Der modulare Baukasten ROKIT umfasst Soft- und Hardwarekomponenten für das autonome Fahren verschiedenster Fahrzeugarchitekturen und aller Grössenordnungen. Als offene Systemlösung fügen sich die Bausteine nahtlos in übergeordnete Steuerungen ein und unterstützen marktübliche Laserscanner. Der ROKIT Locator erfasst die Fahrzeugposition in Echtzeit und erstellt eigenständig Umgebungskarten. Der ROKIT Navigator plant dynamisch die Fahrwege und ermöglicht die Reaktion auf Hindernisse für die gesamte Flotte. Der ROKIT Motor, ein einbaufertiges Antriebsmodul für Nutzlasten bis zu einer Tonne, erweitert den Baukasten für mobile Roboter um eine leistungsfähige Standard-Hardware. Die Antriebe bewähren sich bereits im Piloteinsatz.
Die Hannover Messe 2022 ist bereits wieder passé. Wir haben ein paar Produktneuheiten zusammengetragen von Festo, Bosch, Igus, Profibus, Pilz, Lenze, Schaeffler, Yaskawa, Fraunhofer Institut, Ypsotec, Harting.
«Das Comeback der Hannover Messe kam genau zur richtigen Zeit», sagt Dr. Jochen Köckler, Vorstandsvorsitzender der Deutschen Messe AG. «Angesichts von unterbrochenen Lieferketten, steigenden Energiepreisen, Inflation und Klimawandel war es umso wichtiger, sich nach zwei Jahren Pandemie wieder persönlich in den Messehallen zu treffen, Technologietrends zu erleben und den Blick nach vorn zu richten. Nach vier Messetagen senden Industrie, Politik und Wissenschaft ein deutliches Signal aus Hannover: Pandemie und Krieg dürfen und werden die industrielle Transformation nicht einbremsen – im Gegenteil, wir brauchen noch mehr Tempo bei Digitalisierung und Nachhaltigkeit.»
Wirtschaftsminister Robert Habeck fasste es nach seinem Rundgang am Messedienstag so zusammen: «Mit den Technologien, die auf der Messe gezeigt werden, können wir auf jede der aktuellen Krisen eine Antwort geben. Was wir hier auf der Messe sehen, ist die Spiegelung der grossen Probleme unserer Zeit mit konkreten Antworten. Das ist faszinierend!»
Rund 75 000 Besucherinnen und Besucher tauschten sich mit den 2 500 Ausstellern darüber aus, wie sie ihre Wertschöpfungsketten zukunftsfähig ausrichten können. «Die Erwartungen der Aussteller an diese besondere Hannover Messe wurden voll erfüllt. Was sich auch an der enormen Wiederbeteiligungsabsicht für die Hannover Messe 2023 zeigt. Nahezu alle Aussteller haben bereits jetzt angekündigt, im kommenden Jahr wieder dabei zu sein. Ich danke allen, die so mutig waren, trotz der Unsicherheiten der vergangenen Wochen wieder Messe zu machen», ergänzt Köckler.
Die nächste Hannover Messe wird vom 17. bis 21. April 2023 ausgerichtet.
Neue Produkte auf der Hannover Messe 2022
Robotik-Baukasten für mobile Roboter: Weiterentwicklung verbessert User Experience
Hannover Messe 2022 – Bosch Rexroth
Für die schnelle Realisierung von fahrerlosen Transportsystemen, Gabelstaplern oder mobilen Robotern hat Bosch Rexroth ROKIT, das modulare Robotik-Kit aus Soft- und Hardwarekomponenten, weiterentwickelt. Neben der Steigerung der Robustheit liegt der Schwerpunkt auf der noch einfacheren Benutzerführung durch den Rexroth ROKIT aXessor über den gesamten Lebenszyklus: vom schnellen Engineering über die Inbetriebnahme und Bedienung ohne Expertenwissen bis zum reaktionsschnellen Service. Zusätzlich unterstützt ROKIT jetzt auch den Dual-Laser-Einsatz sowie die Kompatibilität mit Reflektoren für spezielle Einsatzszenarien. Das neue Feature Map Expansion ermöglicht darüber hinaus die Erweiterung bestehender Karten.
