavo mit Spalt sowie die lineare Wellenfeder, deren stabförmiges Federband je nach Einbaulage definierte Kräfte in axialer oder radialer Richtung aufnimmt. Da sich mit dem Circulair-Grain-Verfahren von Smalley alle Flachdraht-Wellenfedern wirtschaftlich fertigen lassen, lassen sich auch kleiner Stückzahlen recht kostengünstig fertigen – ideal für Anwendungen mit geringen Losgrößen eines Federtyps. Auf der Grundlage der hohen Flexibilität der Smalley-Technologie kann TFC auch kundenspezifische Sonderlösungen und Prototypen kurzfristig realisieren. www.tfcdeutschland.com

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Mechanik

Antriebstechnik

SPINDEL- UND PENDELROLLENLAGER

Technologisch hochwertig und wirtschaftlich

Bild: © Putra – stock.adobe.com / KI-generiert

Spindel- und Pendelrollenlager in der Premiumklasse waren bisher unerreichbar, sowohl bei ihrer Qualität als auch ihrem Preis. Findling bietet jetzt wirtschaftliche Alternativen an – ohne Abstriche bei der Qualität.

endelrollenlager und Spindellager gehören in Deutschland zu den anspruchsvollsten Anwendungen im Bereich Wälzlagertechnik“, erklärt Klaus Findling, Inhaber der Findling Wälzlager GmbH, Karlsruhe. „Aus diesem Grund war es bei diesen beiden Produktsortimenten bislang kaum möglich, neben dem Premiumsortiment auch alternative Lösungen auf technologisch höchstem Niveau anzubieten.“ Dies hat sich nun geändert. Ein deutlicher Sprung in der Fertigungstechnologie, beim Design und den Werkstoffen hat den Partnerwerken in enger Zusammenarbeit mit Findling den Weg in die Premium-Leistungsklasse geebnet. Darüber hinaus hat man bei Findling Wälzlager auf Basis der jahrzehntelangen Unternehmensexpertise die neuen Sortimente noch genauer auf die jeweilige Anwendung abgestimmt. Auf diese Weise wird dem Kunden die Performance genau dort zur Verfügung gestellt, wo er sie braucht, während gleichzeitig der Verzicht auf überflüssige Features die Kosten senkt. Aber was sind eigentlich genau die Besonderheiten dieser beiden Lagertypen? Und was sind die fertigungstechnischen Knackpunkte bei ihrer Herstellung?

Die Herausforderung bei Spindellagern Bei der Produktion von Spindellagern liegt die Schwierigkeit in erster Linie in der extrem hohen Präzision und der dafür notwendigen Fertigungstechnologie. Bisher

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Spindellager sind grundsätzlich in Richtung Geschwindigkeit optimiert. Sie müssen hohe Drehzahlen bei gleichzeitig extrem hoher Rundlaufgenauigkeit realisieren.

konnten Präzisionsklassen bis P4 problemlos und wirtschaftlich hergestellt werden. Sobald es aber in Richtung P4S, P2 oder gar P4S-K5 ging, wurde der Ausschuss zu groß. Dies hat sich nun nachhaltig verändert und die Herstellkosten verringern sich zusehends. Die Voraussetzung für diesen Wandel sind hochpräzise Werkzeugmaschinen, welche die Komponenten für die Spindellager mit geringsten Toleranzen fertigen, sowie komplett digitalisierte Prozesse, um eine 100-prozentige Qualitätsprüfung inklusive der Messwertaufnahme für jedes einzelne Lager zu realisieren. Diese Technologien sind nun weltweit verfügbar, auch in Asien. So ist während der Corona-Phase neben den Kernmärkten für die Wälzlagertechnik wie Japan und Europa ein weiterer starker Markt entstanden.

Wenn es auf Laufgenauigkeit ankommt Mit der Erweiterung des Sortimentes um Spindellager der Marke Abeg vergrößert Findling auch sein Abeg-Extreme-Portfolio und führt alle ultra-präzisen Wälzlagerprodukte unter dem Markenbegriff Xprecise in seinem Angebot zusammen. Xprecise steht für eine neue Gruppe im Spezialsortiment Abeg Extreme, bei der die Faktoren Laufgenauigkeit und Fertigungspräzision im Vordergrund stehen. Die weiterhin verfügbaren HighEnd-Produkte namhafter Markenhersteller laufen ausschließlich unter der Abeg-Leistungsklasse Premium. Spindellager sind grundsätzlich in Richtung Rundlaufgenauigkeit und Drehzahl optimiert. Wie gut ein Spindellager diesen Anforderungen entspricht, darüber gibt die Toleranzklasse Auskunft. Das Angebot bei Findling Wälzlager reicht von P5 in aufsteigender Qualitätsrichtung bis P4S-K5. Dabei werden die Klassen P4S, P2 und P4S-K5 dem Xprecise-Segment zugeordnet, während die Präzisionsklassen P4 und P5 im Standardsortiment der Abeg-Leistungsklassen Premium und Supra zu finden sind. „Damit ermöglichen wir unseren Kunden eine einfache Unterscheidung und Auswahl je nach Anwendungsanforderungen“, erklärt Klaus Findling. Im Rahmen der Xprecise-Serie für Spindellager stehen unterschiedliche Rohmaterialen zur Verfügung. Neben besonders hochreinem Wälzlagerstahl ist alternativ der Hochleistungsstahl Cronidur X30 verfügbar. Letzterer eignet sich unter anderem aufgrund seiner Randschicht-Nitrierung, seiner Korrosionsbeständigkeit und der hohen Reinheit für die Spindellagerfertigung.

Bei der Produktion der Spindellager-Käfige kommen im Wesentlichen vier verschiedene Materialien beziehungsweise Technologien zum Einsatz: Der „Klassiker“ ist ein Phenolharz-Käfig, der aus einem Vollprofil hochpräzise auf einer Drehmaschine gefertigt wird und somit eine hohe Rundlaufgenauigkeit und Präzision aufweist, aber entsprechend teuer ist. Alternativ kommen im Spritzgussverfahren hergestellte Polyamidkäfige mit 25 (PA66-25GF) oder 30 Prozent (PA46-30GF) Glasfaseranteil zur Anwendung. Darüber hinaus gibt es den Spezialwerkstoff PEEK (Polyetheretherketon) für High-End-Anwendungen mit hoher Lagertemperatur, der ebenfalls spanend bearbeitet wird. „Eines unserer Alleinstellungsmerkmale ist die Vielfalt der Käfige, die eine technisch wie wirtschaftliche Optimierung der Produktkonfiguration für unsere Kunden ermöglicht“, betont Klaus Findling. Auch Highspeed-Hybridspindellager (HS719; HS70) findet der Anwender bei Findling nun im Xprecise-Segment. Dabei hat der Kunde die Option, Keramikkugeln auch aus japanischer Fertigung zu wählen. Die Anforderungen für Pendelrollenlager könnten kaum unterschiedlicher sein, denn deren Einsatzbereich wird von hochbelasteten Anwendungen im Anlagenbau

Bild: Findling

Antriebstechnik Mechanik

„Eines unserer Alleinstellungsmerkmale ist die Vielfalt der Käfige, die eine technisch wie wirtschaftliche Optimierung der Produktkonfiguration für unsere Kunden ermöglicht“, erklärt Klaus Findling, Geschäftsführer von Findling Wälzlager.

dominiert. Hier sind nicht nur die Umgebungsbedingungen herausfordernd, sondern auch der erforderliche Fluchtungsfehlerausgleich bei hoher Belastung aber gleichzeitig geringeren Drehzahlen. Allerdings gibt es auch das andere Extrem: So stehen in der Lüftungstechnik und im Getriebebau vor allem hohe Drehzahlen im Mittelpunkt. Die neuen Pendelrollenlager-Sortimente bietet Findling konsequenterweise in zwei verschiedenen Designvarianten an, denn nur so können die Produkte technisch wie wirtschaftlich optimiert hergestellt werden. Unterschieden werden die Serien E1.XF (Xforce) oder E.XS (Xspeed), je nachdem, ob das Pendelrollenlager in Richtung Tragkraft oder Drehzahl optimiert ist. Das E im Produktnamen verweist wiederum auf das für hohe Tragzahlen verstärkte E-Design mit mehr und größeren Wälzkörpern. Diese verstärkte Ausführung setzt einen Blechkäfig voraus, der mittels spezieller Werkzeuge gestanzt und gepresst werden muss. Das erfordert wiederum eine sehr hohe Ausbringungsmenge, die Produktion ist also Stückzahl-orientiert. „Diese Stückzahlen konnten bisher nur von Premiumherstellern erreicht werden, doch dies hat sich nun geändert“, schildert Klaus Findling seine Erfahrungen. „Mit unserer verstärkten E-Ausführung bieten wir auf deutlich günstigerem Preisniveau neue Optionen für die Wälzlagerbeschaffung.“ (ud)

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Mechanik

Antriebstechnik

WERKZEUGMASCHINEN

Zylinderrollenlager mit integriertem Messsystem

Bild: Unitec/Rodriguez GmbH

Rodriguez hat die RTB-Axial-Radial-Zylinderrollenlager vom Typ ABS überarbeitet. Ein integriertes Messsystem erfasst die Achsposition.

Die überarbeiteten ABS-Lager mit integriertem Absolutwertgeber sind jetzt präziser und leistungsfähiger.

TB-Lager (Rotary Table Bearings) werden eingesetzt, wenn in einer Anwendung starke Belastung und hohe Anforderungen an Präzision zusammenkommen. Sie werden auch als bidirektionale AxialRadial-Zylinderrollenlager bezeichnet. „Die Wahl des passenden RTB-Lagers für eine bestimmte Werkzeugmaschinenanwendung kann entscheidend sein, um Produktionsprozesse und Maschinenperformances zu optimieren, und gleichzeitig zu einer Reduzierung der Gesamtkosten beitragen“, so Ulrich Schroth, Leiter des Geschäftsbereichs Value Added Products (VAP) beim Lagerhersteller Rodriguez. RTB-Axial-Radial-Zylinderrollenlager werden unter anderem für Dreh- und Positioniereinheiten von Werkzeugtischen benutzt oder auch in Fräsköpfen.

36 konstruktionspraxis 1 | 2024

Vorgespannte RTB-Lager können sowohl Radiallasten als auch bidirektionale Axiallasten und Kippmomente unter Beibehaltung der Vorspannungseigenschaften aufnehmen. Die Vorspannung sorgt dafür, dass die Lager geräuscharm laufen und nur geringe Schwingungs- und Wärmewerte erzeugen. Dafür werden die Rollen bei der Montage so kalibriert, dass beim Anziehen des Bauteils zwischen Rollen und Laufbahnen eine Spannung entsteht, die für die Steifigkeit und Laufgenauigkeit des Lagers sorgt.

Woraus besteht ein RTB-Lager? Ein RTB-Lager kann zum Beispiel aus einem geschmiedeten, L-förmigen Innenring, einem Außenring, zwei

Antriebstechnik Mechanik

Axialrollenlagern, einem Zylinderrollenlager und einer Axialscheibe bestehen. Dies ist bei Rodriguez die Standardausführung der RTB-Lager, wobei Präzisionslager bis Toleranzklasse P4 verwendet werden, also Hochgenauigkeitslager. Rodriguez bezieht seine RTB-Lager vom Hersteller Unitec, der auf Präzisionslager für Werkzeugmaschinen und andere industrielle Anwendungen spezialisiert ist.

Viele Lagerhersteller haben unterschiedliche Axial-Radial-Zylinderrollenlager im Sortiment. Bei Rodriguez gehören zu den Präzisions-RTB-Lagern: RTB-Standard für verschiedenste Anwendungen, RTB-HSA für Anwendungen mit geringem Reibmoment und hohen Drehzahlen sowie RTB-ABS mit absolutem Messsystem und RTB-AMS mit induktivem Messsystem für den Betrieb unter extremen Bedingungen wie hohen Lasten, Vibrationen oder schmutzigen Umgebungen. Dank der induktiven Messmethode sind diese Lager robust, temperaturstabil und einfach zu installieren. Das System ist speziell für den Einsatz in Torque-getriebenen Rundtischen geeignet und modular aufgebaut, sodass es alle Anforderungen an Auflösung und Präzision erfüllt.

Was können die neuen RTB-Lager? Innerhalb der RTB-Baureihe hat Rodriguez den Typ ABS zuletzt überarbeitet und die technischen Eigenschaften der Wälzlager deutlich verbessert. Die neuen RTB-ABSLager sind in verschiedenen Größen mit Innendurchmessern von 150 mm bis 580 mm Bohrung erhältlich. Sie zeichnen sich durch eine kompakte Bauweise aus: Das Lager hat eine integrierte Messeinheit, was Anwendern die Installation externer Positionssensoren erspart. Sie sind so konstruiert, dass sich das Messsystem bei der Montage automatisch richtig positioniert und der Abtastkopf nicht mehr nachjustiert werden muss. Das Design lässt in der Mitte der Drehachse Raum für zusätzliche Werkzeuge oder auch Pneumatik-, Kühlmitteloder Signalleitungen.

So funktioniert das integrierte Messsystem Das Herzstück der RTB-ABS-Lager bildet das integrierte Messsystem, das mit numerischen Steuerungen harmoniert. Es besteht aus einer ringförmigen Präzisionsskala, die als Maßbandring auf dem Außendurchmesser der Axialscheibe angebracht ist. Auf dem Außenring ist ein Abtastkopf positioniert – oder nach erforderlicher Genauigkeit auch zwei – und auf die Skala ausgerichtet. Er erkennt den Drehwinkel des Skalenrasters. Die eingebaute Signalauswerte-Elektronik erzeugt daraufhin ein Ausgangssignal für die CNC-Steuerung der Werkzeugmaschine. Die genaue und konstante Echtzeit-Messung der Achsenposition bietet Vorteile gegenüber anderen Messverfahren. Da die absolute Messung direkt an der Drehachse erfolgt, werden mechanische Fehler und Störungen vermieden. Auch Verunreinigungen, Vibrationen oder Magnetfelder haben keinen Einfluss auf die Ermittlung des Positionswertes. Damit sind die RTB-ABS-Lager für den Betrieb unter extremen Bedingungen geeignet, wie sie für Werkzeugmaschinen typisch sind: hohe Drehzahlen, Schwingungen oder schmutzige Umgebungen.

Bild: Rodriguez GmbH

Welche Typen von RTB-Lagern gibt es?

Das Sortiment von Rodriguez umfasst unterschiedliche Präzisionslager und Großwälzlager.

Der Absolutwertgeber sorgt auch dafür, dass enge Toleranzen eingehalten und damit äußerst präzise Teile hergestellt werden. Auf diese Weise ist ein insgesamt stabiler Produktionsprozess gewährleistet.

Dynamik und Schnittstellen der RTB-Lager Die neuen Lager sind leistungsfähiger und steifer. Erreicht wurde dies unter anderem durch die Weiterentwicklung der Software und das verbesserte Zusammenwirken von Mechanik und Elektronik. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit und einer hohen Auflösung von bis zu 26 Bit wird die Bewegung besser kontrolliert und gesteuert. Es sind Treiber für die Schnittstellen Heidenhain Endat 2.2, Siemens Drive CLiQ, Fanuc αi, Mitsubishi, BiSS/C, SSI + 1Vpp verfügbar. Die integrierten Sensoren liefern aber nicht nur Informationen über die Drehachsenposition, sondern vertiefen auch die Überwachung und Erfassung von Echtzeit-Leistungsdaten des Getriebesystems. Dadurch helfen sie, Stillstände zu vermeiden und Ausfälle zu verringern. Mit den Sensoren lässt sich der Systemzustand besser beurteilen und die präventive Wartung zielgenau planen. Der Einsatz eines RTB-ABS-Lagers kann folglich dazu beitragen, Produktionsprozesse in der Werkzeugmaschinenindustrie zu verbessern, Zeit zu sparen und die TCO zu reduzieren. (dm)

ZITAT

„Die Wahl des passenden RTB-Lagers für eine bestimmte Werkzeugmaschinenanwendung kann entscheidend sein.“ Ulrich Schroth, Rodriguez.

konstruktionspraxis 1 | 2024

Mechanik

Antriebstechnik

KOMPLETTPAKETE

Schneller automatisieren

mit Mechatronik-Sets

SEW-Eurodrive und Rollon haben zusammen mechatronische Komplettpakete für die Automation von Handlingaufgaben entwickelt, beispielsweise für die Logistik und Verpackungsindustrie.

um Aufbau von Mehrachsportalen müssen Anwender mechanische Systeme mit anderen Anlagenkomponenten wie Antriebstechnologie und Steuerungssoftware zusammenführen. Das ist in der Regel sehr aufwendig und kostet viel Zeit, denn unterschiedliche Gewerke wie Mechanik, Elektrik und Steuerungstechnik sind involviert und müssen aufeinander abgestimmt werden. Abhilfe schaffen die neuen vorkonfigurierten Komponentensets von Rollon und SEW-Eurodrive. Die mechatronischen Komplettpakete ermöglichen laut den Herstellern eine Zeitersparnis von circa 30 Prozent im Engineering.

