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minebea10319Anwenderbericht

Am 20. Oktober 2018 um 03:45 MESZ startete die vierteilige Raumsonde Bepi Colombo in der Trägerrakete Ariane 5 ihre Reise zum Merkur. Mit an Bord: Wälzlager des Minebea Mitsumi Tochterunternehmens Cerobear. Der Launch der Raumfahrtmission fand in Kourou (Französisch-Guayana) statt.

Die Mission ist eine Kooperation der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) und der ESA (European Space Agency). Voraussichtlich sieben Jahre wird die nach dem italienischen Mathematiker Giuseppe Colombo benannte Raumsonde unterwegs sein.

minebea0319Der Merkur ist mit einem Durchmesser von 4.878 km der kleinste und zudem auch der am wenigsten erforschte Planet unseres Sonnensystems. Dies liegt an den unwirtlichen Bedingungen für Raumsonden in Merkur- und damit in Sonnennähe. Die Sonneneinstrahlung in der Merkur-Umlaufbahn ist etwa zehnmal höher als auf der Erde. Und auch die langen Merkur-Tage und -Nächte spielen eine Rolle: Der Wechsel zwischen Tag und Nacht dauert auf dem Merkur 176 Tage, weshalb die Temperatur auf der Sonnenseite mit etwa 430 °C extrem hoch und auf der Schattenseite mit minus 180 °C extrem niedrig ist. Durch die starken thermischen Belastungen müssen alle Geräte und Komponenten besondere Anforderungen an den Wärmehaushalt erfüllen.

Mit der Bepi Colombo ist nach Mariner 10 und dem Messenger-Orbiter erst die dritte Raumsonde auf Merkur-Expedition. Die beteiligten Wissenschaftler versprechen sich eine umfassende Beschreibung der planetaren Eigenschaften und der Geschichte des Merkurs. Einer der zwei Satelliten, die sich am Ziel von der Sonde trennen werden, soll die Oberfläche untersuchen, der zweite das Magnetfeld.

Laut Berechnung soll Bepi Colombo im Dezember 2025 das Ziel erreichen. Auf dem Weg müssen neun sogenannte „Swing-by-Manöver“ durchgeführt werden. Die Raumsonde passiert einmal die Erde im April 2020, danach zweimal die Venus und sechsmal Merkur selbst. Diese Manöver dienen dem Abbremsen, damit die 4,1 t schwere Sonde nicht ins Innere des Sonnensystems abstürzt.

Wälzlager im Satelliten

Die Wälzlager sind bei der aktuellen Merkur-Mission unter anderem im Solar Array Drive Mechanism des MPO (Mercury Planetary Orbiter), also im Satelliten, der die Oberfläche erkunden soll, eingesetzt. Durch die lange Reise und die extremen Bedingungen werden besondere Anforderungen an die Wälzlager gestellt: Nach sieben Jahren Stillstand müssen die Lager einwandfrei funktionieren und den hohen Temperaturschwankungen im Orbit des Merkurs wiederstehen. Daher sind für diese Mission Hybridlager eingesetzt, bei denen die Ringe aus Stahl und die Kugeln aus Siliziumnitrid bestehen. Nur so wird sichergestellt, dass es über den Start und die lange Reise auch ohne Schmierstoff nicht zu einem Kaltverschweißen zwischen Ringen und Kugeln kommt.

Cerobears Geschichte in der Luft- und Raumfahrt begann Anfang 2000 mit dem ersten Flug von keramischen Zylinderrollen in den Lagern der Flüssigwasserstoffpumpen des Space-Shuttles. Die Keramikrollen arbeiteten mit 36.200 min-1 bei Temperaturen von minus 250 °C und wurden nur mit flüssigem Wasserstoff geschmiert. Der Einsatz von Cerobear-Wälzkörpern verbesserte das Wartungsintervall der Triebwerke um den Faktor 12, während gleichzeitig die Nutzlast um 9 % gesteigert wurde. Die Wartungszeiten zwischen den Missionen wurden von 1000 h auf unter 50 h reduziert.

In Raumfahrtanwendungen müssen die Lager maßgeschneidert und auf eine lange Lebensdauer bei höchster Genauigkeit und geringer Reibung abgestimmt sein. Für Lager mit niedriger Drehzahl, die typischerweise in Weltraummechanismen eingesetzt werden, stehen weltraumtaugliche Werkstoffe und Beschichtungen zur Verfügung. Für die extremen Anforderungen kommen neue Wälzlagerstähle und Keramik zum Einsatz.