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Vollständige Mitteilung von Bosch Rexroth
Erstes Urban Bike aus recyceltem Kunststoff
Hannover Messe 2022 – Igus
Ein Fahrrad aus Kunststoff, das Generationen von Menschen transportieren kann: Auf der Hannover Messe präsentiert Igus ein wegweisendes Konzept für ein Urban Bike – wartungsfrei, ohne Schmiermittel und aus recyceltem Kunststoff nachhaltig produziert. Mit seiner Expertise in Kunststoffen für Bewegung macht das Unternehmen das Konzept und viele Bauteile auf der neuen Igus:bike Plattform für alle Fahrradhersteller verfügbar. Das erste Modell soll Ende des Jahres lieferbar sein.
Das Igus:bike ist pflegeleichter als jedes andere Fahrrad. Besitzer können das Single-Speed Bike bedenkenlos bei Wind und Wetter im Freien stehen lassen und in Sekundenschnelle mit einem Gartenschlauch reinigen. «Da alle Bauteile aus Kunststoff bestehen, rostet nichts am Rad», unterstreicht Blase und fügt hinzu: «Selbst im Getriebe. Ein Fahrradgetriebe aus Kunststoff war lange Zeit undenkbar.» Leichte und schmierfreie Hochleistungskunststoffe kommen überall am Fahrrad zum Einsatz, von 2-Komponenten-Kugellagern in den Radlagern bis hin zu Gleitlagern in der Sattelstütze, den Bremshebeln und Pedalen. Alle diese Bauteile verfügen über integrierte Festschmierstoffe und sorgen für den reibungsarmen Trockenlauf – ohne einen einzigen Tropfen Schmieröl. Sand, Staub und Schmutz können sich so nicht festsetzen. Diese Tribo-Kunststoffe von Igus sind bereits lange erfolgreich im Einsatz, sie werden in mehr als 70 Branchen eingesetzt: in Automobilen, Ackerschleppern oder Robotern. Und auch in der Fahrradindustrie haben sie seit Jahrzehnten viele Fans. Sie bewähren sich dort bereits seit Langem, zum Beispiel in Mountainbikes und E-Cargobikes.
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Vollständige Mitteilung von Igus
Neuentwicklung mit Erfahrung aus der Industrie
In den Igus Entwicklungslaboren beschäftigen sich aktuell acht Entwickler:innen mit allen beweglichen Komponenten des Vollkunststoffahrrads. Koordiniert von Andreas Hermey, dem langjährigen Entwicklungsleiter Energieketten und in enger Zusammenarbeit mit dem Fahrrad Start-up MTRL aus den Niederlanden entstanden so Kugellager, Bremsen, Ritzel, Getriebe und Antriebe. Dabei wurden bereits bestehende und in der Industrie bewährte Entwicklungen von Igus an den neuen Einsatzzweck angepasst. Das Ergebnis: Leichtgängige, leise und haltbare Kunststoffkomponenten, die Anbietern auf der ganzen Welt die Möglichkeit geben, von den Vorteilen der Igus:bike Plattform zu profitieren.
Plattform für Hersteller von Fahrrädern und Komponenten
Igus macht Fahrradherstellern auf der ganzen Welt mit seiner neuen Igus:bike Plattform das Angebot, diese Technologie gemeinsam voranzutreiben. Die Plattform zeigt dabei fortlaufend den Stand und Fortschritt aller Komponenten und lädt explizit auch Marktbegleiter zur Teilnahme ein. «Wir möchten damit die Fahrradindustrie befähigen, Räder aus Kunststoff zu produzieren», macht Frank Blase deutlich. Die aufgebaute Plattform soll zu einer Anlaufstelle für Hersteller werden, die ein Kunststoff-Fahrrad bauen möchten und gleichzeitig für alle geeigneten Komponenten-Hersteller, zum Beispiel von Rahmen, Rädern, Antrieben und Ritzeln aus Kunststoff. Bereits heute ergeben sich über die Plattform erste Kooperationen mit Unternehmen. Ein Beispiel ist Helix.eco für recycelte Kunststoffe. Viele weitere sollen noch folgen.
Erstes Modell für Ende des Jahres geplant
Ein weiterer Partner ist das niederländische Unternehmen MTRL – ein Start-up, das in seinem Heimatland erfolgreich 400 Fahrräder mit Rahmen und Laufrädern aus Kunststoff auf die Strassen gebracht hat. «Mit den Gründern Johannes und Benjamin Alderse Baas haben wir Partner gefunden, die unsere Vision 1:1 teilen», freut sich Blase, der selbst als Investor bei MTRL engagiert ist. «Gemeinsam gehen wir die Weiterentwicklung der Vollplastikfahrräder an.» Das Fahrrad Start-up wird bis Ende dieses Jahres mit der Produktion und dem Verkauf eines Erwachsenenfahrrads für Städte und eines Kindermodells beginnen, in Deutschland startet die Markteinführung Anfang 2023.
