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Antriebstechnik in Höchstform

| Redakteur: Ute Drescher

Schwenkbare Patientenliegen in Rettungshubschraubern, Röntgensysteme in winzigen Kapseln, Getriebe in riesigen Zementmühlen – erst die Antriebstechnik bringt Bewegung in die Welt.

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Die leichtesten Drehverbindungen, die Franke je gebaut hat, sind mit Gehäuseteilen aus dem 3D-Drucker entstanden. Sie können bei Präzision und Belastbarkeit mit Stahllagern mithalten, sind jedoch bis zu 90 % leichter.
Die leichtesten Drehverbindungen, die Franke je gebaut hat, sind mit Gehäuseteilen aus dem 3D-Drucker entstanden. Sie können bei Präzision und Belastbarkeit mit Stahllagern mithalten, sind jedoch bis zu 90 % leichter.
(Bild: Franke)

3D-Druck lässt Gewicht von Wälzlagern purzeln

Leichtbau auch im Wälzlagerbau ist für viele Branchen ein großes Thema. Schon seit langem bietet Franke – bekann u.a. für seine Drahtwälzlager – ultraleichte leistungsfähige Drehverbindungen aus alternativen Werkstoffen wie Aluminium oder Karbon (CFK) an. Für den Prototypen einer schwenkbaren Patientenliege eines Rettungshubschraubers waren jedoch selbst die noch zu schwer.

Die Konstrukteure bei Franke sind daraufhin neue Wege im Wälzlagerbau gegangen. Weniger Material bedeutet weniger Gewicht. 3D-Druckverfahren ermöglichen die Herstellung von Bauteilen, deren Form und innerer Aufbau frei gestaltet werden können. Kombiniert mit Franke-Drahtwälzlagern entstanden so die leichtesten Drehverbindungen, die Franke je gebaut hat. Drehverbindungen mit Gehäuseteilen aus 3D-Druck können seitens der Präzision und Belastbarkeit mit Stahllagern mithalten, sind jedoch bis zu 90 % leichter. Der 3D-gedruckte Prototyp konnte technisch voll überzeugen.

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3D-Druck hat bezüglich Leichtbau und Herstellungsgeschwindigkeit eine große Zukunft. Die größten Absatzhürden liegen aktuell in der Akzeptanz dieser Technologie beim Kunden und in der noch unzureichenden Zertifizierung des Herstellungsprozesses.

Anwendungen finden sich überall, wo es auf geringes Gewicht ankommt oder die Antriebsenergie reduziert werden soll. Zielbranchen sind daher Luft- und Raumfahrt, Fahrzeugbau oder die Medizintechnik. Auch kleine und leichte kollaborative Roboter (MRK), die den Menschen Aufgaben abnehmen, können von 3D-gedruckten Leichtbaulagern profitieren.

Miniaturantrieb hilft bei der Darmkrebsvorsorge

Dieses Röntgensystem auf Kapselbasis scannt den Dickdarm auf der Suche nach präkanzerösen Polypen. Die Patienten schlucken die Kapsel, in der ein Faulhaber-Miniaturantrieb arbeitet.
Dieses Röntgensystem auf Kapselbasis scannt den Dickdarm auf der Suche nach präkanzerösen Polypen. Die Patienten schlucken die Kapsel, in der ein Faulhaber-Miniaturantrieb arbeitet.
(Bild: Check-Cap Ltd)

Darmkrebs (CRC) ist der dritthäufigste diagnostizierte Krebs. Ungefähr 25 % der CRC-Screening-Population weisen gutartige Polypen auf, die im Laufe der Zeit zu Krebs werden können. Das kann bis zu 10 Jahre dauern. Diese gutartigen Polypen rechtzeitig zu erkennen ist entscheidend für die Prävention von Darmkrebs.

Das C-Scan-System ist ein präparationsfreies Röntgensystem auf Kapselbasis, das den Dickdarm auf der Suche nach präkanzerösen Polypen scannt. Für die Untersuchung schlucken Patienten eine Kapsel. In ihrem Inneren arbeitet ein Faulhaber-Miniaturantrieb.

Die Konstrukteure von Faulhaber bewältigten verschiedene Herausforderungen und gewährleisten so eine optimale Größe und eine verbesserte Leistung: Der Miniaturantrieb in der Kapsel muss leistungsstark sein, darf aber im Durchmesser nicht mehr als 3 mm messen. Um die Platz-, Drehzahl- und Drehmomentanforderungen zu erfüllen, erfolgte eine sehr gründliche kundenspezifische Anpassung des Standardantriebs. Dank einer cleveren Neukonstruktion und der Verwendung einzigartiger Materialien konnte die Leistung des Motors nahezu verdoppelt werden.

