Werkzeugmaschinenbau Technologiewandel auf der Fertigungsstraße: Zykloidgetriebe für die Elektromobilität

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In keiner anderen Branche kommen so viele Werkzeugmaschinen zum Einsatz wie in der Automobilindustrie. Der Technologiewandel hin zur Elektromobilität zwingt daher auch den Werkzeugmaschinenbau zum Kurswechsel, denn die neuen Bauteile, Materialien und Bearbeitungsstrategien erfordern nachhaltige Automatisierungslösungen – wie die Zykloid­getriebe von Nabtesco.

Der Umstieg auf emissionsfreie Antriebe stellt nicht nur die Automobilindustrie vor neue Herausforderungen, auch für zahlreiche andere Wirtschaftszweige bleibt die Elektrifizierung des Antriebsstrangs nicht folgenlos. So steht namentlich der Werkzeugmaschinenbau, traditionell besonders eng mit dem Automotive-Sektor verzahnt, vor einem tiefgreifenden Wandel. „Die Produktion von Elektrofahrzeugen unterscheidet sich grundlegend von der konventioneller Autos“, sagt Daniel Obladen, Head of Sales General Industries bei Nabtesco Precision Europe, Hersteller von Zykloidgetrieben, und erklärt: „Elektroantriebe sind sehr viel kleiner als Verbrennungsmotoren und bestehen aus weniger sowie teilweise anderen und komplexeren Einzelteilen. Auch die verwendeten Materialien unterscheiden sich.“ Andere Bauteile, andere Werkstoffe, andere Bearbeitungsstrategien, andere Prozesse – ergo werden auch andere Werkzeugmaschinen benötigt.

Werkzeugmaschinenbau im Umbruch: Ein Technologiewandel

Als enger und langjähriger Partner des Werkzeugmaschinenbaus beobachtet das Unternehmen die Entwicklungen in der Branche genau. „Noch ist es zu früh, um eindeutige Trends auszumachen. Doch es zeichnen sich erste Tendenzen ab“, so Obladen. „Aktuell geht man davon aus, dass die Anlagen kleiner werden und sich die Anzahl der Werkzeuge reduziert. Auch erfordern die immer kürzeren Entwicklungszyklen universelle Maschinen, die leicht auf ein neues Produkt angepasst werden können. Gleichzeitig rücken Themen wie Green Deal, Condition Monitoring, Minimalmengenschmierung und Industrie 4.0 in den Vordergrund.“

Zykloidgetriebe sind Direktantrieben in vielen Anwendungen klar überlegen

Bisher dominieren Direktantriebe den Werkzeugmaschinenbau. Doch diese verlangen dem Kunden eine hohe Investitionsbereitschaft ab – unter anderem hohe Anschaffungskosten und erhöhter Montageaufwand – und haben zudem einen erhöhten Bedarf an Ressourcen wie elektrischer Energie. „Für die Bearbeitung von Stahl sind die Direkt­antriebe zu Recht das Nonplusultra. Doch Maschinen für die Aluminiumbearbeitung sind aufgrund der geringeren Schnittkräfte in der Regel leichter gebaut und somit nicht auf die komplexe und teure Direktantriebstechnologie angewiesen“, stellt Daniel Obladen klar. Zykloidgetriebe sind hier technisch sowie wirtschaftlich die attraktivere Wahl. Sie sind nicht nur kostengünstiger und einfacher zu integrieren, sondern punkten auch mit einem niedrigeren Energieverbrauch sowie einem geringeren Platzbedarf.

