Online Magazin für Konstruktion und Entwicklung

Hier finden Sie alles, was der Konstrukteur für seine Konstruktion und der Entwicklungsingenieur für seine Neuentwicklung vom Entwurf bis zur Qualitätssicherung in der Fertigung brauchen wie Produktneuheiten, deren Anwendungen, neue Technologien oder Forschungsergebnisse. Unternehmensmeldungen sowie Themen zu technologischen und Megatrends aller industriellen Branchen vervollständigen unser Angebot an Industrie News. Los geht's mit den Nachrichten.

Unternehmensmeldungen

Ebm-Papst will Industrielle Antriebstechnik an Siemens verkaufen
Die Ebm-Papst Gruppe hat angekündigt, den Geschäftsbereich Industrielle Antriebstechnik (IDT) an die Siemens AG zu verkaufen. Beide Seiten haben eine entsprechende Vereinbarung unterzeichnet.
Sensilo Werk Neubau von Jumo schreitet voran
Jumo errichtet im Technologiepark ein Werk für die Fertigung von Temperatur- und Drucksensoren mit einer Produktionsfläche von rund 13 000 m². Mit rund 50 Mio. Euro ist der Neubau die größte Investition in der Geschichte des Unternehmens.
3DExperience Word 2024 in Dallas
Zur 3DExperience World 2024 im Februar feierte Dassault Systèmes in Dallas, Texas, das 25-jährige Jubiläum der Veranstaltung. Das alljährlich stattfindende Anwendertreffen unterstützt die globale Community in der Entwicklung zukunftsfähiger Produkte und Prozesse.
Michael Koch GmbH bezieht neue Werkhalle
Im „Fabrikle“ von Michael Koch steht nun mehr Platz für die Montage kunden- und maschinenspezifischer sicherer Bremswiderstände zur Verfügung. Die neue moderne Halle wurde kürzlich von den Mitarbeitenden "im Sturm erobert".
Elon Musk verklagt OpenAI wegen Profitorientierung
Elon Musk reicht Klage gegen OpenAI und Geschäftsführer Sam Altman ein und wirft ihnen Vertragsbruch vor, das ursprünglich als gemeinnütziges konzipierte Unternehmen jetzt profitorientiert agiert.
FACHGEBIETE

Industrie News für Ihre Konstruktion und Entwicklung aus den Fachgebieten

Schaltschrank

Schaltschrank

Auf zum intelligenten Antriebsstrang für Predictive Maintenance

Das Modul Roba-brake-checker oder die drehmomentmessende Wellenkupplung von Mayr sorgen für intelligente Sicherheit in der smarten Produktion.

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Kunststoffe

Kunststoffe

Die ersten 100 Igus Fahrräder gehen auf die Straße

Die ersten 100 Igus Urban Bikes gehen auf die Straße und in Köln wird eine eigene Produktion mit einer Kapazität von 10.000 Fahrrädern aufgebaut.

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Kupplungen

Kupplungen

Drehmoment messende Wellenkupplung

Die smarte Stahl-Lamellenkupplung Roba-drive-checker von Mayr kann mehr als nur Drehmomente übertragen und Wellenversatz ausgleichen.

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Robotik

Robotik

Roboter für das Kabel-Handling programmieren

Artiminds Robotics stellt als Aussteller im Application Park der Hannover Messe eine Kabel-Handling-Anwendung zur präzisen Kabelsatzmontage vor.

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BRANCHENSPECIALS

Industrie News für Ihre Konstruktion und Entwicklung aus den Branchen

Lebensmitteltechnik

Lebensmitteltechnik

Schmier- und Dichtungsoptimierte Linearführung

Schaeffler präsentiert Linearführungen für die Lebensmitteltechnik mit optimierten Dichtungen, Abstreifer und Langzeitschmiereinheit.

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Mobile Arbeitsmaschinen

Mobile Arbeitsmaschinen

Flexibel anpassbares Gateway für die Agrartechnik

IFM Electronic stellt auf der Hannover Messe das Isobus Gateway vor, welches für landwirtschaftliche Geräte konzipiert und spezifisch anpassbar ist.

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Energietechnik

Energietechnik

All Electric Society – Zukunftsbild der Konnektivität

Harting gibt auf der Hannover Messe Preview einen Ausblick auf die Hannover Messe und zeichnet das Zukunftsbild einer „All Electric Society“.

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Umrichter

Umrichter

Zertifizierter Servoregler mit Profisafe-Schnittstelle

Wittenstein stellt auf der Logimat einen sicherheitszertifizierte Servoregler mit Profisafe-Interface und integrierter Sicherheitskarte für FTS vor.