In Zukunft sind zudem weitere Versionen, beispielsweise ein E-Bike, geplant. Das Vollkunststoff-Fahrrad soll künftig sowohl in einer Variante aus neuem Kunststoff wie auch in einer Version aus 100 Prozent recyceltem Material verfügbar sein. Erste Prototypen wurden erfolgreich produziert und getestet, zum Beispiel aus alten Fischernetzen. Das Adult Bike aus Kunststoffneuware soll 1.200 Euro kosten. Für die Variante mit Recyclingplastik kommt ein Aufschlag von 200 Euro hinzu. MTRL plant lokale Produktionsstätten auf der ganzen Welt in der Nähe von Plastikmülldeponien.
«Von ocean plastics zu motion plastics – das Konzept des Igus:bike hat das Zeug dazu, ein ökologisches High-Tech Produkt zu werden», so Blase. «Wir haben noch viele Ideen, zum Beispiel die Zustandsüberwachung durch smart plastics von Igus einzubauen. So kann man auf dem Smartphone sehen, wie viele tausend Kilometer das Rad noch fährt. Und damit können wir dann hoffentlich viele Menschen überzeugen, die dem Kunststoff heute noch skeptisch gegenüberstehen.»
OPC UA Companion-Spezifikation «Global Positioning»
Hannover Messe 2022 – Profibus / Profinet
Alles bewegt sich – dieser Ausdruck beschreibt die Dynamik in der Produktion und Logistik von heute. Produkte, Roboter, Autonome Fahrzeuge und dazwischen der Mensch. Um einen reibungslosen Produktionsablauf in einem solch beweglichen Umfeld zu gewährleisten, benötigen Maschinen und Software-Systeme ein gemeinsames Verständnis der Positionen von Dingen im Raum.
Den Aspekten «Ortung und Positionen» haben sich einige Verbände bereits in der Vergangenheit gewidmet. So enthalten einige OPC UA Companion Spezifikationen bereits diesbezügliche Datenbeschreibung. Aus dem Aspekt Identifikation kommend, hat der Verein AIM-D e.V. eine OPC UA Companion Spezifikationen AutoID publiziert. Der Ortungsstandard omlox von PROFIBUS & PROFINET International (PI) erlaubt eine nahtlose und technologie-unabhängige Bereitstellung von Ortungsdaten in der Produktion und Logistik.
Im Schulterschluss gründen die drei Verbände nun eine Arbeitsgruppe, um eine neue OPC UA Companion Spezifikation «Global Positioning» zu erarbeiten.
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Vollständige Mitteilung von Profibus
Die Companion Spezifikationen wird geometrische Positionen im Raum auf lokaler und globaler Ebene definieren, um einen nahtlosen Übergang zwischen Produktion, Intralogistik und Logistik zu gewährleisten. Sie komplettiert bestehende Companion-Spezifikationen um den Aspekt Positionierung und erlaubt es, dass Ortungsdaten aus omlox-Systemen einfach innerhalb der OPC-Welt weiterverarbeitet und mit zusätzlichen Daten veredelt werden können.
«Eine Interoperabilität ist nicht nur zwischen Herstellern, sondern auch zwischen Standards notwendig», so Dr. Matthias Jöst – Komitee Leiter für omlox – innerhalb von PI. «Gerade im Austausch zwischen verschiedenen Communities entstehen viele Synergien und neue Potentiale.»
Asset- und Ticketmanagement für höhere Maschinenverfügbarkeit
Hannover Messe 2022 – Lenze
Welche Komponente ist verbaut? Ist die Doku aktuell? Wo finden sich Seriennummer, das Fehlermeldungen-Verzeichnis oder technische Spezifikationen? Diese Fragen sind in vielen Betrieben nicht systematisch geklärt –der Servicetechniker verliert im Notfall wertvolle Zeit. Lenze hat eine Lösung geschaffen, die dem ein Ende setzt. Lenze bietet ein Portal, das direkt mit den Maschinen des OEM verknüpft wird. Tritt ein Fehler auf, erstellt die Maschine automatisch ein Ticket, dass den Servicetechniker frühzeitig informiert.