Die Idee: Automation einfacher machen Andreas Kaiser, Senior-Salesmanager Actuator-Business bei der Rollon GmbH, erläutert: „Gemeinsam haben wir

ein Baukastensystem entwickelt, bei dem alle mechanischen und elektrischen/elektronischen Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sind und von zwei starken Partnern geliefert werden. Das erleichtert Konstrukteuren die Arbeit und spart ihnen Zeit bei Projektierung, Engineering, Montage und Inbetriebnahme.“ Heiko Weissgerber, Group-Manager Market-SolutionsMachines 2 bei SEW-Eurodrive, ergänzt: „Die Komplexität der Maschinen nimmt zu, getrieben durch Variantenvielfalt, kürzere Produktzyklen, Nachhaltigkeitsaspekte und nicht zuletzt durch Knappheit in diversen Lieferketten. Um unseren Kunden möglichst viel Zeit bei der Auslegung, Inbetriebnahme und Programmierung zu sparen, setzen wir alles daran, die Komplexität aus unseren Produkten zu nehmen. Die Zusammenarbeit mit Partnern wie Rollon hilft uns, die Schnittstellen so klein und effizient wie möglich zu halten.“

Bild: © Andrey Popov - stock.adobe.com

Mit den Komplettpaketen nehmen Anwender bei der Automation von Handlingsaufgaben eine Abkürzung.

38 konstruktionspraxis 1 | 2024

Antriebstechnik Mechanik

Rollon ist ein Spezialist für Lineartechnik; SEW-Eurodrive stellt Antriebs- und Automatisierungstechnik her.

Die vorkonfigurierten Komponentensets kombinieren die Mechanik mit den sogenannten Startersets von SEWEurodrive, bestehend aus Antriebstechnik, Antriebselektrik sowie Steuerungstechnik inklusive Software. Das Ergebnis ist eine wirtschaftliche Plug-and-Play-Lösung für Automationsaufgaben mit einfachen bis mittleren Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit. Auf Basis von häufig vorkommenden Anwendungen wurden drei typische Dreiachsportale für zu bewegende Massen von 15 Kilogramm, 50 Kilogramm oder 110 Kilogramm zusammengestellt. Die verschiedenen Portale bestehen aus Linearachsen, Energieketten, Getriebe, Motor, Regler und Kabeln. Darin enthalten ist auch das Zubehör, zum Beispiel eine Gelenkwelle, Sensorhalter und Schaltwinkel, Getriebemontagekits und Befestigungsmaterialien (Spannpratzen, Montagewinkel etc.) für die verschiedenen Achsen. Dabei ist Rollon für die Auslegung der Achsen verantwortlich. SEW-Eurodrive liefert Automationspakete (Startersets), die auf die jeweilige Mechaniklösung optimiert wurden – vom Getriebeabtrieb bis zur Steuerung und der benötigten Software.

Was hat die Konstruktionsabteilung davon? In dem Baukastensystem sind die mechanischen und elektromechanischen/elektronischen Pakete aufeinander abgestimmt. Konstrukteurinnen und Konstrukteure können sich darauf verlassen, dass die Bestandteile zusammenpassen. Damit ist eine schnelle Inbetriebnahme ohne Überraschungen gewährleistet. Anwender sparen zudem Zeit in der Projektierung und im Engineering.

Wie flexibel sind die Sets? Die zahnriemenangetriebenen Systeme sind in Leistung sowie Ausstattung skalierbar und werden hinsichtlich Dynamik, Wirtschaftlichkeit, Genauigkeit und Traglast individuell auf die applikationsspezifischen Anforderungen angepasst. Dafür greifen die beiden Anbieter auf einen Baukasten an modularer Linear- und Antriebstechnik zurück. „Die Systeme sind von beiden Seiten abgestimmt und können auf unterschiedliche Einflussgrößen optimiert werden, beispielsweise auf Arbeitsraum, Performance versus Preisgefüge oder Einsatzbereiche“, erläutert Heiko Weissgerber.

Welche Komponenten sind enthalten? Die Anbieter kombinieren dabei die ZahnriemenachsenSerien E-Smart (X-Achse) und R-Smart (Y-Achse) im Zusammenspiel mit der Modline-Serie ZCH als Z-Achse. Alle Achsen können gleichzeitig bewegt werden. Bei der Modline ZCH handelt es sich um biegesteife Systeme, die speziell für vertikale Bewegungen bei Gantry-Bauweise entwickelt wurden. Sie verfügen über selbsttragende Aluminium-Strangpressprofile und zeichnen sich durch hohe Verfahrgeschwindigkeiten, geringe Geräuschentwicklung sowie einen niedrigen Verschleiß aus. Darüber hinaus garantiert das kugelumlaufgeführte Doppel-

Bild: Rollon

Welche Leistung bieten diese Systeme?

schienensystem mit vier Führungswagen eine hohe Steifigkeit und Tragfähigkeit. Die Stärke des Smart-Systems liegt in seiner einfachen, aber effektiven Konstruktion. Dank ihrer Leistungsfähigkeit und ihres Preis-Leistungs-Verhältnisses haben sich die zahnriemenbetriebenen Achsen bereits in vielen Fällen als Basis für individuelle Mehrachssysteme bewährt. Die Linearachsen der E-Smart basieren auf selbsttragenden, eloxierten Aluminium-Strangpressprofilen und ermöglichen hohe Verfahrgeschwindigkeiten und Tragzahlen bei niedrigem Verschleiß. Die R-Smart-Achse hat durch ihr rechteckiges Profil eine hohe Eigensteifigkeit und somit eine geringe Durchbiegung, was insgesamt zu höheren Genauigkeiten führt. Die Baureihe ist grundsätzlich besonders für Anwendungen mit hohen Tragzahlen geeignet, bei denen der Laufwagen starken Kräften ausgesetzt ist.

Die vorkonfigurierten Komponentensets sollen Anwendern Zeit und Geld im Engineering sparen.

Interessant für: Logistik und Verpackung „In unserer täglichen Arbeit erleben wir immer wieder, wie sich Mehrachs-Projekte durch Abstimmungsprobleme zwischen den Bereichen Mechanik, Elektrik und Steuerungstechnik verzögern können. Dabei ist eine separate Auslegung gar nicht für alle Anwendungen notwendig. Vor allem allgemeine Automationsaufgaben, die einfache bis mittlere Anforderungen an Dynamik und Genauigkeit stellen, kommen in der Regel gut mit Standardkonfigurationen zurecht. Genau für solche Anwendungen haben wir die vorkonfigurierten Komponentensets entwickelt“, argumentiert Andreas Kaiser und betont: „Bei der Auslegung müssen Konstrukteure dennoch keine Kompromisse eingehen. Dank Baukastensystem können die Komplettsysteme spezifisch auf die kundenindividuellen Applikationsanforderungen ausgelegt werden.“ Zielanwendungen sind Aufgabenstellungen im End-of-Line Packaging sowie Automationsprozesse in der Intralogistik, im allgemeinen Pick-and-Place-Bereich und bei der Maschinenbeladung.

Angebot soll erweitert werden Aktuell sind die vorkonfigurierten Dreiachsportale in drei Varianten verfügbar. Zukünftig soll das Portfolio weiter ausgebaut werden, Komplettsysteme für größere Handlingmassen sind in Planung. (dm) konstruktionspraxis 1 | 2024

Mechanik

Antriebstechnik

DRAHTWÄLZLAGER

Wickeltechnologie für

das ultimative E-Auto

Mit Stator-Wickelmaschinen von Schaeffler Elmotec Statomat werden Motoren für E-Autos der Luxusklasse gefertigt. Sie nutzen eine innovative Wickeltechnologie mit Drehverbindungen von Franke. VERFASST VON

Christoph Robisch Freier Fachjournalist

ie Spitzenklasse der elektrisch angetriebenen Autos stellt an die Motoren maximale Ansprüche: Gefordert wird das Beste vom Besten hinsichtlich Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit. Wer einen sechsstelligen Betrag für ein E-Auto bezahlt, möchte sehr schnell und dynamisch fahren können und mit einer Ladung sehr weit kommen.

In seinen Wickelmaschinen für Super-E-Auto-Motoren nutzt Schaeffler Elmotec Statomat die Technik der Flachdraht-Wellenwicklung.

40 konstruktionspraxis 1 | 2024

Wie baut man einen Motor, der nicht viel größer als ein Getränkekasten ist und über 600 PS liefert – für ein Auto mit über 1.000 PS Systemleistung? Schaeffler Elmotec Statomat trägt wesentlich dazu bei, diese Aufgabe zu lösen. Das deutsche Unternehmen mit Sitz in Karben bei Frankfurt am Main, seit 2019 unter dem Dach der Schaeffler-Gruppe, ist weltweit führend bei Wickel-

Antriebstechnik

Mechanik

Bild: Franke

ATE Antriebstechnik und Entwicklungs GmbH & Co. KG

maschinen für Statoren – nicht nur für den AutomotiveMarkt sondern auch für Industrie, Haustechnik und Hausgeräte.

Franke Kundenberater Michael Bärstecher (l.) mit Dominik Knopp, Projektleiter bei Schaeffler Elmotec Statomat.

Führend bei der Flachdraht-Wellenwicklung In seinen Wickelmaschinen für Super-ElektroautoMotoren nutzt Schaeffler Elmotec Statomat die Technik der Flachdraht-Wellenwicklung. Der Maschinenbauer ist ein Pionier und Innovationstreiber bei dieser Technologie. Verglichen mit dem herkömmlichen Hairpin-Verfahren ist die Anzahl der Schweißpunkte bei der Flachdraht-Wellenwicklung enorm reduziert, denn der Draht wird hier zu einer kontinuierlich gewickelten Matte verarbeitet. Daraus resultieren mehr Motorleistung wegen der kompakten Wicklungen sowie geringere elektrische Verluste wegen der reduzierten Schweißpunkte. Zudem sind auf diese Weise gefertigte E-Motoren zuverlässiger, denn die Schweißpunkte gehören zu den häufigsten Ausfallquellen.

Kundenspezifische Elektromotoren und Motorkomponenten 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.

Individuelle Drehverbindungen Um die Statoren zu wickeln, müssen die flachen Kupferdrähte synchron zueinander in mehreren Achsen geführt werden. Es versteht sich von selbst, dass die Drähte dabei nicht beschädigt werden dürfen. Für diese Aufgabe nutzt Schaeffler Elmotec Statomat in einer Wickelmaschine zwölf Drehverbindungen von Franke – in neun verschiedenen Ausführungen. In den Drehverbindungen sitzen die von Franke bekannten Drahtwälzlager. Die zwölf Drehverbindungen liegen in einer Flucht und werden linear zueinander verfahren. „Weil wir die Drehverbindungen als komplette Komponenten von Franke erhalten, vermeiden wir Summenfehler bei den Toleranzen“, erläutert Dominik Knopp, Projektleiter bei Schaeff-

Höchste Leistungs- und Drehmomentdichte Höchste Drehzahlen Höchsteffizient

ZITAT

„Wir Konstrukteure hatten so einen großen Spielraum, die Anlage genau nach unseren Entwicklungszielen auszulegen.“ Kai-Uwe Pahl, Konstrukteur Schaeffler Elmotec Statomat

konstruktionspraxis 1 | 2024

Antriebstechnik

Bild: Franke

Mechanik

Bild: Franke

Dominik Knopp und Michael Bärstecher haben sich mit Leidenschaft dafür eingesetzt, die ultimativen E-Motoren mit auf den Weg zu bringen.

Franke fertigt die das Drahtwälzlager umschließende Konstruktion aus Aluminium und liefert die komplette rechteckige Komponente.

ler Elmotec Statomat. Franke hilft so mit, die engen Toleranz-Vorgaben einzuhalten. Die Drahtwälzlager-Technologie von Franke erlaubt es, das Wälzlager und die umschließende Konstruktion sehr frei zu gestalten und zum Beispiel die Lager-Durchmesser individuell zu bestimmen. „Wir Konstrukteure hatten so einen großen Spielraum, die Anlage genau nach unseren Entwicklungszielen auszulegen“, lobt Konstrukteur Kai-Uwe Pahl. Ein weiterer Vorteil der Franke-Drahtwälzlager ist deren Kompaktheit und große Mittenfreiheit. „Mit den Franke-Drehverbindungen war es möglich, genügend Raum zum Wickeln zu gewährleisten, ohne dadurch die Dimensionen der gesamten Maschine zu sprengen. Wichtig ist hier auch der Gewichtsaspekt: Durch den Werkstoff Aluminium bei den Lagergehäusen reduzieren wir die bewegte Masse, was wiederum der Präzision zugutekommt“, führt Kai-Uwe Pahl aus.

Bild: Franke

Regelmäßige offene Abstimmungen

Schaeffler Elmotec Statomat nutzt neun verschiedene Typen von Franke-Drehverbindungen mit Lagerdurchmessern bis 900 mm.

Um die Drehverbindungen optimal an die Anforderungen anzupassen und neuen Erkenntnissen im Entwicklungsprozess Rechnung zu tragen, war eine enge Abstimmung zwischen Schaeffler Elmotec Statomat und Franke notwendig. „Wir haben uns regelmäßig zum Stand der Dinge besprochen und alle relevanten Akteure waren dabei“, sagt die kaufmännische Franke-Beraterin Heike Faustmann. Dabei sei sehr offen und transparent über alle Aufgaben und Herausforderungen gesprochen worden. Die offene Kommunikation habe geholfen, gegenseitiges Vertrauen und Verständnis aufzubauen.

Bild: Franke

Schnelle und flexible Reaktionen

Gutes gegenseitiges Verständnis – die Projektbeteiligten bei Schaeffler Elmotec Statomat und bei Franke stimmten sich regelmäßig miteinander ab.

42 konstruktionspraxis 1 | 2024

Franke-Kundenbetreuer und erster Kundenkontakt Michael Bärstecher weist darauf hin, dass bei diesem anspruchsvollen Projekt das volle Leistungsvermögen von Franke gefordert war. Umso zufriedener sind die am Projekt beteiligten Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen, die Aufgabe zur Zufriedenheit des Kunden gemeistert zu haben. Dominik Knopp von Schaeffler Elmotec Statomat bestätigt: „Wir haben für alle Themen direkte Ansprechpartner bei Franke. Auf unsere Wünsche und Fragen haben wir immer schnell fundierte Antworten bekommen. Auch bei kurzfristigen Änderungen im Projektverlauf war Franke ein verständnisvoller Partner und hat schnell und flexibel darauf reagiert.“ (häu, dm)

Mechanik

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Der Fitmacher für die Kunststoffwahl

Bild: Findling Wälzlager/Leigh Prather – stock.adobe.com

Für kalte Temperaturen Findling Wälzlager erweitert die Temperatur-Grenzen seines Xtemp-Sortiments. Ab sofort stehen Anwendern Wälzlagerlösungen zur Verfügung, die sich für Temperaturen bis –70 °C eignen. Diese werden individuell entwickelt und auf die jeweilige Applikation abgestimmt. Die Anforderungen an Wälzlager in extrem kalten Umgebungen erfordern spezielle WälzlagerWerkstoffe, Dichtungen und Schmiermittel. Findling setzt dabei ein Fett ein, das die Anforderungen der Lebensmittelindustrie erfüllt. www.findling.com

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Kunststoffe auswählen 1. Auflage 2017, 261 Seiten ISBN 978-3-8343-3370-4 49,80 €

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Chemikalienbeständig

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Bild: igus GmbH

Aufbereitete Angüsse und Fehlteile aus der Spritzgussproduktion verwendet Igus als Rohstoff für die Gleitlagerserie Iglidur Eco. Diese Serie hat das Unternehmen nun um die Gleitlager Iglidur Eco P210 erweitert, die auf der Motek vorgestellt wurden. Sie eignen sich für Maschinen, die regelmäßig mit Chemikalien in Berührung kommen – von Rührwerken und Labormühlen über Filtrationseinrichtungen bis hin zu Autowaschanlagen. Die maximal empfohlene Flächenpressung beträgt bei Raumtemperatur 50 MPa. Das entspricht einem Druck von 5.000 kg/cm2.