In enger Zusammenarbeit mit dem Kunden konnte zudem die Steuerung so verbessert werden, dass der Antrieb während der Anwendung im optimalen Bereich arbeitet. Dabei darf keine elektromagnetische Interferenz auftreten: Sobald die Kapsel auf natürliche Weise den Dickdarm erreicht, wird mithilfe innovativer Röntgen- und drahtloser Kommunikationstechnologien mit extrem niedrigen Dosen eine 3D-Karte des Dickdarms erstellt. Auf dieser Grundlage können Ärzte dann nach Polypen oder anderen Anomalien suchen. (ud)

Mine verarbeitet 30.000 t Erz – täglich

1 Maximale Anlagenverfügbarkeit: Mit einer Leistung von insgesamt 11.500 kW ist diese Zementmühle die leistungsstärkste – und die ausfallsicherste ihrer Art.
1 Maximale Anlagenverfügbarkeit: Mit einer Leistung von insgesamt 11.500 kW ist diese Zementmühle die leistungsstärkste – und die ausfallsicherste ihrer Art.
(Bild: Flender)

Flender ist weltweit in vielen Branchen und Applikationen mit seinen Getrieben und Antriebslösungen vertreten. Vor allem in Heavy-Duty-Anwendungen, in denen es auf hohe Zuverlässigkeit und große Kraftübertragung ankommt, wird das Flender-Know-how geschätzt.

Für eine Goldmine in Russland schuf der österreichische Anlagenbauer Cemtec eine der größten Horizontalmühlen der Welt mit einer Leistung von 18 MW. In der Mine werden täglich bis zu 30.000 t Erz zerkleinert um daraus Gold zu „waschen“. Die speziell für diese Anwendung entwickelten Flender-DMG2-Getriebe übertragen die erforderlichen hohen Leistungen über einen Zahnkranz auf die Mühle. Diese extremen Kräfte werden über eine Leistungsverzweigung erreicht, bei der zwei übereinanderliegende Ritzel in den Zahnkranz eingreifen.

Antriebssystem hebt 30.000t sicher

Einsatzbereit, wenn sie gebraucht werden: 96 Flender-Antriebe bieten Sicherheit während der Hebearbeiten auf hoher See – so lassen sich bis zu 30.000 t heben.
Einsatzbereit, wenn sie gebraucht werden: 96 Flender-Antriebe bieten Sicherheit während der Hebearbeiten auf hoher See – so lassen sich bis zu 30.000 t heben.
(Bild: Flender)

Hub- oder auch Errichterschiffe, wie die von Seajacks betriebene Scylla, bringen Windturbinen oder Teile von Ölbohrplattformen an ihren Errichtungsort auf hoher See und verankern sich dort über absenkbare Stützen fest am Meeresboden, um die geladenen Teile zu errichten. Das spezielle Rack-and-Pinion-Hebesystem der Scylla mit sage und schreibe 96 Flender-Planetengetrieben erlaubt besonders leichte, schnelle und vor allem sichere Jacking-Operationen und hebt den 139 m langen und 50 m breiten Koloss auf eine Arbeitshöhe von 20 m über dem Meeresspiegel.

Die stärkste Vertikalmühle der Welt

Verteilung der Lasten: Flender-DMG2-Getriebe wurden für den Antrieb von Rohrmühlen mit Zahnkranz entwickelt. Hierbei bildet das Getriebe mit dem Zahnkranz, in das es direkt eingreift, eine Einheit.
Verteilung der Lasten: Flender-DMG2-Getriebe wurden für den Antrieb von Rohrmühlen mit Zahnkranz entwickelt. Hierbei bildet das Getriebe mit dem Zahnkranz, in das es direkt eingreift, eine Einheit.
(Bild: Flender)

In seinem brasilianischen Werk Barroso setzt der Zement-hersteller Holcim den Flender Multipledrive ein. Gemeinsam mit dem Anlagenhersteller Gebr. Pfeiffer SE hat Flender dieses Antriebssystem für Zementmühlen entwickelt und damit den Fokus vor allem auf hohe Anlagenverfügbarkeit und Produktivität gelegt. Die sechs Antriebsmodule mit einer Leistung von je 1920 kW machen es extrem leistungsstark (Bild 1). Durch die Anordnung auf Lafetten – fahrbaren Untergestellen – bietet der redundante Antrieb maximale Prozesssicherheit, denn die Module können bei Wartungsarbeiten einfach einzeln entkoppelt werden. (ud)

Lineartechnik im XXL-Format

Der laut Hersteller weltweit größte Textildrucker bringt großflächige Motive nahtlos auf bis zu 12 m breiten Textilbahnen auf. So entstehen Kulissenbilder wie hier bei den Salzburger Festspielen.
Der laut Hersteller weltweit größte Textildrucker bringt großflächige Motive nahtlos auf bis zu 12 m breiten Textilbahnen auf. So entstehen Kulissenbilder wie hier bei den Salzburger Festspielen.
(Bild: Rexroth)

Ob Opernfestival, Promotion, Film oder Fernsehen: Die großformatigen Textildrucke der Firma Big Image sind international begehrt. Mit „Infinitus“, dem laut Hersteller weltweit größten Textildrucker, lassen sich die Motive nahtlos auf bis zu 12 m breiten Textilbahnen aufbringen.