Im Ticket lässt sich ablesen, welche Komponente betroffen ist inkl. Modell, Variante und Seriennummer oder der Position in der Topologie der Maschine. Die Information stammt direkt aus der PLC und spiegelt stets den konsistenten Ist-Zustand wider, Fehlinformationen ausgeschlossen. Weitergehende technische Informationen oder Zusatzinfos sind nur wenige Klicks entfernt – ohne Suchen und Zeitverlust. Die Plattform ist herstellerneutral gehalten und setzt auf offene Standards, nicht nur Lenze-Produkte können abgerufen werden.
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Vollständige Mitteilung von Lenze
Per Remote-Funktion kann sich der Techniker direkt auf die Maschine schalten und beispielsweise Softwarefehler umgehend beheben. Bei Hardwaredefekten lässt sich sofort ein Ersatzteil ordern, das exakt dem verbauten Teil entspricht, ohne dass es zu Verwechslungen kommt. Die Lösung ist Multi-Tennant-fähig, jeder OEM, kann das Portal in seinem Corporate Design (CD) gestalten. Für den Endanwender tritt damit ausschliesslich der Lieferant seiner Maschinen in Erscheinung.
Die Erfassung der verbauten Geräte und Komponenten erfolgt weitgehend automatisch. Die technische Grundlage bietet die FAST Application Software Toolbox von Lenze, die mit einem Framework ausgestattet ist, das Daten jenseits der PLC sammeln kann. Die verwendete Technik harmonisiert die Daten und stellt sie im Kommunikationsstandard OPC UA bereit. Verkürzte Stillstände und gesenkte Servicekosten schlagen sich in der OEE des Anlagenbetreibers positiv nieder.
Erster pneumatischer Cobot
Hannover Messe 2022 – Festo
Ein pneumatischer Cobot? Warum nicht! Denn viele seiner Vorteile wie seine Sensitivität, sein Gewicht oder auch sein Preis-/Leistungsverhältnis verdankt der Festo Cobot den Vorzügen der Pneumatik: Die Direktantriebe in den Gelenken sind kostengünstiger und besonders leicht, weil im Gegensatz zu elektrischen Lösungen keine schweren Getriebe und teure Kraft-Moment-Sensorik nötig sind.
Der pneumatische Festo Cobot wird günstiger sein als elektrische Cobots dieser Klasse. Er wird ein attraktives Verhältnis aus Preis und Leistung in seinem vornehmlichen Einsatzgebiet des Kleinteilehandlings bei Nutzlasten bis zu 3 kg aufweisen. «Zum Verkaufsstart 2023 wird der Festo Cobot mit seiner einfachen Bedienbarkeit neue Massstäbe in der Mensch-Roboter-Kollaboration setzen», erklärt Dr. Frank Melzer, Vorstand Product and Technology Management bei Festo.
Einfach zu bedienen und flexibel einsetzbar
Der Festo Cobot besteht aus der Hardware selbst, einem Handmodul und der Robotic Suite, einer Software für die intuitive Inbetriebnahme und Programmierung. Dieses Paket macht es möglich, den Cobot in weniger als einer Stunde in Betrieb zu nehmen und zu programmieren. Vorkenntnisse aus dem Bereich der Robotik sind nicht notwendig, denn die selbsterklärende Software «Robotic Suite» enthält übersichtlich visualisierte und standardisierte Funktionsbausteine. Pneumatische Antriebe ermöglichen das einfache manuelle und widerstandsfreie Führen des Roboterarms mit der Hand, um Wegpunkte bzw. Bahnen schnell und präzise einzulernen.
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Vollständige Mitteilung von Festo
Gerade für kleine und mittlere Unternehmen sind Cobots erst dann attraktiv, wenn sie pragmatisch und schnell eine neue Aufgabe übernehmen können und nicht nur für einen dauerhaften Einsatzzweck vorgesehen sind. Dieser Anforderung wird der Festo Cobot gerecht: Er benötig keinen zusätzlichen, aufwendig anzuschliessenden und hinderlichen Schaltschrank. Mit seiner platzsparenden integrierten Steuerung im eigenen Fussteil ist er besonders flexibel. Einfache Steckverbindungen ermöglichen auch Ad-hoc-Einsätze ohne lange Umrüstzeiten. Mit gängigen Busstandards gelingt die schnelle Anbindung an übergeordnete Steuerungen. Zudem benötigt er dadurch weniger Platz.
