Kundenspezifische Antriebstechnik für besondere Anwendungen ist so eine Sache: nur wenige Anbieter können bei maßgeschneiderten Lösungen für Kunden Anforderungen und Wünsche abseits vom Katalog oder vom Produktportfolio konzipieren. Während ein Anpassen von Antrieben an eine Applikation häufig mit Kompromissen verbunden ist, ermöglicht erst die passgenaue Entwicklung mechatronischer Antriebslösungen die optimale Umsetzung individueller Leistungsanforderungen.
Erfahrungen mit der Antriebskonzeption von Wittenstein Cyber Motor
Abschaltschrauber für den Schwerlasteinsatz, Transfereinheiten in der Glasherstellung, Gewindeformer in Stanzmaschinen und Arbeitsstationen in Hochgeschwindigkeits-Biegemaschinen sind nur einige Einsatzbeispiele für die passgenaue Antriebskonzeption durch Wittenstein Cyber Motor. „Mit diesem High-End-Antriebssystem können wir unsere Position bei Abschaltschraubern weiter ausbauen“, erklärt beispielsweise Alexander Kipfelsberger, Geschäftsführer und Inhaber der Alki Technik GmbH. „Linearaktuatorik statt Pneumatik – gemeinsam mit Wittenstein haben wir den Technologiewechsel erfolgreich vollzogen“, vermeldet Klaus Lesche, Leiter Technischer Vertrieb Glasmaschinen bei der Iprotec GmbH. „Wittenstein verfügt über das Know-how und die Werkzeuge, um den Motor und die von uns beigestellten Teile fachmännisch zu montieren“, fasst Tobias Campe, Leiter Entwicklung/Konstruktion bei Ehrt Maschinenbau, zusammen. „Ohne die Motoren von Wittenstein wäre der Speedmax mit diesen Leistungsdaten nicht realisierbar gewesen“, führt Andreas Goseberg, Vertriebsleiter bei der Schmale Maschinenbau GmbH, aus. Die positiven Beurteilungen der Anwender zeigen die unterschiedlichen Zielsetzungen der verschiedenen Unternehmen und was mit den individuellen und passgenauen Antriebskonzeptionen erreicht wurde.
Kundenspezifische Antriebstechnik: aus dem Katalog, angepasst oder individuell und passgenau ?
Was treibt einen Maschinenbauer um, welche Mehrwerte erwartet er, wenn er sich mit der Auswahl mechatronischer Antriebslösungen beschäftigt? Ganz wesentlich sind sicher verbesserte Leistungsdaten für seine Maschinen – seien es kürzere Zykluszeiten durch mehr Geschwindigkeit oder mehr Qualität und ressourcenschonender Materialeinsatz durch eine verbesserte Präzision. Auch eine höhere Prozesseffizienz, beispielsweise durch sowohl weg- als auch kraftgesteuertes Motion Control oder eine Verlängerung der Lebensdauer der Maschine durch spiel- und verschleißminimierte Antriebe können wichtige Zielsetzungen sein. Ein anderer Aspekt ist die Differenzierung von Marktbegleitern beispielsweise als Technologieführer oder Early Adopter – aktuell unter anderem beim Ersatz pneumatischer durch mechatronische Antriebstechnik oder auch beim Thema Einkabeltechnik zu beobachten. Oftmals ist der Grund der Suche auch ganz trivial: die Portfolios der Anbieter auf dem Markt haben zwar – mit Kompromissen – anpassbare Produkte, aber eben keine passgenauen Antriebslösungen für die gegebenen speziellen Anforderungen der Applikation.
Ob Neuanlage oder Retrofit: Performance, Bauraum und Einsatzbedingungen als entscheidende Faktoren
Anforderungen definieren, Machbarkeit prüfen, Konzept ausarbeiten, Prototypen aufbauen, Performance verifizieren und reif für die Serienfertigung machen. Das sind die nötigen Schritte, die gemeinsam mit dem Anwender für die passgenaue Auslegung der kundenspezifischen Antriebe erfolgen. Dabei werden grundlegend drei relevante Anforderungsfelder angesprochen:
Verbesserte Performance durch kürzere Taktzeiten, optimierte Bewegungs- und Lastprofile sowie die sichere Vorausberechnung von Leistungsdaten mit Softwaretools unter Nutzung erweiterter Auslegungsspielräume.
Der vorhandene oder konstruktiv vorgesehenen Bauraum wird konsequent an die Antriebslösung angepasst. Das führt zu einer optimierten Integration der in die Maschine. Die optimalen an- und abtriebsseitigen Schnittstellen sowie die Minimierung technischer Risiken müssen definiert werden, zum Beispiel mit dem Kunden gemeinsam die Endprüfprozeduren festsetzten.
Die spezifischen Umgebungsbedingungen werden passgenau ausgelegt. So können beispielsweise gesetzliche Vorschriften in Hygiene-, Strahlungs- oder Ex-Bereichen umgesetzt werden. Dadurch ist auch die Verbesserung der Standzeiten von Maschinen und Antrieben durch eine entsprechende Konstruktion und Materialauswahl möglich. In bestimmten Fällen erhöhen sich zudem die konstruktiven Freiheitsgrade – unter anderem dann, wenn Antriebe dort eingesetzt werden können, wo dies bislang undenkbar war.
Was genau ist „passgenau“?
