Stirnradgetriebe | Anwendung, Funktion, Innovation

GETRIEBE

Details: Veröffentlicht: 24.05.2019; Zuletzt aktualisiert: 01.05.2024; Zugriffe: 6006

Die einfach konstruierten Stirnradgetriebe bieten eine hohe Effizienz und können Drehmomente effektiv zwischen parallelen Wellen mit minimaler Geräuschentwicklung übertragen. Damit eignen sie sich für den Einsatz in Fertigungsanlagen über Automobilantriebe bis hin zu Windturbinen und anderen schweren Industrieanwendungen. Dieser Artikel beleuchtet innovative Neuentwicklungen, Applikationen und zeigt umfassende Serviceleistungen auf, mit denen Sie Ihre Effizienz steigern und die Betriebsdauer in Ihrer Anwendung verlängern können.

Inhalt

Stirnradgetriebe 2024 – Das Wichtigste in Kürze
Stirnradgetriebe Innovationen
Häufig gestellte Fragen

Stirnradgetriebe 2024 – Das Wichtigste in Kürze

Stirnradgetriebe stellen eine der robustesten Lösungen in der Antriebstechnik dar, indem sie Drehmoment und Drehzahl über parallel ausgerichtete Wellen mittels präziser Zahnräder übertragen. Die fortlaufende Weiterentwicklung dieser Getriebeart umfasst fortgeschrittene Konstruktionsmethoden und den Einsatz hochfester Materialien wie legierte Stähle, die eine erhöhte Belastbarkeit und eine verlängerte Lebensdauer ermöglichen.

Ein zentraler Fokus liegt auf der Verbesserung der Verzahnungsgeometrie durch innovative Berechnungsverfahren und Simulationstechniken. Diese Optimierungen führen zu einer effizienteren Kraftübertragung und minimieren gleichzeitig Geräuschentwicklung und Vibrationen, was besonders in geräuschsensitiven Umgebungen von Vorteil ist. Moderne Beschichtungsverfahren, wie die Vakuum-Beschichtungstechnik, tragen zusätzlich dazu bei, die Reibung zwischen den Zahnflanken der Zahnräder zu reduzieren, was wiederum den Wirkungsgrad erhöht und den Energieverbrauch senkt.

Die Integration von Sensoren spielt eine immer wichtigere Rolle, um den Zustand der Getriebe in Echtzeit zu überwachen. Diese Sensoren erfassen kritische Betriebsparameter wie Temperatur, Vibration und Lastzustände und ermöglichen eine präzise Zustandsüberwachung (Condition Monitoring). Dies führt nicht nur zu einer effektiveren Wartungsplanung, sondern auch zur frühzeitigen Erkennung von Abnutzungserscheinungen und potenziellen Ausfällen. Das wiederum erhöht die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Systeme.

Durch diese technologischen Fortschritte werden Stirnradgetriebe in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, von der Automobilindustrie über den Maschinenbau bis hin zur Energieerzeugung, und unterstützen die Unternehmen dabei, ihre Produktivität zu steigern und gleichzeitig umweltfreundlicher zu agieren.

Nachfolgend präsentieren wir Ihnen die neuesten Entwicklungen unter den Stirnradgetrieben:

Kegelrad- und Stirnradgetriebe kann kleiner ausfallen

10.01.2024 | Aktuelle Innovationen in der Berechnungstechnik sowie die Integration digitaler Datenmodelle sind Schlüsselelemente für die Leistungsverbesserung der Stirn- und Kegelradgetriebe der Serie X.e von SEW-Eurodrive. Die aus umfangreichen Feldtests, Laborversuchen und Simulationen gewonnenen Daten werden fortlaufend in die eigenen Berechnungstools integriert, was die Präzision und Verlässlichkeit dieser Instrumente erhöht.

Auf dieser Grundlage wurden die mechanische und thermische Konfiguration der Kegelrad- und Stirnradgetriebe-Serie X.e neu bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass frühere Bauteiloptimierungen nun zu noch höheren thermischen Leistungsgrenzen und einer signifikant verbesserten Lebensdauer der Lager sowie zu einer Erhöhung der Nenndrehmomente bei maximaler Querkraftbelastung führen.