Dank modernster Leichtbau-Methoden wiegt der Festo Cobot nur 17 kg – somit kann er schnell und flexibel an einem anderen Ort eingesetzt werden.
Sicheres und schnelleres Arbeiten
Wie ein menschlicher Arm hat der Festo Cobot mit 670 mm genau die richtige Reichweite, um im Teamwork mit dem Mitarbeiter als helfende dritte Hand wahrgenommen zu werden. Er bewegt sich – wie ein echter Kollege – in einem überschaubaren Radius. Dank der Nachgiebigkeit der pneumatischen Antriebe agiert der Cobot feinfühlig – mit situativ angemessener Geschwindigkeit, in flüssigen, harmonischen Bewegungen. Bei Berührung ist er so soft wie ein menschlicher Kontakt.
Die pneumatischen Direktantriebe des Cobots und sein geringes Gewicht senken seine Kontaktenergie. Christian Tarragona, Leiter Robotics bei Festo: «Durch exakte Druckregler in den Gelenken erkennt der Roboter, wenn er berührt wird und reagiert mit entsprechenden Safety-Funktionen.» Der Mitarbeiter kann völlig gefahrlos mit seinem umsichtigen technischen Kollegen kooperieren.
Hochdynamische Motoren für Leichtbauroboter und Cobots
Hannover Messe 2022 – Schaeffler Technologies
Weniger Bauraum, geringeres Gewicht, höhere Momentendichte und durchschnittlich 80 Prozent höhere Drehzahlen bieten die Motoren der Baureihe UPRS von Schaeffler im Vergleich zu marktgängigen Antrieben. Die neu entwickelten Motoren sind als Axialfluss-Maschinen und deren Spulen in PCB-Bauweise (Printed Circuit Board) ausgeführt.
Das spezielle Leiterplattendesign ermöglicht einen hohen Kupferanteil pro Volumen, eine gute Wärmeabfuhr und eine verbesserte Energieeffizienz. Der hohe Kupferanteil und die Ausführung als permanenterregter Axialflussmotor wirken sich zudem positiv auf das Drehmoment aus, gleichzeitig sind die Stillstandsverluste dieser Motoren sehr gering. Durch Optimierungen im Motordesign konnten die Schaeffler-Ingenieure das Rastmoment auf nahe Null (Zero Cogging) reduzieren, was sich u.a. im Teaching-Modus spürbar positiv auswirkt.
Die konsequente Verwendung innovativer Werkstoffe in den aktiven Komponenten des Motors reduzieren das Gewicht der Motoren und erhöhen ihre Energieeffizienz. Schaeffler bietet die PCB-Motorbaureihe UPRS derzeit in den vier Baugrössen 14, 17, 25, 32 an, mit Aussendurchmessern von 53 bis 115 mm und axialen Baulängen von nur 21 bis 33 mm. Wie bei rahmenlosen Motoren üblich, werden die Lagerungen der Umgebungskonstruktion mitbenutzt. Das spart Bauraum und Gewicht.
«Singular Control»-Lösung mit neuen Funktionen
Hannover Messe 2022 – Yaskawa
Yaskawa hat die «Singular Control»-Lösung, die die gemeinsame Steuerung von Robotern, Servoantrieben, Frequenzumrichtern und I/O’s über einen einzigen Controller erlaubt, um neue Funktionen erweitert.
Neu ist insbesondere das «Circular Conveyor Tracking»: Die übergreifende «Singular Control»-Steuerung MP3300iec RBT ermöglicht damit nicht mehr nur die automatische Nachverfolgung von linearen Transportbandbewegungen, sondern auch von kreisförmigen. Über eine entsprechende Radiusberechnung kann die Software damit exakt die Position eines jeden Produkts auf dem Band bestimmen und den oder die Picker in Millisekunden genau passend positionieren. Dadurch ergeben sich vor allem für Verpackungsanwendungen und andere Picking-Applikationen neue Vorteile wie z. B. die Möglichkeit einer kompakteren Bauweise oder die Vermeidung von Abfallprodukten.