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www.igus.de

DISTANZKUPPLUNG

Bild: Jakob Antriebstechnik

Hier vibriert nichts Jakob hat neu die Distanzkupplung EKHZ auf den Markt gebracht. Sie basiert auf den Elastomerkupplungen der Reihe EKH und ist für Anwendungen mit mittleren Betriebsdrehzahlen ausgelegt. Sie deckt ein Drehmoment-Spektrum von 20 bis 1.600 Nm ab und ermöglicht maximale Drehzahlen von 3.500 min-1 bei einer minimalen Länge von 50 cm. Die Kupplung eignet sich für Wellendurchmesser von 8 bis 100 mm. In der Regel beträgt die maximale verfügbare Länge der Distanzkupplung bis zu drei Meter. Die neue Baureihe bietet anpassbare Vibrationsdämpfung. www.jakobantriebstechnik.de

konstruktionspraxis 1 | 2024

Produktkatalog Catalogue

Mechanik

Antriebstechnik

REIBSCHLÜSSIGE SICHERHEITSKUPPLUNGEN

KBK Antriebstechnik bietet neben mechanischen und magnetischen Sicherheitskupplungen jetzt auch eine reibschlüssige Variante an. Die Rutschkupplungen lassen sich einfach in die Anwendung integrieren und werden in den Baureihen KRDA und KRDB produziert. Die Ausführungen der KRDAReihe gibt es für Wellendurchmesser von 3,7 MM bis 120 MM und Drehzahlen von 1.300 min-1 bis 10.000 min-1. Bei diesem Kupplungstyp kann das Überlastmoment sehr präzise eingestellt werden: Je nach Anzahl der Tellerfedern sind Werte zwischen 0,5 Nm bis 5 Nm und 1.800 Nm bis 6.800 Nm wählbar. Die Einstellung des Auslösemoments erfolgt über Teilstriche und einen Stellring mit Schrauben. Die reibschlüssigen

Bild: KBK

Drehmomentübertragung selbst bei Überlast Überlastkupplungen der Baureihe KRDB lassen sich je nach Ausführung auf Wellen mit Durchmessern von 3,7 mm bis 65 mm montieren. Sicherheitskupplungen dieser Serie sind für Drehzahlen zwischen 1.200 min-1 und 10.000 min-1 ausgelegt und können auf Überlastmomente von 0,5 – 5 Nm bis 230 – 1.360 Nm eingestellt werden. Dazu wird einfach ein Sicherungsblech umgebogen, das sich hinter einer Sechskantmutter befindet und das gewünschte Auslösemoment fixiert. Anders als magnetische oder mechanische Varianten unterbrechen die reibschlüssigen Sicherheitskupplungen das Drehmoment bei einem Überlastvorgang nicht komplett. www.kbk-antriebstechnik.de

METALLBALGKUPPLUNG

Bild: Jakob Antriebstechnik

Niedrigere Massenträgheitsmomente durch kürzere Metallbalgkupplung Im Sortiment des Kupplungsherstellers Jakob gibt es die Metallbalgkupplung der Reihe KP mit vierwelligem Balg und zwei radialen Klemmnaben als neue Version mit kurzer Baulänge. Diese eignet sich laut Hersteller besonders für Anwendungen mit minimalen Wellenabständen und begrenzten Einbauverhältnissen. Der mehrlagige, aus zertifiziertem Edelstahl bestehende Metallbalg besitzt eine hohe Verdrehsteifigkeit und den Ausgleich von axialen, radialen und lateralen Wellenversätzen. Durch die verkürzte Bauweise und die dadurch entstehende Gewichtseinsparung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen, zum Beispiel niedrigere Massenträgheitsmomente. Die Klemmnabe besteht aus hochfestem Aluminium, was für

ein geringes Massenträgheitsmoment sorgt. Die Naben sind ausgestattet mit dem servicefreundlichen Easy-Clamp-System. Es soll ein einfaches, mit genügend Passungsspiel versehenes Aufschieben garantieren. Eine einzige, radial leicht zugängliche Schraube pro Nabe sorgt für die zur Drehmomentübertragung notwendige Vorspannkraft. Durch diese einfache, aber zuverlässige Verbindung lassen sich die Kupplungen auch bei schwierigen Einbauverhältnissen mit wenigen Handgriffen montieren. Die Baureihe KP ist für Nenndrehmomente von 25 Nm bis 900 Nm erhältlich, wobei sie Bohrungsdurchmesser von 10 mm bis 75 mm aufweist. www.jakobantriebstechnik.de

WENDELKUPPLUNGEN

Ringspann erweitert sein Produktportfolio um mehre kompakte Wendelkupplungen. Damit bietet das Unternehmen den Konstrukteurinnen und Konstrukteuren der Antriebstechnik eine kompakte und verschleißfreie Lösung zur spielfreien und winkelsynchronen Verbindung von und an Abund Antriebswellen. Bei den Kupplungen der Baureihe RBC handelt es sich um Wellenverbindungen, die aus einem Stück aus rostfreiem Stahl oder Aluminium gefertigt werden. Prägend für ihr Design ist ein zylindrischer Grundkörper, in den eine oder mehrere helixförmig verlaufende Nute – die Wendeln – eingearbeitet sind. Diese spiralartige Formgebung verleiht der Kupplung einen oder mehrere flexible Bereiche mit

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Bild: RINGSPANN

Antriebswellen kompakt und verschleißfrei verbinden exakt berechenbarer Elastizität. Die Herstellung aus einem Stück ermöglicht zudem die Integration mehrerer Funktionen und Eigenschaften in einem einzigen, platzsparenden Maschinenelement. Die Einwendel-Kupplungen übertragen in der Alu-Ausführung Drehmomente von 4,9 Nm und in der Stahl-Variante 8,9 Nm. Sie sind ausgelegt für die Montage auf Wellen, die mit Drehzahlen von bis zu 10.000 min-1 rotieren. Die Doppelwendel-Kupplungen verfügen über höhere Drehmoment-Kapazitäten von 12 Nm (Alu) und 23,5 Nm (Stahl). Sie eignen sich vorrangig für etwas langsamer laufende Wellen mit Drehzahlen von bis zu 3.600 min-1. www.ringspann.com

Antriebstechnik Mechanik

T-WINKELGETRIEBE

PLANETENGETRIEBE

Gezielter Einsatz in Delta-Robotern

Gerade in engen und begrenzten Bauräumen ist eine geradlinige Drehbewegung oft nicht möglich. Oft müssen Drehmomente und Drehbewegungen über Ecken oder um Hindernisse herum übertragen oder die Richtung einer Drehbewegung geändert werden. „Genau hier spielen unsere Ket-BeeT-Winkelgetriebe ihre Vorteile aus“, erklärt Odin Jäger, Geschäftsführer von Ketterer Antriebe. Die T-Winkelgetrieben zeichnen sich durch kompaktes Design bei hohem Drehmoment, die robuste Bauweise und die leichtgängige Kraftübertragung aus. Es sind insgesamt acht unterschiedliche Baugrößen mit Schenkellängen von 32 mm bis 60 mm im Standardprogramm erhältlich. Die TWinkelgetriebe bieten eine 1:1-Übersetzung und ermöglichen die Kraftübertragung in einem Temperaturbereich von –20 °C bis 60 °C. Sie sind nicht nur wartungsfrei, sondern auch geräuschreduziert. Eine Schraubbefestigung dient der unkomplizierten Montage.

Neugart stellt mit dem NDF ein Getriebe speziell für den Antrieb von Delta-Roboter-Armen vor. Delta-Roboter sind besonders dynamisch und werden hauptsächlich für sogenannte Pick&Place-Aufgaben eingesetzt, zum Beispiel in automatisierten Verpackungslinien. Die Roboter bewegen sich schnell und präzise. Daraus ergeben sich charakteristische Anforderungen an die Servomotoren der Hauptantriebe – und an die entsprechenden Getriebe. So müssen diese insbesondere in Bezug auf Massenträgheit und Steifigkeit hohe Ansprüche erfüllen, um auch bei voller Geschwindigkeit die notwendige Präzision zu gewährleisten. Als Reaktion auf diese Anforderungen weist das neue Getriebe zahlreiche technische Besonderheiten auf. Das Getriebe ermöglicht durch ein massenträgheitsredu-

www.ketterer.de

Bild: Neugart GmbH

Kompakt und präzise

Wir lieben alle

ziertes Spannsystem in der Eingangsstufe schnelle Richtungswechsel, was die Dynamik und somit die Taktzeit des Roboters verbessert. Gleichzeitig ist das Verdrehspiel standardmäßig auf unter eine Winkelminute begrenzt. Das Getriebe in Baugröße 090 arbeitet mit drei speziell ausgelegten Planetenrädern in der Eingangs- und vier in der Abtriebsstufe. Dadurch erhöhen sich die Torsionssteifigkeit und das übertragbare Drehmoment. www.neugart.com

Zahnriemen!

Fluidtechnik

Steuerblöcke sind eine Spezialität des Schweizer Standorts von Bucher Hydraulics in Frutigen. Sie werden eingesetzt vor allem in gezogenen landwirtschaftlichen Maschinen.

STEUERBLÖCKE

Hydraulik in elektrischen

Landmaschinen

Am Beispiel von Steuerblöcken zeigt sich, wie die Hydraulik zur Effizienz von Landmaschinen beiträgt und welche Rolle ihr in elektrifizierten Maschinen zufällt.

rotz zunehmender Elektrifizierung ist die Hydraulik immer noch eine wichtige Technik für die landund forstwirtschaftlichen Maschinen, vor allem dort, wo es um den platzsparenden Einbau und die Gewichtsoptimierung geht. Richtig eingesetzt, leistet sie einen wichtigen Beitrag zur Energieeffizienz und ergänzt die elektrische Antriebstechnik. Das ließ sich auch auf diesjährigen Agritechnica beobachten, der Weltleitmesse für Landtechnik in Hannover. Dort traf sich im November (12. bis 18.11.2023) das internationale Fachpersonal der Landwirtschaft. Im Mittelpunkt standen diesmal: Precision Farming, Nachhaltigkeit, Umweltschutz, Automatisierung, alternative Antriebssysteme, Elektrifizierung, autonome Maschinen und Robotik. Unter dem Leitthema „Green Productivity“ waren Traktoren, Geräte für die Ernte sowie technische Lösungen für die Bodenbearbeitung und Bestellung zu sehen.

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Aktuelle Rolle der Hydraulik in der Landwirtschaft Trotz fortschreitender Elektrifizierung kommt kaum ein Bereich der Landtechnik ohne die hoch konzentrierte Kraft der Hydraulik aus. Sie gilt allerdings als wenig effizient. Das ist jedoch keine Folge der Technik, sondern der Prioritäten, die Hersteller und Betreiber lange Zeit gesetzt haben: hohe Kraftdichte, Zuverlässigkeit, Robustheit und nicht zuletzt der Kostendruck standen im Vordergrund. Was viele aus den Augen verloren haben: Hydraulik kann sehr wohl auch effizient sein. Ein möglichst geringer Druckabfall und eine strömungsoptimierte Konstruktion ermöglichen es, die Akkus für elektrifizierte Maschinen kleiner auszulegen. Das spart viel Gewicht und Geld. Diesen Beweis trat in Hannover zum Beispiel Bucher Hydraulics an, ein Zulieferer, der unter anderem

Bild: Bucher Hydraulics

Mechanik

Fluidtechnik

Mechanik

hydraulische Steuerblöcke für mobile Arbeitsmaschinen herstellt. Bernhard Zbären leitet den Verkauf und das Project Engineering der Steuerblöcke am Schweizer Standort Frutigen. Er sieht die Elektrifizierung als Partner der Hydraulik: „In der Landtechnik kann man nicht ein Batteriepaket neben dem anderen übers Feld fahren lassen. Abgesehen von den Kosten wäre die Bodenpressung durch das extreme Gewicht ein kaum lösbares Problem.“ Damit eine Maschine effizient läuft, muss in jedem Bereich unnötiger Energieverbrauch eliminiert werden. Gerade Steuerblöcke für die Hydraulik können sehr viel Energie verbrauchen, wenn sie falsch ausgelegt sind. Das Ziel des Herstellers muss daher auch bei Standardprodukten sein, die Anforderungen in der Anwendung genau zu treffen. Dafür ist ein erheblicher Aufwand nötig, der sich aber auf Dauer für alle Beteiligten auszahle, berichtet Zbären.

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Die Projektausarbeitung umfasst beim Steuerblock auf der technischen Seite die Material- und Bohrungsauswahl sowie die Anschluss- und Ventillage der ausgewählten Cartridge-Ventile, dokumentiert in Form eines Schaltschemas, eines 3D-Modells und einer technischen Zeichnung. Auf der kommerziellen Seite sprechen Anwender mit dem Hersteller die gewünschten Dienstleistungen, den Zielpreis und den zeitlichen Ablauf des Projekts ab. Darüber hinaus kümmert sich das Projektteam um die Anlaufphase der Nullserie oder Serie, das Forecasting und den After-Sales-Service sowie die Dokumentation und schließlich den Produktauslauf. Ein zentraler Aspekt auf der Suche nach der optimalen Lösung ist die direkte Beziehung von Anwender und Hersteller. Am besten sollte beim Steuerblockhersteller die volle Verantwortung für Technik und Verkauf in den Händen einer Person liegen, so die Erfahrung bei Bucher Hydraulics. Bei der Konstruktion nach Kundenvorgaben ist das Ziel eine besonders kompakte Bauweise des Steuerblocks, um alle Gewichts- und Dimensionsvorgaben zu erfüllen. Ein wichtiger Aspekt dabei: Die prozessrelevanten Vorgaben wie Fertigungsmaschinen, Entgratungsprozesse werden idealerweise bereits bei der Konstruktion berücksichtigt. Um Überraschungen in der späteren Serienproduktion zu vermeiden, bieten sich Test mit Prototypen an. Steuerblockhersteller haben dafür teilweise eigens konstruierte Prüfstände im Haus. Vor der Auslieferung sollte eine Dichtheits- und Funktionsprüfung stehen. (dm)

Typische Anwendungsfälle der Hydraulik-Steuerblöcke in der Landwirtschaft sind Heu- und Schwaderwender, Sämaschinen und Mähwerke.

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Wie kommen Anwender zum optimalen Steuerblock?

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Bild: Bucher Hydraulics

In unserem E-Paper-Archiv finden Sie alle Ausgaben von 2012 bis heute – inklusive umfangreicher Such- und Filterfunktionen. www.konstruktionspraxis.de/epaper

ist eine Marke der

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Mechanik

Fluidtechnik

HYDRAULIK IN ELEKTRISCHEN ARBEITSMASCHINEN

Elektrifizierung mobiler Maschinen in vier Schritten

Hybridkonzept: So kann das Design einer Hubarbeitsbühne mit elektrischem Antrieb der Arbeitshydraulik aussehen.

Bild: Hawe

So werden mobile Maschinen in vier Schritten elektrifiziert. Besonderes Augenmerk sollte auf der Arbeitshydraulik liegen.

Bild: Andreas Balon

VERFASST VON

Mario Gebhart Experte für die Elektrifizierung von mobilen Arbeitsmaschinen Hawe Mattro

ie Batterietechnik hat sich in jüngster Vergangenheit sprunghaft weiterentwickelt. Damit ist die Elektrifizierung nun für Maschinen und Einsatzbereiche interessant, bei denen dies vor einigen Jahren noch undenkbar gewesen wäre. Ein Fluidtechnik-Anbieter, der sich hier einen Namen gemacht hat, ist Hawe Hydraulik. Das Unternehmen bietet als Systempartner zusammen mit seiner Tochter Hawe Mattro Know-how zur Elektrisierung und zur gegebenenfalls notwendigen Optimierung der Arbeitshydraulik an. Vor allem für kleine bis mittelgroße Hersteller von Baumaschinen, Landund Forstmaschinen kann es ein Vorteil sein, diese beiden Bereiche aus einer Hand zu erhalten. Dies zeigte sich zum Beispiel am Projektverlauf bei der Elektrifizierung eines Telehandlers.

1. Analyse der Ausgangssituation Der erste Schritt ist typischerweise, die Ausgangssituation zu analysieren. In der Regel besucht ein Team von Hawe-Technikern den Kunden und fährt die Maschine vor Ort Probe, um sich einen Eindruck von der Performance zu verschaffen. Das ist wichtig, weil auf dem Erleben des aktuellen Fahrverhaltens der Benchmark für

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die softwaretechnischen Programmierungen des elektrifizierten Fahrzeugs aufsetzt. Außerdem muss sich das Technik-Team darüber klar werden, wie die Maschine eingesetzt wird und im Detail funktioniert. Denn Telehandler ist nicht gleich Telehandler. In der Landwirtschaft sind die Maschinen oft nur zwei Stunden am Tag im Einsatz, während sie am Bau meist sechs bis acht Stunden am Stück verwendet werden. Deshalb werden Messschriebe benötigt, um die Arbeitszyklen zu definieren und festzulegen, was die Maschine leisten soll. Diese Werte werden am Besten im praktischen Einsatz der Maschine mit entsprechendem Messequipment erhoben – entweder vom Kunden selbst oder vom HaweTeam. In diesem konkreten Fall konnte der Kunde, ein größerer Maschinenhersteller, den Referenzzyklus definieren: Es galt, eine Einsatzzeit von vier Stunden zu erreichen. 30 Prozent davon sollten auf „Fahren“ entfallen mit genau spezifizierten Werten bezüglich Durchschnittsgeschwindigkeit, Beschleunigung und Verzögerung, bei gegebener Steigfähigkeit und einer Maximalgeschwindigkeit von 20 km/h.; 40 Prozent der Nutzlast sollten für Hebetätigkeiten, Transportieren und Schaufelbetrieb zur Verfügung stehen. Die voraussichtliche Stillstandszeit wurde in Summe mit 15 Prozent definiert.

