Miniaturisierung von Antriebssystemen mit höchster Präzision

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Um weiter zu miniaturisieren, liegt eine der größten Ressourcen darin, Synergien innerhalb eines Antriebssystems zu nutzen. Verschiedene Funktionen in ein clever gestaltetes Bauelement zu integrieren, wie beispielsweise Sensorik in Antriebselemente, birgt ein erhebliches Potenzial . Deshalb wurden die neuen Serien der Hohlwellen-Miniaturantriebe sowie der LynxDrive systematisch unter diesen Gesichtspunkten entwickelt. So wurden Elemente mit vierfacher Funktion integriert, die eine bedeutende Reduktion von Gewicht und Volumen gegenüber der Vorgängerserie bewirken.

Oft vernachlässigt wird allerdings das Potenzial zur Miniaturisierung, das sich ergeben kann indem Belastungsdauer und -häufigkeit einbezogen wird. So lassen sich oft Antriebseinheiten einsetzen, die um bis zu zwei Baugröße kleiner sind. Ventilverstelleinheiten werden häufig nur selten betätigt. Dadurch kann deren Belastung durchaus bis zu den maximalen Grenzen des Antriebes ausgenutzt werden, ohne dass sich die Lebensdauer des Antriebes in der jeweiligen Applikation unzulässig verringert.

Welchen Stellenwert hat die Miniaturisierung bei Harmonic Drive?

Schulze: Es gibt kaum eine Anwendung für Harmonic Drive Antriebe, die nicht auch kleinsten Bauraum und geringstes Gewicht fordert. Die spielfreie Kompaktheit der Antriebe bei gleichzeitigen Spitzewerten der Übertragungsgenauigkeit ist für sehr viele Anwendungen alternativlos.

Manche verstehen unter Miniaturantriebe nur solche, die ohne optische Hilfsmitteln nicht erkennbar sind. Unser Verständnis von Miniatur ist immer auch in Relation zu den übertragenen Drehmomenten und Kräften zu sehen. Bei den "Starken" unserer Antriebssysteme, die mit nur 27 kg Masseeinsatz Spitzenmomente von 1800 Nm erzeugen, ist im Vergleich mit alternativen Antriebssystemen vergleichbarer Performance das Prädikat Miniaturantrieb genauso opportun, wie für unserer Antriebe der Micro-Gear Serie MHD, der Miniantriebe der FHA-C-Serie oder die Getriebeboxen der PMG-Reihe, deren winzige Strukturen ohne Zusatzoptik nur schematisch erkennbar sind.

Welche Voraussetzungen sind nötig, um kleinste Antriebskomponenten zu entwickeln und zu fertigen?

Schulze: Um dem hohen Stellenwert der Eigenschaften Kompaktheit, Präzision und Effizienz unserer Produkte auch dauerhaft entsprechen zu können, bedarf es Ressourcen in allen Bereichen - von der Entwicklung bis zur Fertigung und Qualitätssicherung. Ohne hochqualifizierte und -motivierte Mitarbeiter bleiben auch die anspruchvollsten Ziele nur Absichten und die geschaffenen materiellen Ressourcen nur Showelemente.

Umfangreichen Untersuchungen zum Einsatz neuer Materialen mit dem Ziel weiterer Miniaturisierung schließen auch entsprechende Aktivitäten für eine spätere kostenoptimale Fertigung ein. Werkzeuge müssen entwickelt werden, die die Bearbeitung des neuen Werkstoffes bei hohen Maschinenstandzeiten gewährleisten. Messmittel sind zu installieren, mit denen die neuen Eigenschaften untersucht und die Qualität der Fertigung gesichert werden kann.

Außerdem müssen Komponentenübergreifende Interaktionen erkannt und ausreichend untersucht werden. So sind Schmierstoffverträglichkeiten zu berücksichtigen, oder das geänderte Haftungsverhalten von Klebstoffen erneut zu verifizieren.

Struktur- und Geometrieoptimierungen sind ohne entsprechende Simulationswerkzeuge nur langwierig und unzureichend realisierbar. Dies gilt umso mehr, je komplexer ein Antriebssystem ist. Simulationen des strukturellen, kinematischen und dynamischen Verhaltens werden für die Entwicklung sämtlicher Antriebskomponenten konsequent eingesetzt. Damit konnten wir erhebliche Verbesserung der Produkteigenschaften erreichen.

Einen großen Anteil am Entwicklungsaufwand haben Prüfungen, Lebensdauer- und Zuverlässigkeitstests. Diese binden wegen der langen Testdauer erhebliche Ressourcen, sind jedoch alternativlos, wenn wir hohe Qualität und Zuverlässigkeit unserer neuer Produkte gewährleisten wollen. (mi)

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