Kleineres Getriebe – weniger Öl, Energie und mehr

Diese technischen Fortschritte ermöglichen es Anwendern unter anderem, kleinere Getriebegrößen einzusetzen. Dies führt zu Reduktion des Ölvolumens, niedrigerem Energieverbrauch und somit zu reduzierten Total Cost of Ownership. Weiterhin ermöglichen die Optimierungen eine Verringerung des benötigten Platzes und des Gewichts in den Konstruktionen der Anwender. Insbesondere bei stark belasteten Antrieben wird dadurch auch die mechanische Sicherheit erhöht und das Risiko von Ausfällen minimiert. Die niedrigere Temperatur des Ölbades und eine längere Lebensdauer der Lager reduzieren zudem die Notwendigkeit häufiger Wartungen während der Nutzungsdauer.

Mit 23 verschiedenen Baugrößen decken die Kegelrad- und Stirnradgetriebe X.e einen Drehmomentbereich von 7,2 bis 500 kNm ab. Das breite Spektrum an Einbauoptionen und die vielfältigen Zusatzausstattungen gestatten eine große Anpassungsfähigkeit an verschiedene Einsatzbedingungen.

Das Stirnradgetriebe der Zukunft

01.06.2023 | Flender hat mit dem Stirnradgetriebe Flender one den Getriebe-Standard neu erfunden. „Das Flender One ist kein Serienprodukt, obwohl es genau so gefertigt wird. Begriffe wie Baukasten gehören daher schon bald der Vergangenheit an“, kommentiert Andreas Evertz, CEO der Flender-Gruppe, bei der Markteinführung. Das Geheimnis liege in der maximalen Individualität und Variabilität in der Konfiguration und der Fertigung der Getriebe auf Basis einer Getriebeintelligenz.

Den Flender-Ingenieuren ist es gelungen, für Anwendungen, die eine besonders genaue Drehzahl benötigen, wie etwa Pumpen und Papiermaschinen, den weltweit engsten Übersetzungsbereich mit 103 Stufen zwischen 1 und 7,1 je Baugröße zu entwickeln. Damit lässt sich die Drehzahl für den maximalen Wirkungsgrad bei diesen Anwendungen nahezu ideal einstellen. Die Abweichung zwischen gewünschter Drehzahl und verfügbarer, technischer Lösung liegt hier bei maximal 1,5 %.

Vollständige Digitalisierung des Engineering-Prozesses

Weitere Ausbaustufen werden es in Zukunft möglich machen, Getriebe maßgeschneidert für die jeweilige Anwendung zu konfigurieren. Trotz maximaler Individualität werden die Kunden dabei aber von den Vorteilen einer Serienfertigung profitieren. Möglich macht das ein echter Meilenstein in der Getriebefertigung: die vollständige Digitalisierung des Engineering-Prozesses. Er stößt die Konstruktion exakt nach Kundenanforderung an und übersetzt sie in einen voll-automatisierten Fertigungs- und Lieferprozess.

Getriebe-Bestellung wird zum Kinderspiel

Eine weitere Weltneuheit in der Antriebstechnik ist der Produkt-Konfigurator des Flender One. Mit nur drei Angaben kann sich der Kunde online sein Getriebe konfigurieren: Anwendung, Leistung und Drehzahl. Auch detailliertere Parameter lassen sich hinzufügen. Innerhalb weniger Sekunden sind die vollständigen 3D-Daten und eine 360-Grad-Vorschau des Getriebes verfügbar. Flender hat sich bei der Entwicklung des Konfigurators an den Anforderungen der Kunden orientiert.

„Wir bieten unseren Kunden an, ihnen die zeitintensiven Vorüberlegungen abzunehmen. Wir fragen nicht mehr nach den Spezifikationen und Eigenschaften des Getriebes, sondern ausschließlich nach dem gewünschten Nutzen. Unser Kunde sagt uns, wie und wo er das Getriebe einsetzen will, und wir sagen ihm, welches Getriebe mit welchen Funktionen er dafür benötigt“, sagt Dr. Jan Reimann, Projektleiter von Flender One.

50 % überdimensioniert? – Jetzt nicht mehr!