2. Elektrifizierungskonzept Danach geht es in die Konzeptphase. In der Regel werden zwei bis maximal drei verschiedene Konzepte erarbeitet mit unterschiedlicher Elektrifizierungstiefe. Dazu sind die verschiedenen Hydraulikkreise der Arbeitsmaschine, die sich meist in den einzelnen Funktionen widerspiegeln, detailliert zu betrachten. Die Hauptverbraucher beim Teleskoplader sind der hydrostatische Antrieb sowie der Teleskoparm, der sich hebt und senkt sowie teleskopiert. Weiter gibt es hier Nebenfunktionen wie die hydraulische Lenkung oder die hydraulisch betriebene Parkbremse, die gelüftet werden muss. Und schlussendlich sind kleinere Verbraucher zu berücksichtigen, wie der Lüfter für das Kühlsystem. Konzept-Variante 1 ist meistens, wie auch in diesem Fall, den Verbrennungsmotor durch einen äquivalenten, zentralen Elektromotor zu ersetzen. Der vorhandene, hydrostatische Fahrantrieb bleibt unverändert. Im konkreten Beispiel wäre dafür eine Batteriekapazität von 110 kWh erforderlich gewesen. Da Batterien der Preistreiber in Elektrifizierungsprojekten sind, wurde für ein

zweites Konzept geprüft, was an Batteriekapazität eingespart werden kann, wenn tiefer elektrifiziert wird. Sprich, wenn die verschiedenen Funktionen nicht von einem zentralen Motor, sondern von mehreren kleinen Motoren angetrieben werden. Um das Ergebnis vorwegzunehmen: es konnte eine Einsparung von insgesamt 30 kWh an Batteriekapazität erreicht werden, was einem Preisvorteil von 15.000 bis 20.000 Euro entspricht. Dazu wird der hydrostatische Fahrantrieb durch einen Elektromotor ersetzt. Da rotatorische Bewegungen generell sehr effizient elektrisch angetrieben werden können, sind hier Effizienzgewinne von im Schnitt 20 bis 30 Prozent möglich. Die Komponenten-Mehrkosten werden durch die kleinere Batterie kompensiert. Drehzahl und Drehmoment sind durch die softwaregesteuerte Motorsteuerung direkt regelbar. Ein deutlich verbessertes Fahrverhalten des Teleskopladers, was Anfahr-, Brems- oder Reversierverhalten anbelangt, sind die Folge. Im nächsten Schritt wurden die beiden Hydraulikkreise für Lenkung und Parkbremse genauer unter die Lupe genommen. Hier zeigte sich, dass beide Hydraulikkreise entweder überwiegend gleichzeitig arbeiten, der Leistungsbedarf sehr gering ist, oder es regelungstechnisch schwer definierbar ist, wann die Leistung benötigt wird. Eine Aufsplittung auf zwei getrennte Antriebe ergab deshalb keinen Mehrwert. Diese werden im neuen System von einem zweiten Elektromotor angetrieben, allerdings pumpentechnisch getrennt. Spannendes förderte die Betrachtung der kleineren Nebenantriebe zutage: Der Lüfter für das Kühlsystem beispielsweise wies hydraulisch betrieben eine sehr schlechte Effizienz auf. Wird hier ein Niedervoltmotor als Antrieb genutzt, sind die Effizienzvorteile höher als die zusätzlichen Komponentenkosten.

3. Auswahl der Komponenten Mit diesem Konzept ging es an die Wahl der Komponenten. Für Hawe Mattro als komponentenunabhängigem Elektrifizierungspartner ist dabei wichtig, für jede Funktion die optimale Komponente aus den Anforderungen heraus zu finden. Im Vordergrund stehen Fragen wie: Wo liegt der perfekte Arbeitspunkt? Welche MotorenTechnologie ist deshalb am besten geeignet? Und welche weiteren Komponenten wiederum spielen in diesem System, insbesondere auch mit der Batterien-Technologie optimal zusammen? In dieser Phase setzt Hawe Mattro zudem ein Sicherheitskonzept auf, um die geforderten Performance-Level der Komponenten zu berücksichtigen. Das muss in der Regel nicht für die komplette Maschine erfolgen – so war es auch bei dem Telehandler. Entscheidend sind die Komponenten, die zum Stillstand der Maschine führen können und damit für den Fahrantrieb, der ein Performance-Level c aufwies, relevant sind. Dazu wurden die Batterie, das Steuergerät, der Motorcontroller, der Motor selbst, aber auch Zulieferteile betrachtet, beispielsweise die Lenkung und Bremssystem. Unliebsamen Überraschungen bei der späteren Zulassung wird so rechtzeitig entgegengewirkt. Häufig sind bei der Wahl der Komponenten auch kundenseitig vorgegebene Vorzugslieferanten zu berücksichtigen. Aber die größte Herausforderung ist in der Regel der vorhandene Bauraum: Elektrifizierte Maschinen sind generell schwerer und benötigen mehr Bau-

Mechanik

Bild: Hawe

Fluidtechnik

Beispielhafte Systemkomponenten für eine Elektrifizierungslösung: Die Komponenten empfiehlt der Systempartner herstellerunabhängig.

raum als Verbrenner. Das ist zwar abhängig vom jeweiligen Maschinendesign. Erfahrungsgemäß bewegt man sich in Elektrifizierungsprojekten jedoch immer am Limit, was den Bauraum anbelangt.

4. Prototypenphase und Serienreife Das ist der Punkt, an dem es fließend in den Prototypenbau übergeht. In enger Abstimmung mit dem Kunden steigt Hawe Mattro quasi in die Entwicklung des Fahrzeugs mit ein. Im aktuellen Fall wollte der Maschinenbauer die mechanische Integration selbst übernehmen. Er definierte beispielsweise die Positionierung des Elektromotors und übersandte eine CAD-Zeichnung des vorhandenen Bauraums. Darauf aufbauend, ebenfalls in 3D, erstellte Hawe die Elektroplanung. Dabei wurde festgelegt, wo die Verkabelung liegen soll und wie die Ausrichtung der Komponente im Fahrzeugrahmen zu erfolgen hat, um verkabelungstechnisch keine Probleme zu bereiten. Gleiches gilt für die Positionierung der Batterien. Die verwendeten Lithium-Ionen Batteriepacks beispielsweise sind gut skalierbar, weil sie parallel zu Clustern verschaltet werden. Sie können damit an die benötigte Batteriekapazität angepasst werden. Die Parallelschaltung erfordert aber, dass die Kabellängen zwischen den Batterien gleich lang sind, damit alle Batterien gleichmäßig belastet werden. Motor-Controller und Motor müssen nah beieinander platziert werden, um Phasenkabel kurz zu halten und Störeinflüsse zu minimieren, um nur die wichtigsten Fragestellungen zu skizzieren. Hat man diese Themen gelöst, wird die Maschine aufgebaut. Ein erster Prototyp entsteht, der zum Testen an Referenzkunden gegeben wird. Dieser ist in der Regel um etwa zehn bis 20 Prozent überdimensioniert, um eine möglichst hohe Akzeptanz auf Kundenseite zu gewährleisten. Mögliche Messungenauigkeiten sind so ausgleichbar und auch jenen Unternehmen, die die Maschinen überdurchschnittlich belasten, wird Rechnung getragen. Ein weiterer Vorteil ist, dass leicht überdimensionierte Motoren im Praxiseinsatz an den Leistungsgrenzen ausgetestet werden können. Wie viel Leistung tatsächlich in Anspruch genommen wurde, kann ausgemessen werden. Zudem kann mittels Softwareprogrammierung ein kleinerer Motor simuliert werden. Dieses Feintuning erfolgt immer mit dem Ziel, Kosteneinsparungen zu erreichen, ohne dass es zu Einbußen in der Performance kommt. In mehreren Iterationsschritten wird in dieser Phase der Serienüberleitung die neu elektrifizierte Maschine Schritt für Schritt optimiert und zur Serienreife gebracht. (dm) konstruktionspraxis 1 | 2024

Mechanik

Fluidtechnik

ERWEITERTE STEUERVENTILPLATTFORM

Mechanische und elektrohydraulische Proportionalventile für Traktoren

Bild: Danfoss Power Solutions

Danfoss Power Solutions hat seine TraktorVentilplattform um elektrohydraulische und mechanische Module erweitert, damit das Ventil in einer breiteren Palette von Traktormodellen eingesetzt werden kann. Das Traktorventil bewährt sich seit mehr als 20 Jahren für die Steuerung von Heck- und Frontanbaugeräten sowie Frontlader. Es basiert auf der PVG-32-ProportionalventilPlattform und bietet Komponenten und Funktionen speziell für landwirtschaftliche Anwendungen. Danfoss hat seine Plattform um die leckagefreien elektrohydraulische PVBZ-Module 16, 40 und 48 erweitert, mit denen das Ventil Förderströme von bis zu 170 l/min (44,9 Gallonen pro Minute) abdeckt. Die neuen Größen ermöglichen es,

den Volumenstrom für jeden Verbraucher genauer anzupassen. Alle PVBZ-Module basieren auf der PVG-32-Plattform, wodurch Schnittstellenplatten überflüssig werden. Die neuen Module sind mit elektrohydraulischen PVE-Ansteuerungen kompatibel. Für Traktoren mit mechanischer Betätigung von Anbaugeräten hat der Hersteller seine Ventilplattform um leckagefreie, mechanische MVBZ-Module erweitert. Die MVBZModule können mit den elektrohydraulischen PVBZ-Modulen kombiniert werden, sodass mechanische Module für die Steuerung von Hilfsfunktionen und elektrohydraulische Module für die Hubwerksregelung verwendet werden können. www.danfoss.com

DEZENTRAL STEUERN UND ÜBERWACHEN

Bild: Schmalz

Kompaktventil für den Einsatz direkt am Greifer Ein maximaler Durchsatz bei Pick-andPlace-Anwendungen erfordert ein leistungsfähiges Greifkonzept. Die Voraussetzung dafür sind kurze Evakuierungs- und Belüftungszeiten. Hier kommen die direktbetätigten 3/2-Wegeventile LQEc/LQEi mit integriertem Vakuum-Schalter von Schmalz ins Spiel. Sie ermöglichen in Systemen mit zentraler Vakuum-Erzeugung die Überwachung und Steuerung des Prozesses dezentral direkt am Greifer. Durch den Aufbau als bistabiles Ventil mit Endlagenfixierung und die zusätzliche Rückschlagklappe wird das Vakuum gehalten und die Prozesssicherheit bei einem Energieausfall gewährleistet. Mit einem maximalen Durchfluss von 268 l/min lassen sich die Kompaktventile entweder

FROSTBESTÄNDIG

50 konstruktionspraxis 1 | 2024

www.schmalz.com

MINIATURPUMPENTECHNOLOGIE

Tieftemperaturventile aus Edelstahl

Neues Konstruktionspotenzial

gelegt. Bei einem Steuer- und Arbeitsdruck zwischen 2,5 bar und 8 bar mit gefilterter, ölfreier und getrockneter Druckluft nach ISO 8573-1:2010 werden Durchflussraten von 810 Nl/min bis 2.100 Nl/min erreicht.

Die piezoelektrischen Miniaturmembranpumpen von Lee wiegen 5 Gramm, sind 10 Millimeter hoch und haben einen Durchmesser von 30 Millimeter. Ihr Ultraschallbetrieb ermöglicht eine präzise, geräuschund pulsationsfreie Durchflusskontrolle bei Durchflussraten von 0,1 bis 2 l/min. Die kompakten Abmessungen ermöglichen die Realisierung dezentraler Fluid-Control-Systeme. Sie können in unmittelbarer Nähe zum Einsatzort in die Gerätearchitektur integriert werden und notwendige Verbindungen, Verschlauchungen und Konstruktionskomplexität reduzieren.

www.airtec.de

www.theleeco.com

Bild: Airtec

Für zuverlässige, ausfallsichere Regel- und Steueraufgaben auch bei zweistelligen Minusgraden bietet der Pneumatik-Spezialist Airtec elektrisch und pneumatisch betätigte Tieftemperaturventile an. Dazu zählen die aus Edelstahl gefertigten KolbenschieberVentile der Baureihen ICK-09 und ICK-10 mit elektrischer Betätigung und G 1/8- beziehungsweise G 1/4-Anschluss. Die in Schutzart IP65 gefertigten Einheiten eignen sich für raue Einsatzbedingungen beispielsweise in der Schiffs- und Meerestechnik, im Chemieanlagenbau, in der Futter- und Lebensmittelbranche oder Agrartechnik. Sie sind in 5/2- sowie 5/3-Wege-Ausführungen erhältlich und für einen Temperaturbereich von –30 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius aus-

einzeln oder zusammen für den Aufbau mehrerer Vakuum-Kreise einsetzen. In Kombination mit elektrischen Vakuum-Erzeugern wie der Compact-Pump-GCPi können Betreiber vollelektrische Systeme aufbauen. Die effektive atmosphärische Belüftung erlaubt es, auch beim Ablegen der Werkstücke vollständig auf Druckluft zu verzichten. Anschluss und Inbetriebnahme sind rasch erledigt, da Ventil und Schalter in das Gehäuse integriert sind. Das neue Ventil gehört zur Connect-Serie des Herstellers und ist geeignet für digitalisierte Fabriken. Via IO-Link liefert es Prozess- und Zustandsdaten – so können Fachkräfte auch schleichende Veränderungen erkennen.

Fluidtechnik

Mechanik

WECHSELSTROMMOTOR

Parker Hannifin hat sein Sortiment an Motoren für mobile Maschinen erweitert. Neu dazugekommen ist die Niederspannungsreihe NX8xHM. Der neue Permanentmagnet-Wechselstrommotor (PMAC) ist als kostengünstige Lösung für Straßen- und Geländefahrzeuge gedacht. Sie ist für elektrohydraulische Pumpen geeignet, die in 48-VDC-Baufahrzeugen wie Minibaggern ihren Dienst tun. Die Motoren eignen sich auch für Lenkanwendungen und -hilfen bei Straßen-Lkw. Die Motorreihe ist für Batteriespannungen von 24 bis 96 VDC erhältlich. Sie zeichnet sich laut Hersteller durch einfache Implementierung aus. Die Motoren verfügen auf allen Seiten über vier Gewindebohrungen als mechanische Montage-

schnittstellen. Sie sind dank der direkten SAE-A-Schnittstelle für die Pumpenmontage (ISO 3019/2 als Option) direkt einbaufertig, während Kabelschuhe den einfachen Anschluss von Stromkabeln ermöglichen. Die Motoren sind für natürliche Konvektionskühlung bei Umgebungsbetriebstemperaturen von –40 °C bis 85 °C konzipiert. Aber es ist möglich, Drehmoment und Leistung des Motors zu erhöhen, indem Kühlplatten an den Seiten angebracht werden. Ein PT1000-Wärmesensor sorgt für die zuverlässige Regelung der Innentemperatur, während ein Membranentlüfter die interne Kondensation verringert. Der Motor hat Schutzklasse IP67 und kann unter Öl arbeiten. www.parker.com

Bild: Parker Hannifin

Kostengünstiger Motor für elektrohydraulische Pumpen

ENGINEERING

Bild: Rexroth

Digitale Zwillinge für die Industriehydraulik

Bosch Rexroth vereinfacht das Engineering industriehydraulischer Lösungen mit einem umfangreichen Katalog an konfigurierbaren 3D-Modellen. Das Unternehmen plant perspektivisch, alle Produkte aus dem Industriehydraulikportfolio als digitale Zwillinge be-

reitzustellen. Als Basis dient der branchenneutrale Standard der Verwaltungsschale, der für herstellerübergreifende Interoperabilität sorgt und durchgängige Wertschöpfungsketten ermöglicht. Im neuen Produktkatalog für Industriehydraulik finden Interessierte bereits für viele Produkte des Herstellers native 3D-Modelle für verschiedene CAD-Systeme. Damit verkürzt sich die Zeit für das Suchen und Einfügen der 3D-Modelle der Produkte in die jeweilige Entwicklungsumgebung um bis zu zwei

Drittel. Als Mitglied der Industrial Digital Twin Association (IDTA) wirkt das Unternehmen an der Standardisierung des Datenaustauschs mit und beteiligt sich aktiv an der Weiterentwicklung der Verwaltungsschale. Durch das von Bosch Rexroth initiierte Submodell 3D CAD wird es künftig möglich sein, CAD-Modelle direkt oder verlinkt in der Verwaltungsschale zur Verfügung zu stellen. Damit Anwendende die vielfältigen Industriehydraulikprodukte von Bosch Rexroth künftig direkt im CAD-System suchen und nutzen können, arbeitet das Unternehmen mit den führenden Herstellern von CAD-Systemen an der Integration in die jeweiligen Suiten. www.boschrexroth.com