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Vollständige Mitteilung von Yaskawa
Die Voraussetzung für die «Singular Control»-Lösung schafft die Maschinen-Kompaktsteuerung MP3300iec RBT, eine besonders leistungsfähige Modellvariante der Produktreihe MP3000. Die einheitliche Anwendungsprogrammierung erfolgt über ein einziges Softwaretool (MotionWorks IEC) mit Standard-PLCopen- und Yaskawa-spezifischen Funktionsblöcken, die kostenlos verfügbar sind und die Anlagen-Programmierung extrem vereinfachen. Zum Funktionsumfang gehören – über das jetzt erweiterte Conveyor Tracking hinaus – auch die Integration der Visualisierung, die Einbindung von Kamerasystemen, Funktionsblöcke für Picking und Palletizing sowie viele weitere Features.
Maschinenbauer und Anwender können mit dieser Lösung Roboter in bestehende Architekturen implementieren, ohne dass dafür eigens ein Programmiergerät (Teachbox) oder eine proprietäre Roboterprogrammiersprache erforderlich ist. Der Bewegungsablauf der einzelnen Achsen des Roboters oder auch von Delta- und kundenspezifischen Kinematiken wird in der Firmware des Controllers berechnet. Der Programmierer kann sich damit ganz auf die Applikation konzentrieren, ohne sich um die zugrundeliegende komplexe Technik kümmern zu müssen.
Eine Softwareumgebung
Aktuell lassen sich die Motoman-Roboter mit den Steuerungen der Reihen DX200, YRC1000 und YRC1000 Micro per Mausklick in die Maschinenarchitekturen einfügen. Diese werden mithilfe der MotoLogix Bausteine im IEC-61131 Standard programmiert und angesteuert.
Verfügt die Maschine zudem über Standard-Motion-Control-Achsen, Frequenzumformer oder I/O’s, kann das gesamte System in nur einer Softwareumgebung programmiert werden. Mit ihrer Echtzeit Ethernet-Bus MECHATROLINK III sorgt die neue Kompaktsteuerung für die einfache Synchronisierung aller Geräte. Die CPU-Grösse und die Basiseinheit lassen sich frei wählen. Somit kann bei künftigen Erweiterungen die Leistung mit einer grösseren CPU erhöht werden.
Maschinenbauer, die unterschiedliche Architekturen (Roboter, Delta-Kinematiken oder Gantry-Systeme), aber gleiche Maschinen-Funktionen einsetzen, sind jetzt in der Lage, die Hardware einfach zu tauschen, ohne dass das Anwendungsprogramm geändert werden muss oder neue Steuerungen in das System einzubinden sind. Damit lassen sich Flexibilität und Maschinendurchsatz erheblich erhöhen.
Motion Controller MP3300iec mit Sigma-7-Servosystemen
In Verbindung mit den hochperformanten Sigma-7-Servosystemen spielt der Motion Controller MP3300iec seine Stärken aus. So können mit der Standardausführung bis zu 62 reelle Achsen gleichzeitig gesteuert werden. In der RBT-Ausführung sind es 32 reelle Achsen und bis zu 8 Roboter. Die Kombination aus Sigma-7-Servoachsen und MP-Controller ist eine einfache Möglichkeit, leistungsfähige Motion-Anwendungen zu realisieren. Die Servosysteme stellen dem Controller hierbei neben Prozessdaten auch Statusinformationen wie z. B. eine Schwingungsanalyse zur Verfügung. Die Daten lassen so Rückschlüsse auf den Zustand der Gesamtanlage zu und ermöglichen eine effiziente Wartungsplanung der Maschine.
Intelligente Schrauben sichern Brücken, Maschinen und Windkraftanlagen
Hannover Messe 2022 – Fraunhofer-Institut
Schrauben finden sich fast überall. An Kränen, Baugerüsten, Hochhäusern, Brücken, Windkraftanlagen, in Produktionsanlagen, an kleinen und grossen Maschinen. Doch Verschleiss und Einflüsse wie Temperaturschwankungen oder Schwingungen können dazu führen, dass eine oder mehrere Schrauben sich lockern oder gar ganz lösen. Das kann fatale Folgen haben. Bei sicherheitskritischen Strukturen ist deshalb eine regelmässige Inspektion erforderlich.
Jetzt hat ein Forschenden-Team des Fraunhofer Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies CCIT eine «Intelligente Schraubverbindung» entwickelt, in der eine Kombination aus Sensorik und Funktechnik die zuverlässige Fernüberwachung der Schraubverbindungen ermöglicht – und das auch noch energieautark.
In der Intelligenten Schraubverbindung wird eine Schraube mit einer Unterlegscheibe versehen, die mit einer piezoresistiven DiaForce-Dünnschicht ausgestattet ist. Deren druckempfindliche Sensorik registriert an drei Stellen die Vorspannkraft, die beim Anziehen der Schraube entsteht. Ändert sich die Vorspannkraft, ändert sich auch der elektrische Widerstand in der DiaForce-Dünnschicht.