Wie bei einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker laufen die Textilbahnen über eine Trommel. So lassen sie sich theoretisch in beliebiger Länge herstellen. Auf einem komplett von Bosch Rexroth gelieferten Linearsystem fährt ein bis zu 120 kg schwerer Druckwagen vor dieser Trommel und bringt mit einem Inkjet-Verfahren wasserbasierende Farbe auf.

Rekordverdächtig: Der bis zu 60 kg schwere Wagen des Druckers „Infinitus“ bedruckt Textilien von einer Breite bis 12 m.
Rekordverdächtig: Der bis zu 60 kg schwere Wagen des Druckers „Infinitus“ bedruckt Textilien von einer Breite bis 12 m.
(Bild: Big Image)

Den schweren Druckwagen gilt es, gleichmäßig und ohne Höhenunterschiede über eine Breite von 16 m zu bewegen – inklusive Beschleunigungs-, Verzögerungsstrecke und Reinigungsstationen. Diese besonderen Abmessungen bedeuteten für das Linearsystem, dass die integrierten Präzisionsführungsschienen aus zwei Teilen zusammengesetzt und als Strang exakt „gestoßen“ werden mussten.

Aus einer Hand: Ergänzend zum übergroßen Linearsystem CKR-200 konfektionierte Bosch Rexroth auch ein einbaufertiges Paket an Antriebs- und Steuerungstechnik.
Aus einer Hand: Ergänzend zum übergroßen Linearsystem CKR-200 konfektionierte Bosch Rexroth auch ein einbaufertiges Paket an Antriebs- und Steuerungstechnik.
(Bild: Rexroth)

Das Herzstück bildet ein aus zwei Teilen bestehendes Compactmodul mit Riementrieb CKR-200 von Bosch Rexroth und der maximal möglichen Überlänge von 16 m. Zwei integrierte, spielfreie Kugelschienenführungen verleihen dem Ausnahmedrucker nicht nur optimale Laufeigenschaften, sondern auch eine hohe Traglast und Steifigkeit. Als kostenoptimierte Antriebslösung für lange Verfahrwege empfahl Bosch Rexroth einen Zahnriemenantrieb. (ud)

Höchste Präzision für dynamische Schwerzerspanung

Höchste Präzision bei schweren Lasten: Das Galaxie-Antriebssystem von Wittenstein schafft die Grundvoraussetzungen für die Umsetzung einer First-part-good-part-Strategie, bei der gleich das erste Werkstück jeder neuen Serie maßhaltig ist.
Höchste Präzision bei schweren Lasten: Das Galaxie-Antriebssystem von Wittenstein schafft die Grundvoraussetzungen für die Umsetzung einer First-part-good-part-Strategie, bei der gleich das erste Werkstück jeder neuen Serie maßhaltig ist.
(Bild: Juergen Leupold/Wittenstein)

Die dynamische Schwerzerspanung stellt hohe Anforderungen an alle eingesetzten Komponenten. Bei der Entwicklung der neuen Baureihe MT 733 von Stama hat Wittenstein mit dem Galaxie-Antriebssystem eine Schlüsselkomponente beigesteuert.

Die wesentlichen Anforderungen an den Antrieb für die Positionierachse waren Spielfreiheit, Steifigkeit, Drehmomentdichte und lange Lebensdauer – und größtmögliche Kompaktheit des Antriebs. Sie entscheidet darüber, wie eng Haupt- und Gegenspindel bei der Bauteilübergabe zusammenfahren können.

Mit dem Galaxie-Antriebssystem hat Wittenstein eine Schlüsselkomponente für die dynamische Schwerzerspanung beigesteuert.
Mit dem Galaxie-Antriebssystem hat Wittenstein eine Schlüsselkomponente für die dynamische Schwerzerspanung beigesteuert.
(Bild: Wittenstein)

Auf der Suche nach der perfekten Lösung stießen die Stama-Entwickler auf das Galaxie-Antriebssystem von Wittenstein. Gemeinsam mit Steuerungspartner Siemens haben sie zwei Varianten des Antriebssystems zur NC-Positionierachse ertüchtigt und zu höchster Präzision geführt.

Das bewies zunächst ein Kugeltest. Das Ergebnis: Die zuvor gemeinsam ermittelten Regelalgorithmen funktionieren perfekt. Zudem wurde das Galaxie-Antriebssystem einem Dauerbelastungstest unterzogen. Auch hier fällt das Fazit positiv aus: ein unveränderter Verlauf der Hysteresekurve – nennenswerter Verschleiß oder gar Positionierabweichungen lassen sich für die marktübliche Nutzungsdauer der Maschine ausschließen. (ud)

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