STELLVENTILE

Ventilwartung und Anlagenverfügbarkeit verbessern eines Ventilausfalls. Die App versetzt Anwender in die Lage, erforderliche Reparatur- und Wartungsmaßnahmen mithilfe fünf verschiedener Indikatoren zu priorisieren: Status der Reparaturdringlichkeit, Ventilzustandsindex, finanzielle Auswirkungen, Kritikalität und Alarmstatus gemäß NE107. Zudem bietet die App Erläuterungen, Empfehlungen und Vorschläge für den Zeitpunkt der Durchführung von Maßnahmen. Der letzte Indikator ist vollkommen neu auf dem Markt und eines Bild: Emerson

Emerson hat die Einführung der PlantwebInsight-Valve-Health-Anwendung bekanntgegeben. Die App ermöglicht es, das gesamte Ventilnetzwerk visuell darzustellen. Gleichzeitig können Anwender zu treffende Maßnahmen priorisieren, basierend auf dem Zustandsindex jedes Stellventils. Dies unterstützt das Anlagenpersonal bei Wartungsentscheidungen. Die Anwendung nutzt den Valve-Health-Index des Herstellers, der von einem proprietären Algorithmus erstellt wird und den Zustand jedes einzelnen Ventils anzeigt. Der Valve-HealthIndex ermöglicht Anwendern die Eingabe von Informationen über ihre Anlagenprozesse. Dazu gehören die Kritikalität des Ventils sowie die finanziellen Auswirkungen

der exklusiven Merkmale der App. Sie ist vor allem für Prozessanlagen gedacht, die oft hunderte Stellventile enthalten. Die App beschleunigt und vereinfacht diese Überwachungsaufgabe. www.emerson.com

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Elektrik Maschinensicherheit

SAFETY SERVICES

Umbau und Retrofit rechtssicher umsetzen Ist meine Maschine noch sicher, nachdem ich sie umgebaut, umgerüstet oder erweitert habe? Wer bei diesen Vorhaben fachgerechte Unterstützung sucht, findet bei Euchner Safety Services einen verlässlichen Partner.

nutzbar zu machen. Ebenso können Unternehmen die Sicherheits- und Schutzeinrichtungen der Bestandsmaschine erneuern, um die Anforderungen an den Stand der Technik zu erfüllen. Eine Modernisierung von Maschinen und Anlagen bietet viele Vorteile: Sie kann die Effizienz von Produktionsprozessen steigern, Ausfallzeiten reduzieren, die Energieeffizienz erhöhen, die gesetzlichen Anforderungen – den Stand der Technik – erfüllen und letztlich die Lebensdauer der Maschine verlängern. Maschinenbetreiber tragen eine hohe Verantwortung. Sie müssen stets einen ausreichenden Schutz der Mitarbeiter vor möglichen Gefährdungen sicherstellen. Die rechtlichen Anforderungen in Deutschland dazu bilden die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) und das Arbeitsschutzgesetz (ArbSchG). Die Beachtung der Ge-

Bild: HERRNDORFF_ images - stock.adobe.com

Maschinen und Anlagen werden im Laufe ihres Einsatzes durch Modernisierungen, Umbauten oder Erweiterungen verändert. Dies hat in der Regel auch unmittelbare Auswirkungen auf die Sicherheitsanforderungen der Maschine.

eränderungen an Bestandsmaschinen sind im Produktionsbetrieb Alltag: Unternehmen stellen beispielsweise ihre Fertigung auf ein anderes Produkt oder eine andere Funktion um. Entsprechend werden Bestandsmaschinen an ihre neue Aufgabe angepasst. Mit einem Retrofit wiederum können Unternehmen ältere und technisch veraltete Maschinen wieder auf den neuesten Stand der Technik bringen und ihre Nutzungsdauer deutlich verlängern. Diese Retrofitmaßnahmen umfassen oft die Erneuerung von Antriebs-, Steuerungs- oder Automatisierungstechnik. Bei einem „digitalen Retrofit“ werden Anlagen und Maschinen mit moderner Sensor- und Kommunikationstechnik aufgerüstet, um sie für die neuesten Kommunikations- und Netzwerkanforderungen bis hin zu Anwendungen im Industrie-4.0-Umfeld

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setzgebungen beginnt bei der Beschaffung von Maschinen und umfasst alle Lebensphasen einer Maschine. Gerade bei Veränderungs- und Modernisierungsprojekten von Bestandsmaschinen besteht in vielen Unternehmen oft große Unsicherheit: Viele wissen nicht, was sie bei Modifikationen beachten müssen und wie sie die rechtlichen Anforderungen erfüllen. Manche Betreiber versuchen sogar, jegliche Veränderung an einer Anlage zu vermeiden – aus Sorge, dass damit die CE-Konformität der Maschinen erlischt. Die entscheidende Frage bei jeder Modifikation lautet: Handelt es sich bei den Umbaumaßnahmen um eine „wesentliche Veränderung“ oder nicht?

Umbau ist meist keine wesentliche Veränderung Für den Betreiber bedeutet die Einstufung als „wesentliche Veränderung, dass er zum Hersteller der umgebauten Maschine wird und entsprechend die Pflichten gemäß Maschinenrichtlinie einhalten muss. Die veränderte Maschine muss also das gesamte Konformitätsbewertungsverfahren inklusive Risikobeurteilung erneut durchlaufen und mit einer CE-Kennzeichnung versehen werden. Die Folge: finanzielle und zeitliche Aufwände für den Betreiber. Was viele nicht wissen: Ein Großteil der Veränderungsmaßnahmen macht keine neue CEKennzeichnung erforderlich. „Rund 95 Prozent aller Umbauten und Modifikationen an Maschinen sind keine ‚wesentliche Veränderung‘“, schätzt Detlef Ullrich, Bereichsleiter von Euchner Safety Services. Er nenne diese Zahl ganz bewusst, um Betreibern Mut zu machen. „Wer aus Angst vor einem neuen Konformitätsbewertungsverfahren nichts an seiner Maschine umbaut, verschenkt unter Umständen viel Potenzial.“ Grundsätzlich gilt: Wird eine Maschine verändert, umgebaut oder erweitert, ist immer eine Bewertung der Umbaumaßnahme auf eine „Wesentliche Veränderung von Maschinen“, zum Beispiel mithilfe des Interpretationspapiers des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales (BMAS), notwendig. Dazu gehört immer eine rechtskonforme Dokumentation des Umbaus. Gelangt man zu dem Schluss, dass die Änderung als „nicht wesentlich“ eingestuft wird, bleibt der Betreiber von einem neuen Konformitätsbewertungsverfahren verschont. Aber: „Oft gehen die Verantwortlichen davon aus, dass sie in diesem Fall keine Analyse-, Bewertungsund Dokumentationspflicht haben. Dies entspricht aber nicht den Vorgaben der Betriebssicherheitsverordnung“, erklärt Detlef Ullrich. Verantwortliche müssen bei allen Veränderungen eine sicherheitstechnische Beurteilung der Umbaumaßnahmen und eine Überprüfung der gesamten Maschine auf den Stand der Technik durchführen. Dabei werden mögliche neue Gefahren und Risiken ermittelt, dokumentiert und bei Bedarf geeignete Schutzmaßnahmen festgelegt, die es auch zu verifizieren gilt. Die umgesetzten Veränderungen müssen am Ende validiert werden, um die Sicherheit der Maschine zu gewährleisten. Um beim Umbau alle Pflichten rechtskonform umzusetzen, können externe Berater helfen. Experte in Sachen Maschinensicherheit ist Euchner Safety Services. Das Kompetenzteam von Euchner unter der Leitung von Detlef Ullrich begleitet Kunden entlang des gesamten Lebenszyklus ihrer Maschinen. Euchner Safety Services unterstützt Unternehmen z. B. bei Umbau und Retrofit

Bild: Euchner GmbH + Co. KG

Maschinensicherheit Elektrik

Maschinenbetreiber sind verpflichtet, aktuelle gesetzliche Anforderungen der Maschinensicherheit einzuhalten. Die Beachtung der Gesetzgebungen beginnt bei der Beschaffung von Maschinen und umfasst sodann alle Lebensphasen einer Maschine.

ihrer Bestandsmaschinen, um einen weiterhin rechtskonformen und sicheren Betrieb zu gewährleisten. Die Experten bieten breitgefächerte Consulting- und Engineering-Leistungen: Sie beraten, erstellen rechtskonforme Dokumentationen für den Kunden, sie analysieren und prüfen Maschinen auf eine „wesentliche Veränderung“ oder auf die „Gesamtheit von Maschinen“. Zudem übernehmen sie die Konzeption und Planung von Sicherheitslösungen sowie die komplette Systemintegration einschließlich der Verifikation und Validierung. Das bedeutet: Das Team setzt erforderliche bauliche Maßnahmen für den Kunden auch um und übernimmt den gesamten Umbau und das Retrofit von Maschinen – von der Projektplanung bis hin zur Umsetzung und dem Probebetrieb beim Kunden vor Ort. Benötigt die Maschine eine neue CE-Kennzeichnung, kann Euchner Safety Services den gesamten Prozess des CE-Konformitätsbewertungsverfahrens durchführen. Auf Wunsch können die Experten die CE-Kennzeichnung als Bevollmächtigter unterzeichnen. „Mit unseren Engineering-Leistungen arbeiten wir als Generalunternehmer und können insbesondere Maschinenbetreibern ein Komplettpaket aus einer Hand bieten“, so Detlef Ullrich. „Oft fehlt einem Kunden das Know-how oder die Ressourcen, um eine Lösung für eine sichere Maschine zu realisieren. Unser Team besteht aus Konstrukteuren, Monteuren, Installateuren und Programmierern, sodass wir sämtliche Bereiche abdecken: Mechanik, Elektrik und Fluidik“, so Ullrich. (jv)

ZITAT

„Rund 95 Prozent aller Umbauten und Modifikationen an Maschinen sind keine wesentliche Veränderung.“ Detlef Ullrich, Euchner Safety Services

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Elektrik Automatisierung

Bild: Baumer

Auch bei direktem LED-Gegenlicht: O200-Reflexionslichttaster mit Hintergrundausblendung bieten große Fremdlichtsicherheit.

OPTISCHE SENSOREN

LED-Licht als Störfaktor zuverlässig ausschalten Fremdlicht ist für Lichtschranken und Lichttaster ein häufiger Störfaktor. Vor allem die beliebten LED-Lichtquellen erschweren die zuverlässige Objekterkennung. Gibt es ein Gegenmittel bei Fremdlichteinfluss?

VERFASST VON

Markus Imbach Senior-Produktmanager optische Sensoren Baumer

ei der Objekterkennung kommen häufig optische Sensoren zum Einsatz. Sie detektieren präzise, kontaktlos und mit kurzen Ansprechzeiten. Lichtschranken und -Lichttaster haben jedoch eine Schwachstelle: Sie funktionieren meist mit sichtbarem Licht, dessen Spektralbereich auch in Kunstlicht oder Sonnenlicht vorkommt. Diese Lichtquellen können deshalb bei optischen Sensoren Fehldetektionen verursachen. Insbesondere LED-Beleuchtung und helles Sonnenlicht haben sich als – oft nur schwer zu ermittelnde – Störfaktoren herausgestellt. LEDs werden bei Neu- oder Ersatzinstallationen immer häufiger als Deckenlicht und für die Maschinenbeleuchtung eingesetzt. Wegen des geringen Stromverbrauchs bei hoher Lichtausbeute sind sie wirtschaftlicher als alternative Lichtquellen; zudem sorgen Vorschriften dafür, dass künftig Leuchtstofflampen in der

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EU und in der Schweiz nicht mehr verkauft werden dürfen. Die möglichen Folgen: Durch die zunehmende Verwendung von LEDs ändern sich in Produktionshallen die Fremdlichtbedingungen und somit die Störfaktoren für optische Sensoren – die Wahrscheinlichkeit für Fehldetektionen steigt. Warum ist das so? Untersuchungen von optischen Sensoren verschiedener Hersteller zeigen, dass sich diese in unterschiedlichen Frequenzbereichen von LED-Lichtquellen stören lassen. Damit ist die zuverlässige Objekterkennung nicht mehr möglich, und der Anwender muss die Ursache ermitteln. Solange sich das zeitliche Schaltverhalten durch den Fremdlichteinfluss nicht ändert, ist die Fehlersuche relativ einfach – anders bei optischen Sensoren, die in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Störfrequenzen adaptiv den internen Messzyklus erhöhen: Dies hat eine erhöhte Ansprechzeit bzw. Schaltzykluszeit zur

Folge. Das wiederum kann dazu führen, dass die Prozesstaktzeiten nicht mehr eingehalten werden und es zu einem kompletten Maschinenstillstand oder im schlimmsten Fall zu einem Maschinencrash kommen kann. Die Fehlersuche gestaltet sich hier äußerst schwierig, da nicht gleich offensichtlich ist, woher die Störung rührt und sie auch von alleine wieder verschwinden kann.

Weitere Störfaktoren Erschwerend kommt hinzu: Nicht nur LED-Deckenlampen beeinflussen die Funktionsfähigkeit von Lichtschranken und Lichttastern negativ. Auch dicht beieinander montierte Sensoren oder Belichtungssysteme für Industriekameras sind potenzielle Störfaktoren. Der einfachste Weg, zeitintensive Fehlersuchen zu vermeiden, ist die zuverlässige Objekterkennung durch optische Sensoren – zuverlässig unter allen denkbaren Lichtbedingungen inklusive LED-Beleuchtung. Baumer hat Fremdlicht, insbesondere LEDs, früh als gewichtigen Störfaktor identifiziert und mit eigener Forschung die Grundlagen für einen neuen Standard in der Detektionssicherheit gelegt. Die aktuelle Generation optischer Sensoren von Baumer zeichnet sich deshalb durch außergewöhnlich hohe Fremdlichtsicherheit aus, hinter der ein innovativer Algorithmus steckt. Vereinfacht funktioniert die Fremdlichtunterdrückung so: Zu Beginn eines jeden Messzyklus werden die verschiedenen Einflussfaktoren der Störlichtquelle mit sogenannten Dunkelmessungen ermittelt und durch einen entsprechenden Regelkreis und innovative Algorithmen kompensiert. Dank kontinuierlicher Bewertung dieser Einflussfaktoren passt sich der Sensor automatisch Änderungen der Beleuchtungssituation an. Zusammen mit hochpräziser Optik und leistungsfähiger Elektronik garantiert dies eine gleichbleibend hohe Messgeschwindigkeit und damit eine kurze Ansprechzeit des Sensors von 0,5 ms. Diese Kombination aus Ge-

Die O200 Serie von Baumer ist nicht nur besonders fremdlichtsicher, sondern schafft dank kompakter Bauform große Freiheiten für das Maschinendesign.

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Elektrik

Bild: Baumer

Automatisierung

schwindigkeit und Fremdlichtsicherheit prädestiniert die fremdlichtsicheren Baumer Lichtschranken und Lichttaster für viele Automatisierungsanwendungen. Zu den optischen Sensoren mit sehr hoher Fremdlichtsicherheit zählt z. B. die Sensorfamilie O200. Da diese Miniatursensoren auch unempfindlich gegen LED-Störlicht sind, schließen sie die Fehlerquelle Fremdlicht im Produktionsbetrieb von Anfang an aus. Optische Sensoren, die sich durch Fremdlicht beeinflussen lassen, können die Prozesssicherheit durch Fehlschaltungen gefährden. Wenn die Ursache nicht ersichtlich ist, sind aufwendige und kostenintensive Fehlersuchen nötig. Oft sind Anlagenstillstände die Folge.

Hohe Fremdlichtsicherheit Baumer hat in Forschungsprojekten diese Schwachstellen optischer Sensoren untersucht und zuverlässig funktionierende Lösungen entwickelt. Mit der neuen Generation optischer Sensoren profitieren Anwender von hoher Fremdlichtsicherheit. Baumer Lichtschranken und Lichttaster eliminieren so viele potentielle Fehlerquellen im Produktionsbetrieb. Das sorgt für höchste Prozesssicherheit auch bei sich ändernden Lichtverhältnissen und bildet die Basis für einen sicheren 24/7-Betrieb und maximale Anlagenverfügbarkeit. (jv)

Elektrik Automatisierung

IO-LINK-HUB

Mit Positioniersystemen wirtschaftlich umrüsten Die neue flexible Technologieplattform PSxHub von Halstrup-Walcher unterstützt die Modularisierung von Maschinen und Anlagen bei der Formatverstellung mit Positioniersystemen.