Die meisten Industriegetriebe aller Hersteller im Feld inklusive Flender seien laut Andreas Evertz bis zu 50 Prozent überdimensioniert und kann das auch belegen. „Mit Flender One benötigen wir diese Überdimensionierung nicht mehr“, so Evertz. Mit Hilfe der gesammelten Daten ist es Flender möglich, die Getriebe nur noch so groß zu dimensionieren, wie es für die jeweilige Anwendung benötigt wird.

Der optimierte Radsatz Metaperform verringert zudem die Verlustleistung im Vergleich zu bisherigen Getriebelösungen um bis zu 50 %. Möglich wird das durch das verbesserte Abrollverhalten und die noch gleichmäßigeren Kontaktflächen der Verzahnung. Zusammen mit dem neuen Getriebedesign erhöht das die thermische Kapazität des neuen Stirnräder-Getriebes. Die prägnanten Kühlrippen machen eine zusätzliche, externe Kühlung des Getriebes erst später notwendig oder je nach Anwendung gänzlich überflüssig.

Das Getriebe wird smart

Die digitale Basis aller Messungen und Optimierungen bildet wie eingangs erwähnt die neue Getriebeintelligenz AIQ von Flender. Ihre Sensoren messen kontinuierlich das Drehmoment und die Analysefunktionen erkennen, ob Getriebe und Anlage in Überlast oder Unterlast gefahren werden. Das ist der Schlüssel zur Optimierung und Automatisierung der Produktionsprozesse und die perfekte Auslegung und Dimensionierung der Getriebe.

Der AIQ integrierte Sensor nimmt Betriebszustände nicht nur auf, sondern verarbeitet sie direkt, interpretiert und gibt Handlungsempfehlungen an die Betreiber – vor Ort am Sensor, per App oder dauerhaft im kundeneigenen System. Die detaillierte Zustandsüberwachung der einzelnen Komponenten erkennt Abweichungen zum Optimum frühzeitig und ermöglicht die Vorhersage möglicher Ausfälle. Punktgenau geplante Wartungen werden möglich und Ausfallzeiten werden reduziert.

Industriegetriebe für Hubwerke aller Art

02.09.2022 | Hubanwendungen stellen besondere Anforderungen an den Bauraum von Antrieben, die das neue Maxxdrive XD von Getriebebau Nord erfüllt. Das Industriegetriebe hat einen vergrößerten Achsabstand, wodurch es sich sehr gut für U-förmige Konfigurationen von Getriebe, Motor und Seiltrommel eignet.

Mit dem neuen Industriegetriebe schließt Nord Drivesystems eine Lücke in seinem Portfolio: „Wir geben unseren Kunden nun die Möglichkeit, die Fahrwerks- und Hubwerksantriebe für Krane aus einer Hand zu beziehen“, kommentiert Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing bei Nord.

Wie bei allen Getrieben des Herstellers kommt das bewährte Prinzip des robusten einteiligen Blockgehäuses zum Einsatz. Das Gehäuse vom neuen Industriegetriebe wurde speziell für Hubanwendungen ausgelegt und für abwärts gerichtete Lasten optimiert. Die gestreckte Getriebestufen Anordnung gestattet eine mechanisch passgenaue Dimensionierung mit ausreichenden Achsabständen.

Fünf Baugrößen mit Achsabständen zwischen 509 und 963 mm und drei oder vier Getriebestufen stehen zur Verfügung. Gehäuseabmessungen und Achsabstand sind bei den drei- und vierachsigen Ausführungen identisch. Das gestattet die Standardisierung und Variantenreduktion bei der Konstruktion von Kranlagen. Die drei- und vierstufigen Ausführungen decken einen breiten Übersetzungsbereich ab. Die maximale Nennübersetzung beträgt i=355. Das konstante Drehmoment im gesamten Übersetzungsbereich sorgt für hohe Effizienz.

Bewährte Serienteile verwendet

Bei den Komponenten des Maxxdrive XD greift der Antriebsspezialist auf die bewährten Serienteile seiner Industriegetriebe zurück. Daraus ergeben sich eine große Vielfalt an Optionen und kurze Lieferzeiten. Für das Gehäuse gibt es auch Inspektionsdeckel zur visuellen Überprüfung der inneren Bauteile. Erhältlich ist es das Getriebe in Grauguss (GJL) oder optional in Sphäroguss (GJS).