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MESSESPECIALS

Industriemesse News

Hannover Messe zweigt Energie für nachhaltige Industrie
Als ein vernetztes industrielles Ökosystem demonstrieren die Aussteller unter dem Leitthema Energizing a sustainable Industry, wie durch den Einsatz von Elektrifizierung, Digitalisierung und Automatisierung Klimaneutralität erzielt werden kann.
Control Messe 2024 | Branche freut sich schon auf Stuttgart
Die Control 2024, die bedeutende internationale Fachmesse für Qualitätssicherung, findet vom 23. bis 26. April in Stuttgart statt. Sie Messe legt einen besonderen Fokus auf Automatisierung und Digitalisierung.
SPS Nürnberg: Jetzt in 16 Hallen!
Die SPS – Smart Production Solutions vom 14. bis 16.11. 2023 verzeichnet ein deutliches Wachstum der Messe im Vergleich zum Vorjahr und ist auf dem Weg zum Vor-Corona-Niveau.

alzmetall01012Die Bearbeitungszentren von Alzmetall zeichnen sich durch ihre extrem hohe statische und dynamische Steifigkeit aus, welche die geforderten Genauigkeiten beim Drehen bzw. Fräsen ermöglicht. Bei den Rund-Achsen vertrauen die Altenmarkter Entwickler ganz auf die Torquemotoren von IDAM, die zudem noch eine Reihe anderer Produkte der Schaeffler Gruppe wie Lager oder Linearführungen mit sich bringen.

alzmetall11012Sagt ein Kunde: "Wir waren von Anfang von der überragenden Leistungsfähigkeit gegenüber den Wettbewerbsprodukten überzeugt", dann spricht das wohl uneingeschränkt für die Leistungen seines Lieferanten. Diese Aussage stammt von Ludwig Probst, Prokurist und Leiter der Entwicklung/Konstruktion der Werkzeugmaschinenfabrik und Gießerei Friedrich GmbH & Co. KG, kurz Alzmetall. Die Anerkennung galt der INA - Drives & Mechatronics AG & Co. KG, kurz IDAM von der Schaeffler Gruppe.

Auf zwei Standbeinen steht das Unternehmen nahe dem Chiemsee in Altenmarkt an der Alz: der Gießerei und dem Maschinenbau. "In der Gießerei produzieren wir ausschließlich Eisenguss, und zwar alle Sorten Sphäroguss und Grauguss bis zu fünf Tonnen schwer das Stück" so der Chef-Entwickler. Neben dem Einsatz einer automatischen HWS-Formmaschine wird vor allem auch Handform-Guss erzeugt. Der Maschinenbau umfasst drei Produktgruppen: Säulenbohrmaschinen hochdynamische Bearbeitungszentren, die sich wiederum in CS-, FS-, GS- und GX-Baureihen unterteilen sowie Sondermaschinen für die Serienfertigung.

Hohe Steifigkeit für die Genauigkeit

alzmetall61012"Unsere G-Typen-Baureihe sucht Ihresgleichen am Markt in Bezug auf Dynamik, Steifigkeit und thermische Stabilität", sagt Probst. Dieses Alleinstellungsmerkmal verdanken die Bearbeitungszentren ihrem Maschinenkonzept, das die absolute, symmetrische Geometrie in Bezug auf die Hauptspindel ermöglicht. "Eine Maschine muss die Reaktionskräfte aufgrund von Zerspanung und Beschleunigung, die durch die hohen Schnittgeschwindigkeiten und -Vorschübe erzeugt werden, so aufnehmen können, dass sie keine Geometriefehler verursachen. Beschleunigen und verzögern kann jeder, aber unter diesen Kräfteverhältnissen die Geometrie sicherzustellen, setzt eine entsprechende Steifigkeit der Maschine voraus", so Probst.

Das "G" in der Maschinenbezeichnung steht für Gantry-Bauweise: Dabei werden in Y-Richtung zwei autonome achsparallele Linearantriebe so aufeinander abgestimmt, dass das Koordinatenfahrwerk eine hohe Parallelverfahrgenauigkeit und damit geometrische Rechtwinkligkeit zur X-Achse erreicht. Die extrem hohe Steifigkeit des Gesamtkonzeptes resultiert einerseits aus dem geschlossenen Verbund der Gestellbauteile mit dem Koordinatenfahrwerk, andererseits aus den doppelt innenliegenden Führungssystemen aller Linearachsen. Die damit einhergehende statische Überbestimmung wird beherrscht durch hohe Fertigungsgenauigkeit der Kontaktgeometrien aufgrund zweckorientierter Parallelspanntechnik und Integralbauweise.  Zudem sind wir in der Lage, jede beliebige, technologiebezogene Hauptspindel einzubauen", so Probst zu den Vorteilen der Maschinen.