Bild: Halstrup-Walcher GmbH

Der intelligente PSxHub bietet als aktive Buskomponente eine einfache Integration für bis zu 16 Positioniersysteme der PSD-Familie von HalstrupWalcher

er Anspruch produzierender Unternehmen an Maschinen- und Anlagenbauer ist hoch: Schnellstes Rüsten in der Lücke, möglichst geringe Stillstandszeiten und eine effiziente Produktion schon ab Losgröße Eins sind dabei nur einige der Anforderungen an die komplexen Konstruktionen. Ressourcen sollen möglichst schonend eingesetzt werden, unter anderem ist der Ausschuss der gefertigten oder verpackten Produkte auf ein Minimum zu reduzieren. Der steigende Automatisierungsgrad ermöglicht dabei eine hohe Wiederholgenauigkeit von Prozessen und bietet die Grundlage für eine gleichbleibend hohe Qualität. Während die Formatverstellung früher häufig manuell mittels Handrad erfolgte, wird der Umrüstvorgang heute in der Regel durch Positioniersysteme automati-

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siert durchgeführt. Intelligente und voll integrierte Antriebe bieten dabei neben der hohen Wiederholgenauigkeit und der damit verbundenen Qualitätssteigerung und Flexibilität den Vorteil, dass dank des Condition Monitoring eine vorausschauende Wartung möglich ist. Gleichzeitig sorgt jedoch der steigende Kostendruck dafür, dass Maschinen und Anlagen möglichst schlank entwickelt und konstruiert werden müssen, um die Wirtschaftlichkeit zu sichern. Ein großer Hebel für die effiziente Produktion von Maschinen und Anlagen liegt in der Modularisierung der verbauten Komponenten. Mit der Modularisierung wird das Ziel verfolgt, einzelne standardisierte Module zu einer kundenspezifischen Maschine oder Anlage zusammenzufügen. In der Verpackungsbranche beispiels-

Automatisierung

Elektrik

Die Nutzung des konfigurierbaren PSxHub reduziert die mechanische Komplexität, wenn mehrere Achsen zu verstellen sind.

weise ist eine zunehmende Modularisierung und Standardisierung in den Maschinen zu beobachten. Kartonaufrichter, Inspektionssysteme, Etikettierer oder Fördermodule können je nach Bedarf Bestandteil der für den Kunden individualisierten Maschine sein. Ebenso in den Bereichen Abfülltechnik und Holzbearbeitungsmaschinen ist dieser Trend deutlich zu verzeichnen. Durch den Einsatz standardisierter Module wird die Variantenvielfalt reduziert, Lagerkosten gesenkt und Fertigungszeiten verkürzt. Der Einsatz von digitalen Zwillingen ist ein weiterer Hebel, um Entwicklungszeiten signifikant zu reduzieren.

Der Antriebstechnikspezialist Halstrup-Walcher GmbH begegnet den Herausforderungen der Maschinen- und Anlagenbauer mit entsprechenden Lösungen: So werden die Positioniersysteme des Unternehmens bereits mit Functional Mockup Units (FMU) angeboten: Diese Simulationsmodelle basieren auf der Firmware der Positioniersysteme und können herstellerunabhängig in den digitalen Maschinenzwilling der Kunden eingebunden werden. So kann das Fahrverhalten der eingesetzten Antriebe bereits in der Konstruktionsphase simuliert und analysiert werden. Nun hat Halstrup-Walcher mit dem PSxHub eine flexible Technologieplattform auf den Markt gebracht, welche die Modularisierung von Maschinen und Anlagen bei der Formatverstellung mit Positioniersystemen unterstützt. Der Hintergrund der Neuentwicklung: Beim Vorgang des Umrüstens werden meist mehrere Maschinenachsen gleichzeitig verstellt. Oft ist es dabei erforderlich, dass schwere Komponenten wie zum Beispiel weitläufige Geländer durch die gesamte Maschine von zwei oder mehreren Positioniersystemen synchron angetrieben werden. Um ein Verkanten zu verhindern, müssen die eingesetzten Positioniersysteme einen optimalen Gleichlauf sicherstellen.

Bis zu 16 Positioniersysteme integrieren Der intelligente PSxHub bietet als aktive Buskomponente eine unkomplizierte Integration für bis zu 16 Positioniersysteme der PSD-Familie von Halstrup-Walcher (PSD 4xx mit IO-Link) und integriert die Gleichlaufsteuerung und -überwachung, die flexibel konfigurierbar ist. Somit ist ein synchronisierter Parallelbetrieb der angesteuerten Positioniersysteme gesichert, und sowohl Steuerung als auch Maschinenbus werden durch die Integration der Gleichlauffunktionen im smarten Hub entlastet. Eine weitere Besonderheit der Neuentwicklung: Die Einkabellösung mit ungeschirmten, StandardA-kodierten Kabeln macht den Einsatz des PSxHub besonders wirtschaftlich. Im Vergleich zu klassischen IO-Link-Hubs ohne Steuerungsfunktion hat die flexible Technologieplattform des von Halstrup-Walcher selbst entwickelten PSxHub dabei ein größeres Leistungsspektrum, beispielsweise bei Leistungsbedarf und Synchronität. Mit seiner kompakten Gehäusebauform ab 142 × 164 × 64 mm als Schaltschrank-Variante ist er eine effiziente und platzsparende Lösung für eine zentrale Daten- und Leistungsübertragung. Der PSxHub ist derzeit für die IndustrialEthernet-Systeme Profinet und EtherCAT erhältlich, weitere sind auf Anfrage erhältlich.

Bild: Halstrup-Walcher GmbH

Antriebsverhalten simulieren

Durch die Nutzung des konfigurierbaren PSxHub wird die mechanische Komplexität reduziert, wenn mehrere Achsen zu verstellen sind. Dank des standardisierten Prozessdatenaufbaus kann der Hub so konfiguriert werden, dass Maschinenkomponenten einfach modularisiert werden können. Das wiederum reduziert auch den Aufwand für Montage und Inbetriebnahme. Dank der einfachen Selbstdiagnose und Identifikation der Antriebe im Maschinenumfeld ist der smarte Hub eine universell einsetzbare und kostengünstige Lösung, die auch im Aufbau praktikabel ist.

Ideale Ergänzung „Unser Anspruch ist es, zusammen mit unseren Kunden die optimale Lösung für die Formatverstellung in ihrer jeweiligen Anwendung zu finden. Der PSxHub ist ein Ergebnis aus dieser engen Zusammenarbeit mit unseren Kunden, bei der wir uns als Partner auf Augenhöhe verstehen. Mit den Simulationsmodellen und dem PSxHub haben wir wichtige Grundlagen für die Formatverstellung der Zukunft gelegt, die unser breites Angebot an Antriebslösungen optimal ergänzen“, erläutert Christian Sura, der neben Jürgen Walcher die Geschäftsführung der Halstrup-Walcher GmbH innehat. (jv)

ZITAT

„Mit den Simulationsmodellen und dem PSxHub haben wir wichtige Grundlagen für die Formatverstellung der Zukunft gelegt.“ Christian Sura, Halstrup-Walcher

konstruktionspraxis 1 | 2024

Elektrik Automatisierung

MESSTECHNIK

MESSGERÄT

Schneller Austausch via OPC UA

20.000 OPC UA Nodes unterstützt, die über die Browser-Funktion konfiguriert werden können. Das Delphin Data Center unterstützt neben OPC UA auch Modbus TCP Server/Client sowie OPC Server/Client.

Der AOP-Tester der Partnerunternehmen Minitec und ISW vermisst und bewertet berührungslos zwölf Produktparameter innerhalb einer Minute. Hinter der Lösung stecken selbstentwickelte Auswerte- und Steueralgorithmen. Sie kann den Durchsatz an Messungen um den Faktor 60 steigern. Durch den Einsatz eines Kleinroboters, der die Teile aufnimmt und den integrierten Messstationen zuführt, ist dies auf einer sehr geringen Grundfläche möglich. Der AOPTester eignet sich für Anwendungen, bei denen es auf hohe Präzision, berührungsloses Messen und Schnelligkeit ankommt.

www.delphin.de

www.minitec.de

Bild: Delphin Technology AG

MINI-MESSTASTER

KALIBRIEREINRICHTUNG

Bild: Renishaw

Kabelloser Messtaster für Werkzeugmaschinen

Das neue Tastsystem RMP24-micro von Renishaw mit Funkübertragung ist mit einem Durchmesser von nur 24 mm und einer Länge von 31,4 mm der laut Hersteller kleinste kabellose Messtaster für Werkzeugmaschinen. Mit seiner Messwiederholgenauigkeit

von 0,35 Mikron 2σ und seinen geringen Antastkräften eignet er sich hervorragend für kompakte Maschinen zur Herstellung hochwertiger, hochpräziser Bauteile, wie sie in der Medizin-, Uhren- und Mikromechanikindustrie zu finden sind. Der RMP24-micro nutzt das aktualisierte Funkübertragungsprotokoll von Renishaw, um – über das RMI-QE Funkinterface – mit der Werkzeugmaschinensteuerung zu kommunizieren. Der Messtaster besitzt einen Messbereich von bis zu 5 Metern und nutzt eine per Frequenzsprungverfahren FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) im 2,4-Gigahertz-Bereich arbeitende Funksignalübertragung.

Drehmomentschlüssel selbst kalibrieren Kistler präsentiert mit dem Calitest-B eine kleinere, kostengünstigere Alternative zu seiner etablierten Kalibriereinrichtung für Drehmomentschlüssel Calitest. Sie erlaubt Kalibrierungen von Drehmomentschlüsseln

Bild: Kistler Gruppe

Delphin Technology hat die Möglichkeiten zur Kommunikation über OPC UA deutlich erweitert und ermöglicht so einen sicheren, zuverlässigen, Hersteller- und Plattform-unabhängigen Datenaustausch von der Sensorund Feldebene bis hinauf zum Leitsystem und zum Austausch in die Cloud. Die zentrale Messdatenmanagementsoftware Delphin Data Center verfügt nun über eine OPC-UA-Client- und Server-Schnittstelle zur Übertragung von Live-Messdaten, als auch über eine OPC-UA-HA-Server-Schnittstelle, mit der historische Messdaten komfortabel übertragen werden können. Die Delphin Messdatenbank erlaubt für OPC UA Datenübertragungsraten bis 500.000 Datenpunkte pro Sekunde. Hierbei werden bis zu

Automationslösung für optisches Messen

www.renishaw.de

DIGITALE INNEN-MESSSCHRAUBE

Innenmaße mit hoher Genauigkeit erfassen

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Zudem lassen sich Toleranzwerte eingeben sowie Minimal- oder Maximalwerte speichern. Die Anzeigennullung und das Umschalten des Messbereichs von metrisch auf inch ermöglicht eine einfache Bedienung.

oder -werkzeugen mit einer wirksamen Länge bis zu 1.320 mm entsprechend DIN EN ISO 6789. Besonderes Augenmerk legte der Messtechnikexperte bei dem Calitest-B auf Bedienfreundlichkeit und Flexibilität – so lassen sich auch Drehmomentwerkzeuge in Schraubendreherform schnell und einfach kalibrieren. Der Calitest-B ist der kleine, kostengünstige Bruder des großen Laborprüfstands und erlaubt zuverlässige Kalibrierungen im Bereich von 2,5 bis 500 N·m. Bei Bedarf lässt sich der Kalibrierbereich zudem auf 0,2 bis 1.000 N·m erweitern. Neben der Kalibrierung gemäß DIN EN ISO 6789 ist auch die werkzeugbezogene Maschinenfähigkeitsuntersuchung gemäß VDI/VDE 2645 möglich.

www.feinmess-suhl.de

www.kistler.com

Bild: Feinmess Suhl

Neu im Portfolio der Prüfmittel zur Produktmessung von Feinmess Suhl ist die digitale Innen-Messschraube 0826 für das präzise Messen von Innenmaßen z. B. von Dreh-, Fräs- oder Schleifteilen. Sie deckt mit den Standardmessflächen einen Anwendungsbereich von 150 mm bis 5.005 mm ab. Aufgrund der verschiedenen anschraubbaren Endmaßverlängerungen ist sie für einen breiten Messbereich nutzbar. Die nichtdrehende Schiebespindel der Messschraube garantiert eine besonders hohe Genauigkeit, ihre Fehlergrenze entspricht DIN 863. Weitere Vorteile sind eine Schnittstelle zur digitalen Datenübertragung, die Eingabe und Speicherung von Voreinstellwerten sowie eine Funktion zum Halten von Messwerten.

Automatisierung

Autoklavierbare Sensoren

MESSTASTER

Werkstücke sicher und flexibel prüfen Mit der neuen Generation der Messtaster Metro und Specto von Numerik Jena profitieren die Fertigungsmesstechnik und Qualitätsprüfung von vielen Vorteilen. Numerik Jena, die Spezialisten aus dem HeidenhainKonzern für besonders kleine Messgeräte, haben die Messtasterplattform komplett neu aufgebaut: Die neuen Messtaster sind nun deutlich schlanker. Daraus resultiert ein reduziertes Anreihmaß, das gerade für die Gestaltung von Mehrstellen-Messplätzen viele neue Möglichkeiten bietet. Dank standardisiertem Plattformdesign mit vielen Varianten ergibt sich zudem ein breit gefächerter Baukasten für zahlreiche Anforderungen der Fertigungsmesstechnik, Qualitätssicherung, Messmittelüberwachung

Die induktiven Wegaufnehmer der Modellreihe SM 34 von A.B. Jödden bieten die Möglichkeit, Wege bis 20 mm exakt und schnell zu messen. Der 10 mm dünne Sensor kann dank variabler Betriebsspannung (5 V, 12 V, 24 V) und variablem Ausgangssignal (0 – 10 V, 0 – 5 V, 0 – 4 V bzw. 4 – 20 mA) sowie individueller Ausführungen auch in bestehende Systeme eingesetzt werden. Die kontaktlose Messwertaufnahme sorgt für eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer und eine unendlich hohe Auflösung. Diese Sensoren lassen sich auch autoklavieren, das trägt zu einer hygienischeren Arbeitsweise bei. www.abjoedden.de

Bild: Dr. Johannes Heidenhain GmbH

WEGAUFNEHMER

oder Positionsmessung. Die Genauigkeitsklassen betragen ±0,5 µm (Metro) oder ±1,0 µm (Specto) bei Messlängen von 12 mm oder 30 mm. Der Schaft hat jeweils 8 mm Durchmesser bei Messlänge 12 mm und 30 mm. www.heidenhain.de

LASER-ABSTANDSSENSOR

DRUCKMESSUMFORMER

Für anspruchsvolle Messund Regelungsaufgaben

Äußerst kompakt, robust und leicht

Der neue Lasersensor PT340070 von IPF Electronic mit M8-Anschlussstecker ergänzt das Produktportfolio des Anbieters an Lösungen zur präzisen Erfassung und Vermessung mittels farbunabhängiger Lasertriangulation. Aufgrund seiner äußerst kompakten Bauweise im robusten Kunststoff-Miniaturgehäuse (Schutzklasse IP67) eignet sich der PT340070 gut für Robotikanwendungen. Die Reichweite des Gerätes von 20 mm bis 100 mm wird per Teach-In oder die integrierte IO-Link-Schnittstelle eingestellt. Via IO-Link lässt sich zudem z. B. zwischen verschiedenen Teach-Verfahren wählen, die Kennlinie invertieren oder die Signalqualität auswerten. Neben einem Analogausgang (1 – 10 V) mit einer Auflösung von 0,12 mm und Linearität von ±0,25 mm, verfügt der PT340070 über einen Schaltausgang (PushPull), mit dem sich über zwei Schaltpunkte auch ein Schaltfenster festlegen lässt. Die Wiederholgenauigkeit beträgt < 0,25 mm.