Die neue Baureihe eignet sich für die Hubwerke von Hafen- und Containerkranen, Brücken- und Portalkranen sowie Container- und Coil-Hochregallager. Neben Hafen, Logistik und Werften ist das Industriegetriebe aber auch prädestiniert für die Metall-, Chemie- und Papierindustrie, den Bergbau und Schüttgutumschlag.

Modulare Industriegetriebe für Heavy Duty Aufgaben

14.02.2021 | Getriebebau Nord hat sich vom Getriebehersteller zum Value Chain Partner für Komplettlösungen der Antriebstechnik entwickelt. Das Produktportfolio umfasst auch die Industriegetriebe Baureihe Maxxdrive für maximale Abtriebsdrehmomente von 282.000 Nm für Heavy Duty Anwendungen. Das Beispiel einer Klappbrücke zeigt, wie eine individuelle Antriebslösung mit kurzer Lieferzeit entsteht.

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Industriegetriebe mit Ölausgleich für die große Mischtechnik

30.04.2020 | Für den Einsatz in großen Mischern eignen sich die Maxxdrive Industriegetriebe von Getriebebau Nord. Für diese Mischtechnik stellt der Antriebsspezialist mit dem Safomi-Adapter eine technische Innovation vor. Es ist ein Flansch mit integriertem Ölausgleichsbehälter zur Verbesserung der Betriebssicherheit und Einsparung von Verschleißteilen. Die Industriegetriebe bieten hohe Abtriebsdrehmomente von 15 bis 250 kNm.

Die Maxxdrive Getriebe gewährleisten auch unter extremen Einsatzbedingungen wie in der Misch- und Rührtechnik einen reibungslosen Betrieb. Das kompakte Design ist FEM optimiert. Es erlaubt den Betrieb unter höchsten externen Lasten. Das umfangreiche Baukastensystem bietet viele Optionen für maßgeschneiderte Lösungen. Für Rührwerksanwendungen dient der Safomi (Sealless Adapter For Mixers) IEC-Adapter.

Spezielle Adapter im Einsatz

Dieser spezielle IEC-Adapter kombiniert die Funktionen eines Standard-IEC-Adapters und eines Ölausgleichsbehälters in einem Bauteil. Safomi gibt es für Stirnradgetriebe in den Baugrößen 7 bis 11 und damit für maximale Abtriebsdrehmomente von 25 bis 75 kNm. Die kompakte Kombination aus Industriegetriebe, Adapter und Antriebsmotor ist für Mischer und Rührwerke die optimale Wahl, um Verschleiß- und Anbauteile zu reduzieren.

Der kompakte einfach aufgebaute Safomi-IEC-Adapter verfügt über ein integriertes Ölausgleichsvolumen. Ölbehälter und Ölschläuche sowie den leckage- und verschleißanfälligen Wellendichtring zwischen Getriebe und IEC-Zylinder sind damit verzichtbar. Standardmäßig wird die Kombination aus Stirnradgetriebe und Safomi Adapter nur in Einbaulage M5 montiert, sprich mit nach unten zeigender Abtriebswelle.

Der Umstieg auf einen Safomi-IEC-Adapter statt des Standard-IEC-Adapters am Rührwerksantrieb führt zu höherer Betriebssicherheit und geringerem Wartungsbedarf. Der Ölfüllstand und das erforderliche Ölvolumen sind geringer. Dank fehlender Anbauteile reduziert sich der Bauraum.

Heavy-Duty Extrudergetriebe für die Kunststoff Verarbeitung

04.02.2020 | Wenn es um die Herstellung und Verarbeitung von thermoplastischem Kunststoff geht, hat sich die Extrusion als wichtigstes Fertigungsverfahren etabliert. Speziell für den Einsatz im Extruder bietet Getriebebau Nord ein Extrudergetriebe, welches für den Heavy-Duty Einsatz optimiert ist. Neben dem leistungsstarken Maxxdrive Industrie Getriebe produziert Nord auch gesamte Antriebslösungen in Extruder Ausführung.