«Wenn sich eine Schraube löst, wird die daraus resultierende Änderung des Widerstands an ein Funkmodul gemeldet, das auf dem Schraubenkopf sitzt. Das Funkmodul wiederum sendet die Daten an eine Basisstation, die die Infos aller relevanten Schrauben des jeweiligen Objekts einsammelt», erklärt Dr. Peter Spies, Projektleiter und Gruppenleiter Integrierte Energieversorgungen am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS.
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Vollständige Mitteilung von Fraunhofer
Zuverlässige Datenübertragung per Funkprotokoll mioty
Die DiaForce-Dünnschicht wurde vom Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST entwickelt. Für die Funktechnik hat das Fraunhofer IIS das Funkprotokoll mioty (Low Power Wide Area Network – LPWAN) beigesteuert. Diese Technologie ist in der Lage, kleine Datenmengen bei niedrigstem Energieverbrauch über grosse Entfernungen zu schicken, und zwar von mehr als hunderttausend Sensoren über nur eine Basisstation. Die Basisstation könnte am Rande eines Windparks, also in mehreren 100 Metern oder gar einigen Kilometern Entfernung stehen. Anschliessend zeigt eine Software die Daten jeder einzelnen Schraube in einer grafischen Übersicht an. Je nach Konfiguration und Anwendungsfall wird der Status der Schraubverbindungen permanent, eventbasiert oder in festgelegten Zeitabständen übertragen.
«Mit diesem System der Fernüberwachung ist es erstmals möglich, die Stabilität von sicherheitskritischen Infrastrukturen auch aus der Entfernung jederzeit im Auge zu behalten und dabei wirklich jede einzelne relevante Schraube zu checken. Das ist ein bedeutendes Plus an Sicherheit. Bei der Inspektion einer Brücke oder Windkraftanlage muss auch kein Techniker alle Schrauben einzeln überprüfen und vor Ort sein, da alle Daten per Funk an die Servicestation übertragen werden», sagt Spies.
Die Intelligenten Schraubverbindungen lassen sich an ganz unterschiedliche Anwendungen anpassen. Egal, ob für Flanschverbindungen in der Industrie, die Bolzen in Stahlträgern an Hochhäusern, die tragenden Teile von Brücken oder die Befestigung von Rotoren an Windkraftanlagen – für jedes Szenario lässt sich das System individuell konfigurieren und auf das jeweilige Belastungsprofil abstimmen.
Auch das Problem des Energiebedarfs haben die Forschenden ressourcenschonend gelöst. Das System arbeitet mit dem Prinzip des Energy Harvesting. Dabei werden Wärme oder Licht zur Stromerzeugung genutzt. So erzeugt in dem System beispielsweise ein Thermogenerator Strom aus den winzigen Temperaturunterschieden zwischen dem Schraubenkopf und der Umgebung. Es wäre ebenso möglich, den Strom durch Solarzellen zu generieren. Energy Harvesting macht das System energieautark.
Verschlüsselung schützt vor Hackerangriffen
Besonderen Wert legen die Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher auf die Sicherheit. Bei der Installation wird jede einzelne Schraube samt Sensoreinheit und Funkmodul in eine abhörsichere Inbetriebnahme-Box gelegt. Über den Kurzstreckenfunk RFID erhält sie eine individuelle ID und ihr Anforderungsprofil sowie einen individuellen Verschlüsselungscode. Zudem ist die Funkstrecke bei der Datenübertragung von den Schrauben zur Basisstation verschlüsselt. «So verhindern wir, dass Kriminelle oder Hacker das System sabotieren können. Das Technikpersonal, das beispielsweise eine Windkraftanlage überwacht, kann sich auf die Daten wirklich verlassen», erklärt Spies.
Am Projekt des Fraunhofer Cluster of Excellence Cognitive Internet Technologies CCIT sind neben dem Fraunhofer IIS und dem Fraunhofer IST auch das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF sowie das Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC beteiligt.
Ein echter Buddy – der Q-Buddy!