Bild: Gefran

Die neuen Druckmessumformern der Serie KM von Gefran wurden speziell für Anforderungen der Mobilhydraulik entwickelt. Sie zeichnen sich durch einen äußerst kompakten Aufbau, geringes Gewicht und hohe Robustheit aus. Die neuen Druckmessumformer der Serie KM sind 5 cm lang, wiegen 50 g und bieten eine Schockfestigkeit bis zu 100 g sowie eine Vibrationsfestigkeit bis zu 20 g. Ein weiterer Vorteil: die hohe elektromagnetische Störfestigkeit bis 100 V/m. Diese Eigenschaften prädestinieren sie u. a. für den Einsatz in Baumaschinen und -fahrzeugen, Kränen, Hebebühnen, Nutzfahrzeugen und Rennbooten. Die in IP69K ausgeführten Druckmessumformer verfügen über eine E1Zulassung und sind nach SIL 2 und PL d

funktional sicher zertifiziert. Hierdurch werden auch höchste Sicherheitsstandards erfüllt. Des Weiteren besitzen sie die CulusZertifizierung, können also auch in den USA und Kanada eingesetzt werden. www.gefran.com

MINIATUR-DREHGEBER

eigener Softwarelösung frei programmierbar, mit erfassbaren Winkelbereichen von 0 – 360°. Ohne diese Programmierbarkeit wäre der Drehgeber auf einen festen Drehwinkel beschränkt und für nur eine spezifische Anwendung geeignet. Als Schnittstelle zur Signalausgabe stehen wahlweise 4 – 20 mA, 0,5 – 4,5 V oder CANopen zur Auswahl. Dank seiner kompakten Maße ist der MH609 vor allem dort einsetzbar, wo wenig Platz zur Verfügung steht. Er ist ideal zur Positionserfassung in Joysticks, Kommandogebern oder Fahrschaltern geeignet. Typische Anwendungen sind Steuergeräte für Baumaschinen sowie Fahrschalter und Bediengeräte für die Bahn- und Schiffsindustrie. www.fsg-sensors.de

www.ipf.de

Bild: IPF Electronic gmbh

Bild: FSG Fernsteuergeräte GmbH

Frei programmierbarer Drehwinkel

Die Sensorik-Experten von FSG haben in Kooperation mit einem norwegischen Unternehmen aus dem Schiffsbau ein neues Modell des analogen Miniatur-Drehgebers MH609 entwickelt. Die Besonderheit: Der Drehwinkel ist vom Anwender mittels FSG-

Elektrik

konstruktionspraxis 1 | 2024

Elektrik Elektrotechnik

DICHTUNG

Gehäuse abdichten mit Konzept Die Richard Wöhr GmbH bietet Gehäusedichtungen für spezielle Anforderungen an IP-Schutzgrad, EMV und Hygiene. Dabei kommt es neben dem richtigen Material auch auf ein ganzheitliches Dichtungskonzept an.

Das P4-Dichtungssystem entspricht häufig geforderten IP-Schutzvorgaben und ermöglicht den Alu-Optima-DS-Gehäusen den Einsatz in rauer Umgebung.

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Bild: tpupyku - stock.adobe.com

it einer Dichtung alleine ist es nicht getan – sagen die Spezialisten der Richard Wöhr GmbH. Neben Gehäusen, Frontplatten und Eingabesystemen bietet das Unternehmen auch Gehäusedichtungen für spezielle Anwendungen. Die Dichtungs- und Isoliermaterialien werden im eigenen Haus kundenspezifisch angepasst und konfektioniert. Doch die Auswahl des richtigen Dichtungsmaterials ist nicht alleine ausschlaggebend, vielmehr empfehlen die Experten ein ganzheitliches Dichtkonzept. Zwar spielt auch hier die Dichtung eine tragende Rolle, jedoch wird dabei auch eine konstruktionstechnisch richtige Planung und ein fertigungstechnisch richtiger Einbau berücksichtigt. Die Kunst, ein Gehäuse nach den Anforderungen eines klar definierten IP-Schutzgrades dicht zu bekommen, liegt in der Auswahl des richtigen Verfahrens und dessen frühzeitiger Einplanung schon während der Konstruktion, in Abstimmung mit den übrigen Komponenten und Baugruppen.

Wann Dichtungen ihre Wirkung verfehlen Dichtungen sind in der Regel dort verbaut, wo vor Umwelteinflüssen geschützte Baugruppen zu Servicezwecken in unregelmäßigen Abständen zugänglich gemacht werden müssen oder um unbekannte oder

60 konstruktionspraxis 1 | 2024

schwierige, nicht alltägliche Einbausituationen zu meistern. Und genau dort sind die Schwachstellen einer nicht konstruktiv berücksichtigten Dichtungslösung. Eine Dichtung, welche keinen mechanischen Anschlag hat und aus diesem Grund nach einem Öffnen der Baugruppe nicht rekonditioniert werden kann bzw. kein Rückstellverhalten aufweist, verfehlt ab diesem Zeitpunkt ihre Wirkung oder kann diese nur teilweise erfüllen. Um all diese Punkte zu berücksichtigen ist es wichtig, neben den Anforderungen des (Neu-)Gerätes auch die Anforderungen im Feld zu kennen. Nur dann können die Mechanik, die Dichtungsart und das Dichtungsmaterial samt Zubehör optimal aufeinander abgestimmt werden, so dass ein ganzheitliches Dichtkonzept entsteht. Die Richard Wöhr GmbH bietet folgende Dichtungstechnologien an: Geschäumte Dichtungen aus einer oder zwei Komponenten, Rundschnurdichtungen, Flächendichtungen und EMV-Dichtungen. 1. Geschäumte Dichtungen Geschäumte Dichtungen sind hochelastisch, unverlierbar (da selbsthaftend), sie erlauben eine dimensionsgenaue Positionierung bei gleichzeitiger Kompensation von Gehäusetoleranzen und sorgen für enorm hohe Prozesssicherheit sowie Flexibilität. Eine geschäumte Dichtung hat in der Regel ein Größenverhältnis von 2:1

Elektrotechnik

(Breite × Höhe). Sie hat keinen Stoß und eignet sich somit für Belastungen von allen Seiten. Ein-Komponenten-Dichtungen: Geschäumte Dichtungen aus einkomponentigen Elastomeren werden direkt auf das abzudichtende Bauteil dosiert. Vorteile: Auch komplexe und kleine Dichtungsgeometrien sind realisierbar Die Dichtmasse ist fertig gemischt, meist ein feuchtigkeitsvernetzendes System, UV- und thermisch aushärtende Varianten sind ebenfalls möglich. Die Parameter der Dichtung sind konstant vom ersten bis zum letzten Teil. Funktionelle Füllelemente (z. B. elektrisch oder thermisch leitfähige Additive) sind möglich, wirken sich aber auf die Härte und die Elastizität der Dichtmasse aus. Nachteile: Die Dichtung ist meist komplett gefüllt, im Prozess können normalerweise keine Parameter wie Shorehärte eingestellt werden. Systeme, welche durch Mischen von Luft unter Kompression ein Aufschäumen der Dichtmasse nach Verlassen der Düse erzwingen, sind meist teuer. Je nach Verarbeitung und Material kann hier ein Start- bzw. Endpunkt der Dichtung sichtbar sein und dieser evtl. sogar auf die Dichtwirkung Einfluss haben. Zwei-Komponenten-Dichtungen: Zwei-Komponenten-Dichtungen werden vor dem Aufbringen in einem Mischer aufbereitet. Vorteile: Hervorragende Haftung, schnelle Prozesse, Dichtungseigenschaften sind gut einstellbar, die Dichtmasse ist preisgünstig und sehr chemikalienresistent. Nachteile: Oft sind Einrichteteile nötig, um ein optimales Ergebnis zu erreichen, kleine Serien sind meist nicht lukrativ. Ein mechanischer Anschlag sollte vorhanden sein, um eine Rückstellung der Dichtung zu gewährleisten. 2. Rundschnurdichtungen Rundschnurdichtungen sind in sämtlichen Abmaßen (0,5 mm, 1,0 mm 1,5 mm, usw.) und aufgrund großer Materialauswahl (wie Moosgummi, Neopren- und Silikondichtung) auch als funktionelle Varianten – als Vollmaterial oder als Schlauch – verfügbar. Vorteile: Für kleine Stückzahlen eine gute Alternative, funktionelle Eigenschaften wie Leitfähigkeit und verschiedene Shorehärten sind möglich. Dreidimensionale Dichtungsgeometrien können abgebildet werden. Rundschnüre sind – da von der Rolle – in der Länge nahezu „endlos“ verfügbar, also auch für sehr große Werkstücke. Als Ringschnur ist eine Verklebung möglich, eine Flächenverklebung mit Nut ist dagegen je nach Gegebenheit nicht unbedingt erforderlich. Sie kann auch vom Kunden selbst eingelegt werden und ist bei geänderten Anforderungen austauschbar. Nachteile: Überwiegend manuelle Anbringung erforderlich. Mechanisch muss am abzudichtenden Teil eine Führung (Nut) vorhanden sein, evtl. ist sogar ein Einkleben der Dichtung nötig. 3. Flächendichtungen Die Wahl des Dichtmaterials ist bei Flächendichtungen enorm wichtig, da Materialbeständigkeit und -struktur (offenporig oder geschlossenzellig) das Dichtverhalten des Systems beeinflussen. Auch das Rückstellvermögen der Dichtung spielt eine Rolle, um eine Dichtwirkung auch nach Serviceeinsätzen zu gewährleisten. Vorteile: Kann durch Laserschnitt auch für kleine Stückzahlen konfektioniert werden, ist jedoch durch Bandstahlschnitt auch in der Herstellung größerer

Partner mit Know-how Die Auswahl des Dichtkonzeptes ist für die Funktionalität des Endproduktes ein entscheidender Parameter im Herstellungsprozess von Gehäusen und Geräten. Daher empfehlen die Experten der Richard Wöhr GmbH auf das Know-How eines erfahrenen Partners zu setzen, der einen projektbezogen unterstützt. Die Richard Wöhr GmbH bietet Unterstützung bei der Auswahl und Ertüchtigung von Dichtkonzepten von der Konstruktion bis zur Fertigung und Montage.

Elektrik

Stückzahlen sehr lukrativ. Bei Staubschutzdichtungen ist eine „gestoßene“ L-förmige Variante möglich, diese ist kostengünstiger, da materialsparend. Nachteile: Die Ausführung muss gegebenenfalls am Stück sein und kann nur bei guter Verarbeitung und unter bestimmten Voraussetzungen gestoßen werden. Auch hier sollte je nach System ein mechanischer Endanschlag die Dichtung vor einer irreversiblen Verpressung bewahren. 4. EMV-Dichtungen Dichtungen zur Gewährleistung einer elektromagnetischen Verträglichkeit sind meist nur bedingt als Schutz vor eindringendem Wasser geeignet. Sie sind leitfähig und dienen einer niederohmigen geschlossenen Oberfläche, welche EMV-Emissionen sowie EMV-Immissionen dämpft.

Entwässerungs- und Entlüftungsstopfen Die Dichtigkeit von Komplettsystemen kann auch mithilfe von konstruktiven Einzelmaßnahmen oder mit entsprechend intelligentem Zubehör (zusätzlich) gesichert werden, z. B. mit einem speziellen Dichtrahmen für eine Folientastatur, einem Überschlag der Dekorfolie auf die Mechanik oder speziellen Entwässerungs- und Entlüftungsstopfen oder Druckausgleichselementen. Letztere gehören schon seit vielen Jahren zum Standardprogramm der Richard Wöhr GmbH. Sie tragen entscheidend dazu bei, die Praxistauglichkeit eines Gehäuses nachhaltig und über einen längeren Zeitraum, auch und vor allem bei wechselnden Umwelteinflüssen (wie Feuchtigkeits-, Luftdruck und Temperaturschwankungen), zu gewährleisten. Entwässerungs- und Entlüftungsstopfen (Klimastutzen) sorgen für einen ständigen Druckausgleich zwischen Gehäuse/Schaltschrank und Umgebung. Dadurch werden Hitzestaus vorgebeugt und die Kondenswasserbildung minimiert, somit die Elektronikbauteile vor Korrosion geschützt. In Betriebsmittel eingedrungenes Wasser sowie aufgetretenes Kondensat werden autonom über den Klimastutzen abgeleitet. Das Entlüftungselement wird an der Außenwand eines Gehäuses angebracht und sorgt für einen ständigen Druckausgleich. Es wird dabei entweder in ein Gewinde geschraubt oder durch eine Bohrung per Gegenmutter angeschraubt. Ein wichtiges Leistungsmerkmal der Druckausgleichselemente ist die hohe Luftdurchflussrate bei gleichzeitig hohem Wasserrückhaltevermögen. Dadurch wird der Innendruck von geschlossenen Gehäusen an den Umgebungsdruck angepasst und gleichzeitig verhindert, dass Wasser eindringt. Dieser Druckausgleich ist auch in Verbindung mit Kabelverschraubungen möglich („atmende Kabelverschraubung“). Des Weiteren bietet Wöhr Elemente an, welche das Wasser aus dem Gehäuseinneren abführen und optional zugleich Druckausgleich ermöglichen. Mittels einer in das Element integrierte, beidseitig luft- und einseitig wasserdurchlässige Membranfolie wird eine IP-Dichtigkeit von IP66, IP68 und sogar IPX9-k erreicht. Bei der Serie GH02/KVDAE kombiniert Wöhr Kabelverschraubungen und Druckausgleichselemente. Dank einer mikroporösen, flüssigkeitsdichten Membran werden Druckunterschiede innerhalb und außerhalb des Gehäuses ausgeglichen und somit die Bildung von Kondenswasser minimiert. Die Serie ist auch als EMV-Variante mit Innenteilen nach DIN 89345 lieferbar. (häu) konstruktionspraxis 1 | 2024

Elektrik Elektrotechnik

FILTERLÜFTER

Hitze – ein ungebetener Gast im Schaltschrank Für den störungsfreien Betrieb der eingebauten Komponenten ist es wichtig, Hitze vom Schaltschrank fernzuhalten oder wenn nötig schnell nach außen zu befördern. Rittal bietet dafür eine neue Generation Blue-e+-Filterlüfter, die unter anderem mit einer Notkühlfunktion ausgestattet ist. Intelligenz auf kleinstem Raum

Bild: Rittal

Die neuen Filterlüfter können bei einem außerplanmäßigen Temperaturanstieg über eine Notkühlfunktion aktiv gegensteuern. So lassen sich Komponenten vor Überhitzung schützen und im Ernstfall Kosten durch Anlagenausfall vermeiden.

berall dort, wo die Temperatur im Schaltschrank mit Hilfe der Umgebungsluft geregelt werden kann, sind Filterlüfter eine beliebte und kostengünstigste Lösung. Bislang etwas unterschätzt, entpuppen sie sich in der neuen Generation als smarte Helfer mit vielen Funktionen, um potentielle Gefahren zu erkennen: Die neuen Blue-e+-Filterlüfter von Rittal können zum Beispiel bei einem außerplanmäßigen Temperaturanstieg über eine Notkühlfunktion aktiv gegensteuern. So lassen sich Komponenten vor Überhitzung schützen und im Ernstfall Kosten durch Anlagenausfall vermeiden.

Zeit sparen durch werkzeugloses Handling War schon die letzte Generation Filterlüfter auf werkzeuglose Montage und Wartung ausgelegt, wurden nun die dafür bestimmten mechanischen Komponenten vollständig überarbeitet. Die Rasthaken bei der Montage und der Öffnungsmechanismus für den Filterwechsel sollen so noch komfortabler funktionieren. Bewährte Features, beispielsweise die einfache Änderung der Luftförderrichtung oder die flexible Positionierung des Stromanschlusses, wurden beibehalten. Neben der Mechanik wurden auch Anpassungen im RittalDesign vorgenommen, weshalb nun auch die Lamellen am Gitter vertikal verlaufen – alle Änderungen unter Beibehaltung der Schutzart.

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Die Blue-e+-Filterlüfter sind in fünf Baugrößen und acht Leistungsklassen von 20 m³/h bis 1.160 m³/h Luftleistung verfügbar. Während die AC/DC-Modelle Basics mitbringen, erfüllt die EMV-Variante besondere Anforderungen an die elektromagnetische Schirmdämpfung von Gehäusen. Dank EC-Technologie sind Drehzahlregelung und Lüfterüberwachung über eine analoge Schnittstelle möglich. Damit wird die Temperaturregelung an den tatsächlichen Bedarf angepasst – eine smarte Funktion, die Energie spart und die Lebensdauer erhöht. Die neue Generation knüpft daran an und bietet weitere Vorteile wie ein Weitbereichseingang (100–240 V) sowie eine Modbus-Schnittstelle, über die Monitoring, Steuerung und Alarmfunktion verfügbar sind. Filterlüfter, die über das Rittal-IoT-Interface erfasst sind, liefern Informationen zu Status, Auslastung, Betriebsstunden oder Energieverbrauch. Stehen also mehrere Schaltschränke zusammen, können kritische Wärmeentwicklungen sensorisch erfasst und dem betroffenen Filterlüfter zugeordnet werden. Anlagenbetreiber werden informiert und die Notkühlfunktion des Filterlüfters aktiviert, sobald die Temperatur den Alarm-Schwellenwert übersteigt. Ein Hochfahren der Lüfterdrehzahl und damit der Luftleistung zögert eine Überhitzung hinaus. Der Filterlüfter geht zurück in den Normalmodus, sobald die Temperatur unter den Schwellenwert fällt. Neben der Sicherheit sorgt die neue Generation für die eigene Langlebigkeit: Die automatische Filterreinigung bläst mehrmals täglich Staubpartikel aus dem Filter. Betreiber können außerdem eine virtuelle Betriebsdauer eingeben und bekommen – analog zu einer Tankanzeige – die Fälligkeit des nächsten Filterwechsels angezeigt, was eine Wartung on demand ermöglicht.