So lassen sich an das Maxxdrive-Industrie Extrudergetriebe nahezu alle üblichen Anschlussmaße adaptieren. Großzügig dimensionierte Drucklager nehmen die Prozesskräfte sicher auf und gewährleisten eine lange Lebensdauer. Die Option Extruder von Nord Drivesystems kann individuell passend auf die Ausgangswellen des Anwenders zugeschnitten werden. Dabei lässt sie sich durch verschiedene Lager Ausführungen optimal auf die Anwendung anpassen.

Anlagenbauer, Hersteller und Verarbeiter von Kunststoff können mit diesem Extrudergetriebe Antriebe sicher, höchst zuverlässig und dabei besonders flexibel auslegen. Extruder Ausführungen stehen für die Maxxdrive Getriebe in den Baugrößen 5 bis 11 mit Nenndrehmomenten von 15 bis 75 kNm zu Verfügung.

Robuste und sichere Antriebslösungen für Stetigförderer

24.05.2019 | Für den Schüttguttransport bietet Getriebebau Nord leistungsstarke Antriebssysteme. Zuverlässig, sicher und robust gewährleisten diese selbst bei härtesten Umgebungsbedingungen einen reibungslosen Betrieb. Sie lassen sich für eine präzise, dynamische Schüttgutzufuhrsteuerung individuell steuern.

Zur Beförderung von Schüttgut werden Förderer benötigt, die sich in Förderrichtung, Massenstrom, Förderlänge und Konstruktion unterscheiden. Die Antriebe sorgen hierbei für einen unterbrechungsfreien Materialfluss. Gurtbandförderer sind Fördersysteme, die dem stetigen Transport von Stück- und Schüttgütern zum Beispiel in Bergbau, Maschinenbau oder bei Kunststoff- und Papierrecyclings dienen.

Umsetzen lassen sich besonders große Förderlängen, -mengen und -geschwindigkeiten. Gurtbandförderer sind gekennzeichnet durch einen umlaufenden Gurt aus Gummi oder Kunststoff sowie Zugträgern für Stabilität. Der Fördergurt wird über mindestens zwei Trommeln umgelenkt, wobei mindestens eine Trommel angetrieben wird und den Gurt durch Umschlingungsreibung in Bewegung setzt.

Große Gurtbandförderer

Für große Gurtbandförderer mit hoher Kapazität eignen sich die langlebigen und wartungsarmen „Maxxdrive“-Industriegetriebe, bei denen Lagerstellen und Dichtflächen des Blockgehäuses in einer Aufspannung gefertigt werden. Die neuste Generation Maxxdrive XT wurde um ein anwendungsoptimiertes zweistufiges Kegelstirnradgetriebe ergänzt – ideal für Bandförderanlagen in der Schüttgut- und Mineralienindustrie. Der Leistungs- und Drehzahlbereich wurde speziell auf die Zielbranchen abgestimmt.

Ultraschall und Radar Füllstandssensor mit IO-Link für das IIoT

Die Stirn- oder Kegelradgetriebe im Fuß-, Flansch- oder Aufsteckgehäuse können dank der zwei Bauformen achsparallel und rechtwinklig in die Förderanlage eingeplant werden. Sie werden zusammen mit einem fußmontierten, hocheffizienten IE3-Motor auf einer Motorschwinge oder einem Rahmen aufgebaut und sind über eine Hydraulikkupplung mit dem Motor verbunden.

Da die meisten Becherwerksanwendungen mit Staubentwicklung behaftet sind, besteht bei Brennbarkeit des Staubes Explosionsgefahr. Hier kommen Motoren und Getriebemotoren mit Ex-Schutz nach Maß zum Einsatz, die der Antriebsspezialist nach individuellen Anforderungen aus seinem Baukastensystem zusammenstellt. Ein praktisches Wartungspaket, bestehend aus Schutzmaßnahmen und Monitoring-Systemen, sorgt dafür, dass die Investition auch unter widrigen Einsatzbedingungen wie Dauerbetrieb, Staubentwicklung und Witterungseinflüssen funktioniert.

Industriegetriebe im Blockgehäuse mit 190 kNm Abtriebsmoment

03.05.2016 | Getriebebau Nord hat auf der Hannover Messe eine neue Größe seiner Industriegetriebe vorgestellt: Mit nun auch 190 kNm deckt die gesamte Baureihe Drehmomente von 25 bis 250 kNm in 9 Baugrößen ab. Die neuen Einheiten mit Baugröße 14 erlauben nun noch passgenauere Auslegungen.

