Lean-Motoren fürs Entpulvern

Depowdering-Maschinen befreien in Pulverbettverfahren 3D-gedruckte Bauteile von überschüssigem Kunststoff- oder Metallpulver. Damit auch das Innere von komplex geformten Bauteilen sowie die in die Bauteile gedruckten (Kühl-)kanäle entpulvert werden, arbeitet die SFM-AT350 von Solukon mit einem 2-Achs-Schwenksystem. Diese werden inzwischen von Lean-Kegelradgetriebemotoren und -Planetengetriebemotor von Stöber betrieben. Die encoderlose Lean-Motorbaureihe ist eine robuste aber preiswerte Alternative zum Servomotor.

„Unsere Lösungen erfüllen höchste Funktionalitäts- und Sicherheitsstandards und sind für die effiziente und zuverlässige Entfernung von schwer zu handhabenden und reaktiven Materialien wie Titan und Aluminium zugelassen“, so Andreas Hartmann, Mitgründer und CEO/CTO von Solukon. Alle Entpulverungs-(Depowdering-)Maschinen von Solukon basieren auf der der hauseigenen Technologie Smart Powder Recuperation, kurz SPR. Durch automatisiertes Schwenken um zwei Achsen sowie gezielte Schwingungsanregung – sprich Vibration – wird das Pulver fließfähig. Damit läuft es auch aus sehr feinen Kanälen sicher und kontrolliert ab und kann wiederverwendet werden.

Die SFM-AT350 gehört zu den neuesten Entwicklungen. Die Anlage eignet sich für maximal 60 kg schwere und 420 mm hohe Bauteile. Weil der Drehteller des Systems endlos rotieren und sich die horizontale Achse gleichzeitig um 250 ° bewegen kann, lassen sich auch komplexe Rotationsmuster einfach programmieren.

Ein geringes Kammervolumen und ein kompakter Aufbau sind die Merkmale der Entpulverungs-Anlage. Dadurch sind die Inertisierungszeit und die benötigte Menge an Inertgas möglichst gering. Das Gas ist wichtig für die Bearbeitung reaktiver Metalle. „Um einen kompakten Aufbau zu erreichen, benötigten wir bei der Entwicklung besonders platzsparende Antriebslösungen, sowohl für die Endlosrotation des Drehtellers, auf dem das Bauteil befestigt ist, als auch für den horizontal beweglichen Schwenkarm“, erklärt Hartmann. Bislang nutzte Solukon Servoantriebe.

Vergangenes Jahr unterhielt sich Solukon auf der Messe Formnext mit Stöber. „Um nun noch kompakter bauen zu können, ohne an Leistung zu verlieren, empfahlen wir unseren sensorlosen Lean-Getriebemotor“, berichtet Udo Cyrol, Leiter des Stöber Vertriebscenters Süd-Ost. Ein hochpräzises Planetengetriebe sowie ein Kegelradgetriebe kombiniert mit einem energieeffizienten, encoderlosen und robusten Lean-Motor wäre besonders effizient für passgenaue, kompakte Maschinenkonzepte.  

Die Argumente überzeugten den Maschinenbauer aus Augsburg. Dazu kommt: Mit Wirkungsgraden bis 96 % erreichen die Motoren die Effizienzklasse IE5. Damit ist Solukon schon jetzt auf einem Stand, der erst in einigen Jahren erforderlich wird.

Mit dem Stöber Lean-Getriebemotor lassen sich Drehzahl und Drehmoment stufenlos vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl bei voller Drehmomentkontrolle regeln – dabei arbeitet er komplett ohne Sensorelemente. „Damit ist auch nur ein einfach geschirmtes Standard-Leistungskabel erforderlich“, so Cyrol. Das reduziert den Aufwand für die Installation deutlich. Lean-Getriebemotoren eignen sich dadurch für Automatisierungsaufgaben, in denen Schwingungen und Vibrationen vorkommen – wie bei der Depowdering-Anlage von Solukon.

Auch zur Robustheit trägt das encoderlose Konzept des Lean-Motors bei. Trotz Verzicht auf einen Encoder im Motor liegt die Drehzahlabweichung bei weniger als einem Prozent, die Positioniergenauigkeit bei ± 1. „Da der Encoder entfällt, eignet sich die Lean-Getriebmotorenbaureihe insbesondere für dynamische Automati­sierungsaufgaben“, sagt Cyrol.  

Ansteuern lassen sich die Lean-Getriebemotoren bei Solukon mit dem SC6, einem 45 mm breiten Antriebsregler mit integrierter Leistungsversorgung. Bei den Solukon-Maschinen ist dieser als Doppelachsregler mit einem Ausgangsnennstrom bis 2 × 19 A im Einsatz. Das kompakte Stand-Alone-Gerät eignet sich für antriebsbasierte Anwendungen mit maximal vier Achsen.

Für die funktionale Sicherheit entwickelte Stöber das Sicherheitsmodul SU6. Für die Antriebsregler ist es optional erhältlich. Damit kann Solukon die Sicherheitsfunktionen STO und SS1 über das Sicherheitsprotokoll Profisafe nutzen. Der SC6 ist prädestiniert für den Einsatz in sicherheitstechnisch anspruchsvollen Systemen bis SIL 3, PLe, Kategorie 4. Ein Konstrukteur kann etwa einen Not-Halt nach EN 13850 umsetzen – oder einen unerwarteten Anlauf nach EN 14118 vermeiden. Die Funktionalität der Kommunikationsschnittstelle des Reglers ist zudem Profinet-zertifiziert. „Der hochdynamische Antriebsregler arbeitet auch bei anspruchsvollen Bewegungen unbemerkt und zuverlässig im Hintergrund“, erläutert Cyrol.

Hartmann ist zufrieden: „Mit den spielarmen Getriebemotoren konnten wir sowohl das Abfahren der Bahnen verbessern als auch bei den Kippbewegungen bessere Übergänge schaffen.“