Ein Hersteller für vier Funktionen

alzmetall51012Antreiben, Führen, Lagern, Messen: Das sind gleich vier Funktionen, die von verschiedenen Geschäftsbereichen der Schaeffler Gruppe abgedeckt werden: Von der GS650 bis zur GS1400 verfügen die Bearbeitungszentren über drei bis fünf Achsen. Die Fünf-Achs-Variante gliedert sich in die drei hintereinander geschalteten Linearachsen X-, Y- und Z, die konventionell mit Kugelgewindetrieben betrieben werden sowie die zwei hintereinander geschalteten rotatorischen Achsen A und C, die mit Direktantrieben versehen sind.

Aufgrund der jahrelangen sehr guten Geschäftsbeziehungen mit der Schaeffler Gruppe entschieden sich die Konstrukteure bei Alzmetall ohne große Auswahlverfahren zunächst für die RE-Serie der Suhler Antriebsspezialisten. Vor einem Jahr kam dann die Leistungsrekord brechende RKI-Serie dazu. "Wir hatten keinen anderen Lieferanten für Torquemotoren in unseren Maschinen seit deren erstem Einsatz vor etwa sechs Jahren“, sagt Probst.  Die Entscheidung fiel damals aufgrund der Dynamik und Leistungsdichte zugunsten der IDAM-Antriebe. Alzmetall hatte vor allem Außenläufermotoren verwendet, um beispielsweise in der C-Achse einen großen Freiraum für die zentrale Energieführung zu erhalten. Seit der Etablierung sogenannter Hybridmaschinen, die sich mit dem Einzug der Drehbearbeitung und damit hohen Drehzahlen ins Bearbeitungszentrum entwickelten, verwenden die Oberbayern zudem RKI-Motoren.


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Die Linearachsen werden ebenfalls mit INA-Produkten bestückt: In allen Achsen befinden sich RUE 45-E-Linearführungen mit jeweils zwei RUE-Schuhen pro Schiene. Diverse ZARF-Lager finden zudem in den Achsantrieben Einsatz. In den C-Rundachsen aller GS-Maschinen sind die für hohe Drehzahlen prädestinierten INA-Rundtisch-Messlager YRTSM verbaut. Wie der Name schon sagt, ist hier das Messsystem im Lager integriert und zwar so, dass der gesamte Durchmesserbereich frei bleibt für die Energiezuführung der Maschine.

500 Prozent mehr - eine neue Dimension

alzmetall21012Alzmetall gehörte schon zu den ausgewählten Kunden für die Testphase der Beta-Serie der RKI-Motoren. Deren Verkaufsstart erfolgte nach einer zweieinhalbjährigen Entwicklungszeit vor etwa einem Jahr. "Die Motivation für die Entwicklung des neuen Funktionsprinzips kam aus der Anwendung eines Direktantriebs für einen Hybrid-Pkw", sagt Marko Pfeiffer, Leiter Technischer Verkauf bei IDAM. Anforderungen wie geringe Eigenmasse, hoher Wirkungsgrad, hohes Moment bei maximaler Drehzahl und Großserientauglichkeit sollten realisiert werden. Die Motorentechnologien konventioneller Direktantriebe wie die Vorgänger-Motorenserie RI waren hier nur beschränkt einsetzbar. "Nach mehreren Simulationen, Prototypen, Tests und Designoptimierungen gelang es uns, einen Direktantrieb mit völlig neuen Eigenschaften und bis zu 500 Prozent mehr mechanischer Leistung zu entwickeln. Das war die Geburtsstunde des RKI", resümiert Pfeiffer.

Aufbau und Arbeitsweise eines RKI Motors

alzmetall1012Beim Vergleich eines Standardmotors RI mit der Serie RKI fällt auf, dass die in der Standardausführung noch eingesetzten Oberflächenmagneten am Rotor verschwunden sind. Der RKI-Rotor besteht aus einem geblechten Stahlpaket, in dem ein Magnetsystem eingebettet ist. Dieses bündelt den magnetischen Fluss und erhöht ihn um circa 30 Prozent gegenüber vergleichbaren Oberflächenmagneten. Diese 30 Prozent gehen direkt proportional in die erzeugte Kraft ein. Man kann von der gleichen Strombelastbarkeit und Spulenlänge ausgehen.