Mit einem einteiligen Blockgehäuse erreichen die Industriegetriebe eine längere Lagerlebensdauer als Teilfugengetriebe und gewährleisten eine effiziente Kraftumsetzung sowie hohe Toleranz gegenüber Lastspitzen und Schlägen. Sie können als Stirnrad- oder Kegelstirnradgetriebe, zwei- oder dreistufig und mit Nenn-Übersetzungen von 7,1:1 bis 400:1 sowie mit Vorgetrieben bis zu 30.000:1 montiert werden.

An- und Abtriebsrichtung sind frei wählbar. Für die Aufstellung stehen alle sechs Seiten zur Verfügung. Der Antriebsspezialist konfiguriert mit Produkten aus eigener Fertigung Industriegetriebe Motoren für verschiedenste Anwendungen vom Stahlwerk bis zur Verfahrenstechnik.

Anwendungsspezifische Ausstattungsoptionen umfassen unter anderem verstärkte Lagerungen und Wellen, einen vergrößerten Lagerabstand, verlängerte Abtriebswellen, eine Drywell-Ausführung mit zusätzlicher Ölabtropfscheibe und Leckölanzeige oder Ölsensor. Auch Scheiben- und Trommelbremsen, Doppelgetriebe, Hilfsmotoren, IEC-Motoradapter, Turbokupplungen, Axiallüfter, Motorschwingen, eine drehmomentbegrenzende Rücklaufsperre sowie Kühl- und Heizsysteme sind erhältlich.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Stirnradgetriebe?

Ein Stirnradgetriebe ist eine mechanische Vorrichtung, die zur Übertragung von Drehmoment und Drehzahl zwischen zwei parallelen Wellen dient. Ein Stirnradgetriebe besteht aus mindestens zwei ineinandergreifenden Zahnrädern mit gerader oder schräger Verzahnung

Wie funktioniert das Stirnradgetriebe?

Das Stirnradgetriebe funktioniert durch das Ineinandergreifen von zwei oder mehreren Zahnrädern auf parallelen Achsen. Diese Zahnräder übertragen die Drehbewegung und das Drehmoment von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle. Durch die Auswahl verschiedener Zahnradgrößen und -formen wie gerade oder schrägverzahnt lassen sich Geschwindigkeit und Drehmoment an die spezifischen Anforderungen der Anwendung anpassen.

Wo findet man Stirnradgetriebe?

Stirnradgetriebe sind aufgrund ihrer Robustheit und Zuverlässigkeit in zahlreichen industriellen Anwendungen verbreitet von Maschinenbau, über Energietechnik, Mobile Arbeitsmaschinen bis hin zu Automobilindustrie oder Bergwerkantriebstechnik.

Was ist ein Kegelstirnradgetriebe?

Ein Kegelstirnradgetriebe ist eine spezielle Form des Getriebes, das Elemente sowohl von Kegelradgetrieben als auch von Stirnradgetrieben kombiniert. Diese Art von Getriebe nutzt die Vorteile beider Getriebearten, um die Kraftübertragung zwischen sich schneidenden oder versetzten Achsen zu ermöglichen, wobei die Leistungseffizienz und die kompakte Bauweise beibehalten werden.

Welche Vor und Nachteile haben Zahnradgetriebe?

Zahnradgetriebe sind für ihre präzise und effiziente Kraftübertragung in vielen industriellen Anwendungen geschätzt. Zu den Vorteilen zählen hohe Zuverlässigkeit, Robustheit und die Fähigkeit, hohe Drehmomente zu übertragen. Zudem ermöglichen sie eine kompakte Bauweise und weisen eine hohe Energieeffizienz auf.

Nachteile von Zahnradgetrieben umfassen potenzielle Geräuschentwicklung bei hoher Last oder hoher Drehzahl, insbesondere bei nicht optimaler Auslegung oder Wartung. Die Kosten für Herstellung und Präzisionsfertigung können ebenfalls hoch sein, ebenso wie der Wartungsaufwand, um eine lange Lebensdauer und optimale Leistung sicherzustellen.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Flender, Getriebebau Nord, SEW.