Innovative und äußerst leistungsfähige Technologie

Die Getriebe des Herstellers sind sehr genau, robust und zuverlässig – und das bei besonders kompakter Bauweise. Sie zeichnen sich durch hohe Präzision über die gesamte Lebensdauer (Hystereseverlust 0,5 bis max. eine Winkelminute), eine hohe Verdrehsteifigkeit sowie hohe Untersetzungsverhältnisse aus. So erfüllen sie die höchsten Genauigkeitsanforderungen, sorgen für Effizienzsteigerungen in der Produktion und verbessern gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit der Werkzeugmaschinen um ein Vielfaches. „Eine hohe Untersetzung hat den Vorteil, dass das Massenträgheitsverhältnis von Anwendung zu Motor sehr gering ist. Dadurch wird die Regelqualität vom Motor besser und das Risiko von Vibrationen im Antriebsstrang geringer. Folglich kann sehr dynamisch und ohne Nachschwingen positioniert werden. Dies reduziert die Nebenzeiten und macht den Bearbeitungsprozess wirtschaftlicher“, betont Obladen.

Durch die hohe Verdrehsteifigkeit sowie die dauerhafte Präzision der Zykloidgetriebe können Werkzeugwechselvorgänge auf ein Minimum reduziert werden. Auch Be- und Entladesysteme sowie Handling- und Positionierapplikationen aller Art profitieren von der Dynamik sowie der hohen Wiederhol- und Bahngenauigkeit der Getriebe. Selbst bei hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen gewährleisten diese eine mikrometergenaue Positionierung der Werkstücke und Werkzeuge.

Präzisionsgetriebe für den Werkzeugmaschinenbau

Vor allem die Getriebe der neuen Neco-Serie sorgen für Performancesprünge und Effizienzsteigerungen. Dank des Radialklemmrings in Low-Inertia-Ausführung reduziert sich die Trägheit auf der Motorwelle um bis zu 39 Prozent und ermöglicht sehr dynamische Zyklen. Auch der Montageaufwand für den Motor wird verringert, da das Ausrichten des Antriebsritzels entfällt. Ein flexibles System mit modularen Hülsen und Flanschen garantiert die unkomplizierte Adaption aller gängigen Servomotoren. Darüber hinaus punkten die Neco-Getriebe mit einem ganzheitlichen Korrosionsschutz, einer hohen Leistungsdichte sowie einem cleanen, geschlossenen Design.

Wird eine Hohlwelle zum Durchführen von Antriebswellen oder Daten- und Versorgungsleitungen benötigt, sind die belastbaren Servogetriebe der RD_-C-Serie die ideale Wahl. Dank drei Anbauvarianten – koaxial, achsparallel und winklig – sind sie vielseitig einsetzbar. Die Hohlwelle bleibt nicht starr, sondern dreht konstruktionsbedingt mit der Abtriebsdrehzahl mit. Dies hat den Vorteil, dass über einen Geber an der Hohlwelle die Position der Antriebswelle direkt ermittelt werden kann.

Technologiewandel: Für die Zukunft bestens gerüstet

Keine Frage: Der Technologiewandel auf der Straße ist nicht mehr aufzuhalten. Für die Werkzeugmaschinenhersteller gilt es jetzt, die Chancen zu nutzen, die sich durch die Elektromobilität eröffnen. Die Zykloidgetriebe sind dabei eine Schlüsseltechnologie. Egal ob Elektromotor, Karosserie oder Batteriemodul: Überall, wo es in der Fertigung auf hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit ankommt, bieten die Präzisionsantriebe des Getriebespezialisten mit Europazentrale in Düsseldorf große Vorteile. Mit ihrer hohen Präzision und Steifigkeit garantieren sie dynamische, punktgenaue Positionier- und Handlingbewegungen und bilden damit die Basis für zukunftsorientierte Werkzeugmaschinen. Auch vor dem Hintergrund der zunehmenden Verzahnung von Werkzeugmaschine, Roboter und Peripherie sowie der steigenden Flexibilisierung der Produktion sind die Präzisionsantriebe eine ideale Wahl, denn je besser die einzelnen Akteure aufeinander abgestimmt sind, umso besser ist ihre Performance und Leistungsfähigkeit.

Die Autorin Jennifer Hagmeyer ist Expert Internal Sales &  Marketing General Industries bei Nabtesco Pre­cision Europe.