40 Prozent luftdurchlässiger dank Faltung Für die Hauptaufgabe des Filterlüfters, nämlich viel Luft und möglichst wenige Partikel durchzulassen, nutzt Rittal Faltenfilter. Mit deren Faltung entsteht eine sechsmal größere Oberfläche, die laut Hersteller 40 Prozent luftdurchlässiger ist und gleichzeitig das Wartungsintervall je nach Anwendung verdoppelt bzw. verdreifacht. (häu)

Elektrotechnik Elektrik

SCHALTSCHRANKKÜHLUNG

KÜHLSYSTEME

Lüfterportfolio um Kompaktgerät erweitert

Bild: CTX Thermal Solutions

tion von elektronischen Hochleistungsbauelementen. Welche Kühllösung zum Einsatz kommt, hängt von den Anforderungen an das jeweilige Gerät ab. Wenn das Gerät robust und wartungsarm sein soll, sind passive Kühllösungen wie Profilkühlkörper oftmals die Lösungen. Aluminiumprofilkühlkörper sind der Klassiker bei der Kühlung von Leistungselektronik. Ihre Rippen sorgen für eine Kühlkörperoberfläche und damit für eine effektive Wärmeabfuhr durch natürliche Konvektion. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von der Kühlung von Halbleitern in kleinen mobilen Endgeräten bis zur Kühlung von Hochleistungs-IGBTs in bahntechnischen Applikationen.

Obwohl Schaltnetzteile einen höheren Wirkungsgrad bieten, muss die verbleibende Verlustleistung in Form von Wärme effektiv abgeführt werden. Dies übernehmen u. a. Kühllösungen von CTX. Sie sorgen für eine lange Lebensdauer und eine sichere Funk-

www.ctx.eu

KOMPAKTLÜFTER

Neuer Lüfter für Hochleistungselektronik

WÄRMEMANAGEMENT

23 W ansteigt. Der maximale Luftvolumenstrom des Axi Force 40 mit den Abmessungen 40 mm × 40 mm × 28 mm liegt bei 56 m3/h. Axi Froce 40 wurde akustisch optimiert und ist leiser als vergleichbare Lüfter.

seiner energiesparenden Peltiertechnik arbeitet an 24 V DC und ist geeignet für den Einsatztemperaturbereich von –20 °C bis 70 °C. Die thermoelektrische, kältemittelfreie Elmeko-Kühlung mit 30 W Kühlleistung funktioniert in jeder Einbaulage – auch in mobilen Anwendungen. Integriert in ein Edelstahlgehäuse mit abgeschrägter Haube und den Schutzarten IP66 und IP67 ist das PK30.2 wasser- und staubdicht und arbeitet selbst unter widrigen Umgebungsbedingungen zuverlässig, so der Hersteller. Leise Lüfter sorgen für Luftvolumenströme von 65 m3/h im Außenkreislauf und 30 m3/h im Innenkreislauf. Elmeko garantiert eine Lebensdauer von 60.000 Betriebsstunden. www.elmeko.de

www.fischerelektronik.de

www.ebmpapst.com

Kompaktes Peltier-Kühlgerät mobil einsetzbar

Bild: Elmeko

Neue Miniaturlüfteraggregate im Portfolio Fischer Elektronik hat sein Produktprogramm an Miniaturlüfteraggregaten um die Ausführungen LAM 6 D und LAM 6 D K erweitert. Die neuen Ausführungen haben die Abmessung 60 mm × 120 mm und sind für eine Transistorschraubmontage oder eine Clipmontage erhältlich. Die Profilquerschnitte bestehen aus einem als Rohr ausgeformten Extrusionsprofil mit jeweils an den Seitenflächen innenliegenden Kühlrippen. Die Rippen nehmen die vom Bauteil abgegebene Wärme auf und leiten diese an die innere Luft der umschlossenen Kanalstruktur ab. Die Axiallüftermotoren durchströmen den Rippenkanal mit Luft und sorgen für eine effiziente Bauteilentwärmung. Die neuen Miniaturlüfteraggregate LAM 6 D und LAM 6 D K werden optional mit den Lüftermotorspannungen 12 V, 24 V und 48 V angeboten. Das Miniaturlüfteraggregat LAM 6 D K enthält in den seitlichen Halbleitermontageflächen eine spezielle Nutgeometrie, wodurch mithilfe sogenannter Einrast-Transistorhaltefedern das Bauteil sicher und schnell befestigt werden kann.

SCHALTSCHRANKKÜHLUNG

Das neue Elmeko-Schaltschrank-Kühlgerät PK30.2 erreicht 30 W Kühlleistung und 45 W Heizleistung. Damit lassen sich kompakte Gehäuse energiesparend klimatisieren. Die Stromaufnahme konnte um etwa ein Viertel auf 1,8 A gesenkt werden. Das PK30.2 mit

Mit dem Air Blower Compact von Lütze lassen sich die Strömungs- und Entwärmungseigenschaften des Air-Stream-Verdrahtungssystems auch in kleinen Schaltschränken und Schaltkästen realisieren. Mit dem Kompaktgerät können Hotspots bedarfsgerecht und gezielt belüftet werden. Die Abwärme wird ökonomisch abgeführt, die Luftzirkulation positiv beeinflusst und das Schaltschrankklima homogenisiert. Weiterhin bietet Lütze die Air Blower Lüfterbank und die Air Blades zur gezielten Führung der Luftströme im Schaltschrank an. www.luetze.com

Bild: ebm-papst

EBM-Papst hat die Kompaktlüfter-Baureihe Axi Force um einen neuen Lüfter nach unten hin erweitert. Der Axi Force 40 baut kompakt und ermöglicht seine Integration in viele Anwendungen der Hochleistungselektronik. Er kommt in der Telekommunikationstechnologie, sowohl in der Netzwerktechnik, in industriellen Schaltschränken, Servern und anderen Applikationen zum Einsatz. Der neue Kompaktlüfter, mit 12, 24 oder 48 VDC Nennspannung, ist mittels PWM-Steuereingang im Bereich von 3.000 bis 27.000 min-1 stufenlos in der Drehzahl regelbar. Das ermöglicht einen bedarfsgerechten Betrieb in Bezug auf die Luftleistung. Er hat eine Leistungsaufnahme von 19 W, die bei maximaler Luftleistung bis auf

Bild: Lütze

Effiziente Kühlung für Schaltnetzteile

konstruktionspraxis 1 | 2024

Finale

Job & Karriere

Seminartipp

TIPP

Im Jahr 2023 hat die neue EU-Maschinenverordnung die bisherige EG-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG nach mehr als 15 Jahren abgelöst. Das Fachbuch „Die neue EU-Maschinenverordnung“ vermittelt einen schnellen Überblick über die Neuerungen und weist auf wichtige Änderungen bei der praktischen Anwendung des Regelwerks hin.

ISBN 978-3-8343-3525-8

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Vertieftes Wissen über elektrische Maschinen ermöglicht es Ingenieuren, diese Technologien für energieeffiziente Lösungen zu schaffen.

wicklungen. Die Teilnehmer erhalten Einblick in die Funktionsweise und Steuerkennlinien von Asynchronmaschinen (ASM) sowie permanenterregten (PSM) und elektrisch erregten Synchronmaschinen (ESM). Zudem werden die Maschinentypen hinsichtlich ihres Wirkungsgrades, ihrer Baugröße sowie Vor- und Nachteile verglichen. Das Seminar behandelt auch das Temperaturverhalten, Isolationsklassen und thermische Grenzen für einen sicheren Betrieb sowie die relevanten Normen für Elektromaschinen im Industriebereich. Ziele sind die Vermittlung von Kenntnissen über Grundlagen der Wechselstromtechnik, Verständnis über das Funktionsprinzip von elektrischen Maschinen, Wirkungsweise des Drehfeldes für elektrische Maschinen, Erfassung der Verlustbildung bei elektrischen Maschinen sowie Kenntnisse über die thermischen Grenzen. Mehr Seminare unter: akademie.vogel.de/seminar/konstruktion/

Diese Seminare sollten Sie nicht verpassen! 05.02.2024 Online

Grundlagenseminar

Anforderungen an das Inverkehrbringen von Maschinen in den USA

12.02.2024 Online

Elektrische Antriebe

22.02.2024 Online

Praxisseminar

26.–27.02.2024 Online

Kompaktwissen elektrischer Maschinen Sicherer Umbau von Maschinen und Anlagen Design-to-Cost-Methoden

Mit DTC zu wettbewerbsfähigen Produkten

Mehr Infos auf www.akademie.vogel.de

Quelle: VCG

BUCH

Kompaktwissen elektrischer Maschinen 12.–13.02.2024 Online – Elektrische Antriebe bilden die Grundlage für effiziente, umweltfreundliche und innovative Technologien, die in vielen Aspekten unseres täglichen Lebens und unserer Wirtschaft von entscheidender Bedeutung sind. Ein vertieftes Wissen in diesem Bereich ermöglicht es Ingenieuren und Fachleuten, diese Technologien zu entwickeln, zu optimieren und zu nutzen, um energieeffiziente Lösungen zu schaffen und die Herausforderungen unserer Zeit zu bewältigen. Detaillierter Überblick zum Thema Das Seminar liefert einen detaillierten Überblick zum Thema elektrische Maschinen. Ausgehend von den Grundlagen des elektromagnetischen Felds und magnetischer Kenngrößen, erläutert Referent Prof. Dr. phil. Dr. techn. habil. Harald Neudorfer das Funktionsprinzip elektrischer Maschinen und den Aufbau elektromagnetischer Drehfelder, einschließlich verteilter und Einzelzahn-

Bild: elenbessonova / KI-generiert - stock.adobe.com

Elektrische Maschinen

Job & Karriere

Finale

Impressum

WHITEPAPER WERKSTOFFE

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Konstruieren mit nachhaltigen Werkstoffen – Bis 2050 soll Europa der erste klimaneutrale Kontinent werden. Recyclingfähige Werkstoffe im Kreislauf zu halten, ist dabei eine Maßnahme, um Ressourcen zu schonen. Doch wie konstruiert es sich mit nachhaltigen Werkstoffen? Rohstoffe entnehmen, produzieren, konsumieren, wegwerfen – diese Form Dossier: Werkstoffe 2023 des Wirtschaftens erweist sich als Einbahnstraße und ist mit den aktuellen globalen Herausforderungen nicht vereinbar. Es ist an der Zeit, dass Gesellschaft und Wirtschaft verantwortungsvoll mit begrenzten Ressourcen umgehen. Kreislaufwirtschaft ist dabei eine Maßnahme: Produkte lange und mehrfach verwenden. Abfall vermeiden. Und daneben weitere nachhaltige Rohstoffquellen erschließen. Das kostenlose Whitepaper „Konstruieren mit nachhaltigen Werkstoffen“ zeigt Best-Practices, bei denen das schon gelungen ist. Die Leser erfahren, wie eine Kreislaufwirtschaft gelingen kann, wie aus Altreifen neue Kunststoffe entstehen, warum Qualitätsstandards für recycelte Carbonfasern wichtig sind oder wie eine CO2-freie Stahlerzeugung gelingen kann. Mehr Whitepaper unter: www.konstruktionspraxis.vogel.de/whitepaper ALLES, WAS DER KONSTRUKTEUR BRAUCHT

Kreislaufwirtschaft geht nur gemeinsam

Autoteile aus recycelten Glasfasern

Nachhaltige Composites verbessern CO2-Bilanz

Mehrschichtverpackungen aus PET einfach recyceln

Der steinige Weg zum CO2-freien Stahl

Klimaneutrales Polycarbonat aus Bioabfällen

04 So kommt der Autoreifen in den Türgriff

Bild: VCG

Biologisch abbaubare Materialien für das Auto

Qualitätsstandards für recycelte Carbonfasern

CFK-Rumpf-Bauteil spart eine Tonne Gewicht

Abbaubarer Werkstoff aus Flachs und Chitosan

Digitaler Produktpass hilft beim Recyceln

Recyclingprozess löst CFK-Tapes ab

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AIRLINES WIEDER WIRTSCHAFTLICH

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UMFRAGE – Die International Air Transport Association (IATA) taxiert den Gesamtnettogewinn der kommerziellen Fluggesellschaften weltweit für 2023 auf 23,3 Milliarden US-Dollar. Damit schreibt die internationale Luftfahrt erstmals seit drei Jahren wieder schwarze Zahlen. Auch der Ausblick auf das kommende Jahr ist rosig. Die Organisation schätzt, dass sich die Zahl der Reisenden 2024 auf 4,7 Milliarden Menschen belaufen wird. Unterm Strich könnte am Ende ein Überschuss von fast 26 Milliarden US-Dollar stehen.

Die Grafik zeigt den Gesamtnettogewinn/-verlust der kommerziellen Fluggesellschaften weltweit.

Bezugspreis (inklusive Versandkosten): Inland: jährl. 218,90 € Ausland: jährl. 237,50 € Einzelheft: 19,90 € 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 97204 Höchberg Copyright: Vogel Communications Group GmbH & Co. KG

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Finale

Technik kurz erklärt

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Technik kurz erklärt

B il d: K nir p s

Der Taschenfaltschirm

Knirps ist seit 1928 eine weltweit registrierte und geschützte Marke für zusammenlegbare Regenschirme mit Teleskop-Gestell.

Zu verdanken haben wir die Entwicklung des Taschenfaltschirms einem Mann namens Hans Haupt, der am 26. April 1930 ein Patent auf einen „verkürzbaren Schirm“ anmeldete. Wie man liest, fiel es Haupt nach einer nicht vollständig verheilten Kriegsverletzung schwer, gleichzeitig seinen Spazierstock und einen Regenschirm zu tragen. Also suchte er nach einer Lösung für sein Problem – und fand diese, indem er einen Schirm mit zusammenlegbarem Rahmen entwickelte, sodass der Schirm fortan in die Manteltasche passte. Haupt hatte auch schon einen Namen für seinen Taschenfaltschirm parat – angesichts des Formats bezeichnete er ihn und seine zum Zeitpunkt der Patentanmeldung bereits eingetragene GmbH als „Knirps“. Nicht gleich schien die Entwicklung von Haupt von Erfolg gekrönt. Erst Fritz Bremshey, Erbe des gleichnamigen Traditionsunternehmens in Solingen, erkannte das Potenzial und brachte 1932 den ersten Knirps auf den Markt.

Sensoren am Unterarm sowie das sogenannte Synergieprinzip sollen die Steuerung von Handbewegungen intuitiver machen. Schon heute können Menschen mit einer modernen Handprothese unterschiedliche Greifmuster ausführen. Gesteuert wird dies in der Regel durch die Detektion der Muskelaktivität im Unterarm. Patienten müssen diese Methode jedoch zunächst lernen. Forscher der Technischen Universität München haben nun eine neue Methode mit künstlicher Intelligenz entwickelt.

NEX

konstruktionspraxis 2 Highlights der Februar-Ausgabe sind aktuelle Trends in der Intralogistik, die die Redaktion anlässlich der Logimat 2024 recherchiert hat. Im Mittelpunkt stehen Themen wie Highspeed bei Transport und Positionierung in der In-tralogistik, Baukastenlösungen für AMR sowie ein neues Motorenkonzept für Förderbänder, das in Sachen Energieeffizienz alle Rekorde schlägt. Erscheinungstermin: 29.02.2024

Podcast Trends und Entwicklungen im Produktentstehungsprozess – Konstrukteure und Entwickler müssen mit interdisziplinären Teams neue Ideen strukturiert und domänenübergreifend entwickeln und dabei gleichzeitig Kosten, Nachhaltigkeit sowie die Time-to-Market im Blick behalten. Wie Inneo seine Anwender dabei unterstützt, erklärt Ludwig Haas von Inneo Solutions im Experten-Gespräch, dem Podcast der konstruktionspraxis. Was genau sich bei Inneo Solutions, Experte u. a. für Produktentwicklung und Fertigung, und Prozessoptimierung, derzeit tut und was die Anwender umtreibt, hat uns Ludwig Haas, Assistenz der Geschäftsführung bei Inneo Solutions, im aktuellen konstruktionspraxis-Podcast erklärt. Mehr Podcasts unter:

www.konstruktionspraxis.vogel.de/podcasts

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konstruktionspraxis E-Paper Alle Ausgaben der konstruktionspraxis finden Sie ab dem Erscheinungsdatum auch als E-Paper unter www.konstruktionspraxis.de. So können Sie die Artikel der konstruktionspraxis überall lesen. Und dank unseres digitalen Heftarchivs auch in älteren Ausgaben stöbern.

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ist eine Marke der

— Wie man’s dreht und wendet. Motor-Starter-Kombinationen für wechselnde Drehrichtungen.

• Platzersparnis im Schaltschrank • Kosteneffiziente Lösung • Push-in oder Schraubanschluss Dank BEA- und BER-Direktadaptern für den Wende- und Direktstart von Drehstrom-Asynchronmotoren sind unsere Starter-Kombinationen aus Motorschutzschaltern und Schützen oder auch Softstarten besonders kompakt im Aufbau und schnell montiert. solutions.abb/de-motorstart Let‘s write the future. Together.