Somit lassen sich nur durch Tausch des Rotors bis zu 30 Prozent mehr Moment aus einem Motor generieren. Dieses zusätzlich gewonnene Moment hat wiederum Einfluss auf die Gegenspannung und somit auf die Drehzahlanpassung des Gesamtsystems.

Jedesmal, wenn sich ein Magnet an einer Spule vorbei bewegt, induziert das magnetische Feld eine Spannung in der Spule. Die Höhe dieser Spannung ist von der Geschwindigkeit des Magneten abhängig. Je höher die Relativgeschwindigkeit zwischen beiden ist, umso größer wird die induzierte Spannung. Das Problem dieses Effektes besteht darin, dass es bei hohen Gegenspannungen nicht mehr möglich ist, einen Strom in den Motor einzuprägen. Es kommt in diesem Fall meist zu starken Schwingungen, bevor die Achse aus der Regelung fällt.


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Der Zeitpunkt, zu dem dieser Effekt einsetzt, ist maßgeblich von zwei Werten abhängig: der Zwischenkreisspannung des Umrichters und der Induktivität/Gegenspannungskonstante des Motors. Die Zwischenkreisspannung liegt – abhängig vom Umrichter – meist bei 540 bis 600 V in Europa. Die einzige Möglichkeit, die Drehzahl eines Motors zu verändern, ist die Wicklung. Durch Verarbeitung eines stärkeren Drahtes verringert sich die Induktivität des Motors. In etwa gleichem Maße wie die Induktivität sinkt, steigt die benötigte Stromstärke des Motors (die halbe Induktivität entspricht annähernd dem doppelten Strom). Mit der Wicklungsanpassung lässt sich die Drehzahl vervierfachen und das Drehmoment um 30 Prozent erhöhen und zwar bei gleichbleibendem Bauraum. Daraus resultiert schließlich eine fünffach höhere mechanische Leistung.

Künftige Entwicklung mit Hindernissen

alzmetall71012"In Punkto Weiterentwicklung der RKI arbeiten wir im Moment an einer Eco-Variante, die mit preiswerteren Magneten auskommt und damit nicht mehr den Schwankungen der Magnetpreisentwicklung unterliegt", so Pfeiffer. Im ersten Halbjahr des letzten Jahres ist beispielsweise der Preis für den Rohstoff Neodym, der kostenmäßig den entscheidenden Anteil eines Neodym-Eisen-Bor-Magneten ausmacht, um etwa das Fünffache gestiegen. Auch wenn es danach wieder zu einer signifikanten Preissenkung kam, möchten die Suhler unabhängiger von solchen Entwicklungen werden. "Geht man beispielsweise in manchen Applikationen nicht an die Leistungsgrenze der Motoren sondern optimiert die Magnetpreise, lassen sich bei 15 Prozent weniger Drehmoment mehr als 20 Prozent der Magnetkosten einsparen", weiß Pfeiffer. Ein entsprechendes Produkt soll noch Ende dieses Jahres vorgestellt werden.

Ein weiteres Thema für die IDAM Entwickler werden die Motorprinzipien sein: "Wir verwenden in den meisten Torquemotoren das Synchronmotorprinzip mit Permanenterregung mit entsprechenden Neodym-Eisen-Bor-Magneten. Setzte man sogenannte Hybridmotoren ein, die zusätzliche Reluktanzanteile innerhalb des Motors und damit das typische Schrittmotorenprinzip haben, könnte man Rohstoffkosten reduzieren und sogar die Drehzahlen deutlich steigern. An der Stelle gibt es aber wieder eine andere Herausforderung: Standardumrichter der Industrie unterstützen dieses Motorenprinzip aktuell noch nicht. Es wird wohl noch bis zu zwei Jahre dauern, bis voraussichtlich kleinere Hersteller mit entsprechenden Umrichtern auf den Markt kommen", vermutet Pfeiffer.


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Neue Einsatzgebiete sieht der Verkaufsleiter im aktuellen Trend bei den Hauptantrieben für Rundtische hin zu Hochleistungsspindeln, die sehr hohe Momente zur Verfügung stellen. "Ich gehe davon aus, dass irgendwann ein Torquemotor und eine Hochfrequenzspindel in ihrem Aufbau sehr ähnlich sein werden. Hier wächst alles ein bisschen zusammen", schließt Pfeiffer.

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