Die Kunden von Wittenstein definieren passgenau als „konsequent kundenspezifisch ohne Kompromisse“. Eines der wesentlichen Kompetenzfelder der Wittenstein Gruppe ist hierbei die Auslegung und Ausführung elektrischer Motoren. So wird durch eine applikationsspezifische Statorausführung, das Spektrum von Zwischenkreisspannungen von 12 V bis 800 V, das individuelle Design des Statorblechschnitts oder die Optimierung von Elektroblechmaterialien eine Erhöhung der spezifischen Leistungsdaten eines Motors erreicht. Weitere Verbesserungen werden durch eine applikationsspezifische Wicklungsausführung erzielt. Die Kleinserienmanufaktur mit moderner Bearbeitungs- und Prüfverfahren eröffnet hierzu vielfältige Optionen. Verteilte Wicklung oder Einzelzahnwicklung, individuelle Windungszahlen und Kupferlackdrahtstärken, parallele Wicklungszweige oder die Wahl zwischen Verguss oder Imprägnierung mit Harz stehen für eine passgenaue Wicklungsauslegung sowie optimale Füllfaktoren und Rastdrehmomente. Individualisierungspotenziale bietet schließlich auch die Rotorausführung. So können die Permanentmagnete vergraben, eingebettet oder auf der Oberfläche angeordnet werden – und dies in individuellen Packungsdichten. Eine weitere Optimierung lässt sich erreichen durch die Reduzierung von Massenträgheitsmomenten sowie die Vorbereitung des Rotors für eine geberlose Regelung – mit vollem Drehmoment aus dem Stillstand heraus.
Ebenso wichtig wie die Konzeption des Motors ist die im Sinne des Wortes „passgenaue“ Integration des Antriebssystems in die mechanische und elektrische Umgebung der jeweiligen Maschinen- und Steuerungstechnik. Die grundsätzliche Auslegung, die vom gehäuselosen Motor bis zum kompletten Antriebsmodul mit Getriebe, Spindel, Haltebremsen und anderen Komponenten reichen kann, die Adaption des Motors an vorhandene einbautechnische Bedingungen sowie die passende an- und abtriebsseitige Anbindung über geeignete Flanschmaße und die Wellenausführungen ermöglichen individuelle mechanische Integrationslösungen. Geberseitig reicht der Lösungsraum vom Resolver bis zum Motorfeedback-System in voll digitaler Einkabeltechnik. Der elektrische Anschluss kann über offene Kabelenden, Stecker oder im Klemmkasten erfolgen. Die Zahl der individuellen mechanischen und elektrischen Kombinationsmöglichkeiten – und damit auch passgenauer Auslegungsmöglichkeiten – ist also nahezu unbegrenzt.
Es gilt, die spezifischen Umgebungsbedingungen in die Konzeption der Motor- und Antriebslösung einfließen zu lassen. Die bei Wittenstein verfügbare Materialauswahl ermöglicht den Bau von Motoren in passenden IP-Schutzarten unter anderem für Hoch- und Tieftemperaturumgebungen, für den Einsatz unter Vakuum und in Reinräumen, für Anwendungen in explosionsgefährdeten und strahlungsbelasteten Bereichen oder in Lebensmittel verarbeitenden und Getränke abfüllenden Maschinen und Anlagen – hier bis hin zur hygienegerechten Auslegung. Entsprechend ihrer Ausführung und ihres Einsatzumfeldes erfüllen die Motoren die Voraussetzung für Zertifizierungen wie beispielsweise CE, UL oder IECEx / ATEX.
Passgenaue Antriebe: das technische, logistische und wirtschaftliche Optimum
Die Möglichkeit, Motoren in dieser technologischen Tiefe und Anwendungsbreite individuell und passgenau auszulegen, unterscheidet Wittenstein Cyber Motor von den meisten anderen Anbietern mechatronischer Antriebstechnik. Die technischen Vorteile, die sich hieraus ergeben, werden ergänzt um logistische und wirtschaftliche Mehrwerte für die Kunden. Das Know-how der Ingenieure und Techniker des technischen Vertriebs für abgestufte Softwaretools für die Antriebsauslegung und Simulationsmodelle, ermöglichen ab dem frühestmöglichen Zeitpunkt im Projekt die Validierung technischer Parameter.
Dies ist die Grundlage für einen effizienten Entwicklungs- und Umsetzungsprozess. Gemeinsam mit dem Kunden wird die optimale Lieferschnittstelle abgestimmt – sei es der Motor pur zur Inhouse-Integration, die Montage kundenspezifischer Beistellteile oder das komplette Plug-and-play-Antriebsmodul. Partnerschaften mit Siemens, Schneider, B&R oder Rockwell sowie das geschulte Supportteam von Wittenstein, bieten Sicherheit bei der Einbindung in Fremdanlagen und bei Inbetriebnahme und Service.
Entwicklung und Bau der passgenauen Antriebslösungen sind in die fertigungs- und logistisch optimierten Strukturen und Abläufe des Mechatronikzentrums eingebettet.
Für die meisten Kunden ist die Möglichkeit der passgenauen Motorauslegung bei gleichzeitig individueller Abstimmung des Lieferumfangs und der Leistungsschnittstelle auch mit wirtschaftlichen Vorteilen verbunden. Oftmals müssten sie sonst selbst in eigene Fertigungs- und Montagekapazitäten investieren und auch das Schnittstellen- und das Performancerisiko tragen.
„Passgenau statt angepasst“ wird auch weiterhin eine Strategie für die Zukunft sein, denn neue Produkte, sich verändernde Prozesse und steigende Herausforderungen an die Leistungsdaten und aus dem Einsatzumfeld werden den Bedarf an echten kundenspezifischen Lösungen weiter antreiben.