Bild oben: ESA - S. Corvaja

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Aktuelle Beiträge von Minebea Mitsumi

  • Künstliche Intelligenz wird Prognosen zufolge eines großen Einflusses auf Gesellschaft, Kultur und Wirtschaft haben. Die Anwendung von KI in Städten und urbanen Umgebungen, kurz Smart City, ist ein stark diskutiertes Thema. Am brisantesten stellt sich derzeit innerhalb dieser Debatte die Emotionale Künstliche Intelligenz, also KI mit EQ dar. Minebea Mitsumi beschäftigt sich mit der Thematik, denn KI und Smart City sind hier Produkt- und Entwicklungszweige.
  • Minibea Mitsumi und Renesas Electronics haben gemeinsam einen sensorbasierten Schrittmotor mit Resolver und Schrittmotorsteuerung entwickelt. Der Resolver basierte Motor wurde für den Einsatz in Robotern, Büroautomation, Medizintechnik und Pflege optimiert. Solche Anwendungen erfordern Motoren mit einer präziseren Motorsteuerung und miniaturisierte Formfaktoren. Zudem müssen sie robust gegen Umgebungseinflüsse sein.
  • Die Übernahme der Mast Kunststoffe GmbH & Co. KG durch Minebea Mitsumi erfolgte im Zuge der geplanten Unternehmensnachfolge. Damit soll das Produktportfolio um die Entwicklung und Fertigung von Antriebselementen gestärkt und  erweitert werden. Peter und Ulrich Mast sind sich einig, dass das MinebeaMitsumi Technology Center ein starker und dynamischer Partner für die zukünftige Ausrichtung ist. Die beiden Geschäftsführer bleiben in ihrem Amt. Mit der Sicherung der bestehenden Arbeitsplätze haben sie ein wichtiges Ziel bei der Nachfolgeregelung erreicht.
  • Mit dem neuen Experience Center „EC“ in Bangkok, Thailand, bietet Minebea Intec 100 % Support und Service vor Ort in Südostasien. Besucher haben die Möglichkeit sich im brandneuen Showroom live einen Eindruck vom kompletten Produktportfolio zu machen, persönliche Trainings- und Produkttest durchzuführen sowie schnellen und professionellen technischen Support zu erhalten.
  • SPS Stand 1, Halle 350 Minebea Intec präsentiert die etablierte Wägezelle „Inteco“ mit einem digitalen Upgrade, das Wägemodul „Novego“ mit höchster Messgenauigkeit und ein Kooperationserfolg aus dem Servicebereich mit den neuen LC-Wägezellen und CSD-Wägeelektroniken.
  • Myonic (Minebea Mitsumi) hat auf der EMO das Axial- und Radiallager der nächsten Generation für die Werkzeugmaschine vorgestellt. Die Baureihe AXRY-NGX wurde konsequent auf maximale Steifigkeit weiterentwickelt. Mehr Steifigkeit für hohe Belastungen in dem gegebenen Bauraum sei nicht möglich. Bewährte Features der Baureihe EX wie die Fettreservoirs zur Lebensdauerschmierung wurden übernommen.
  • Ursprünglich als reines Entwicklungszentrum für Festplattenmotoren gegründet, hat sich die Firma PM DM inzwischen zum Dreh- und Angelpunkt für die Motorenentwicklung im internationalen Mutterkonzern Minebea Mitsumi etabliert. Ab dem 1. Oktober wird nun auch der Firmenname an die zentrale Stellung im Unternehmensverbund angepasst: Aus der PM DM GmbH wird die Minebea Mitsumi Technology Center Europe GmbH.
  • Fachartikel Analoge und digitale Wägezellen stellen in verschiedensten Industriesparten die technische Basis für exakte Prozesse bei der Verwiegung und Dosierung von Gütern sowie für deren Abrechnung dar. Digitale Systeme weisen dabei viele Vorzüge für den Anwender auf. Minebea Intec ist hier Spezialist, bietet digitale und analoge Wägezellen an und weiß, wann welche zum Einsatz kommen sollte.
  • Mit  zwei Produktserien erweitert Minebea Intec sein Angebot um Komponenten für die zuverlässige industrielle Verwiegung. Die Wägezellen-Serie LC bietet zuverlässige Wägelösungen für den Bau von Tischwaagen, Zählwaagen oder Verwiegungsanlagen. Die Wägeelektroniken der Serie CSD gewährleisten die sichere Weiterverarbeitung von Messignalen und meistern auch einfache bis anspruchsvolle Dosieraufgaben.