Hannover Messe 2022 – Ypsotec (Ypsomed)
Ypsomeds Tochtergesellschaft Ypsotec AG hat vor Kurzem eine neue Maschine entwickelt. Der Q-Buddy ist eine hocheffiziente, vollautomatische Qualitätsprüfung von mechanisch bearbeiteten Präzisionsteilen direkt bei der Produktionsmaschine. Ypsotec hat damit einen Durchbruch in der Qualitätssicherung erreicht – was kann diese Maschine, was andere nicht können?
Drastische Reduktion von Ausschuss, stetige Übersicht über die Produktion oder bessere Termintreue: Die Liste der zahlreichen Vorteile der neuen Maschine Q-Buddy ist lang. Wie ein guter Freund, ein guter «Buddy», steht die Maschine direkt bei der Produktionsmaschine für die Qualitätssicherung – mehr Möglichkeiten und mehr Effizienz mit Ypsotec.
Der Q-buddy ist eine hocheffiziente 100 % Qualitätsprüfung von mechanisch bearbeiteten Präzisionsteilen direkt bei der Produktionsmaschine. Das einfache, revolutionäre Funktionsprinzip der Anlage beruht auf einer hochgenauen Messung des Teilegewichts. Das Gewicht von Präzisionsteilen ist wie eine DNA äusserst aussagekräftig über die Einhaltung von Fertigungstoleranzen.
Bei allfälligen statistischen Abweichungen der Produktionsteile über eine Warngrenze erfolgt sofort eine Meldung an das Personal. Wird die Eingriffsgrenze überschritten, werden die Teile automatisch aussortiert. Über eine Schnittstelle kann ein automatisierter Produktionsstopp der Anlage eingerichtet werden. Die Maschine kann dank der schmalen Bauform und der höhenverstellbaren und anpassbaren Zuführung auf unterschiedlichste Produktionsmaschinen eingerichtet werden. Das Einrichten auf eine neue Anlage ist auf wenige Handgriffe beschränkt.
Neues Remote-I/O-Modul PDP67 PN spart Platz im Schaltschrank
Hannover Messe 2022 – Pilz
Dezentrale I/O-Systeme sind ein wichtiger Baustein für flexible und modulare Automatisierungslösungen. Ausgerüstet mit Schutzart IP67 und robustem Zinkdruckguss-Gehäuse ist das neue Remote-I/O-Modul PDP67 PN optimal für den Platz direkt an der Maschine geeignet. Es sorgt auch ausserhalb des Schaltschranks bei Temperaturen von -30 °C bis 70 °C zuverlässig für Sicherheit.
Platz sparend in jeder Hinsicht
Dank M12-Steckverbinder können Sensoren und Aktoren einfach und schnell mit dem PDP67-Modul verbunden werden. Die aufwändige Verdrahtung entfällt. Das spart nicht nur Zeit bei der Inbetriebnahme, Anwender profitieren auch von einer einfachen Erweiterung modularer Produktionsanlagen. Dank universeller Anschlüsse, die sowohl als Ein- oder als Ausgänge konfiguriert werden können, müssen Anwender nur eine Gerätevariante des PDP67 PN vorrätig halten. Damit spart das PDP67 PN zusätzlich Platz im Lager.
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Vollständige Mitteilung von Pilz
Universell einsetzbar mit Profinet/Profisafe
Das neue Remote-I/O-Modul kann sowohl im Netzwerk des Remote-IO-Systems PSSuniversal 2 von Pilz aber auch in beliebigen anderen Profinet/Profisafe-Netzwerken integriert werden.
Damit ist PDP67 PN eine kostengünstige und flexible Lösung, um sichere und nicht sichere Sensoren und Aktoren dezentral in Umgebungen mit extremen Temperaturen zu überwachen. Neben Anwendungen in den Bereichen Verpackungstechnik, Robotik oder Pressen ist PDP67 PN dank Pin-Belegung des Steckers nach dem AIDA-Standard (Automatisierungsinitiative deutscher Automobilhersteller) besonders für den Automotive-Bereich geeignet.
Energieeinsparungen dank geringer Kontaktwiderstände
Hannover Messe 2022 – Harting
Harting hat die Effekte dieses Steckverbinders auf die Betriebskosten von Rechenzentren analysiert und mit den Produkten anderer Hersteller verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass sich der Energie-Aufwand für den Betrieb der Rechnerinfrastruktur durch Verwendung des jeweils sparsamsten Steckverbinders halbiert. Der Han-Eco erweist sich damit als besonders nachhaltige Infrastrukturkomponente für Rechenzentren – und bietet Kunden und Anwendern einen konkreten Mehrwert, was ihn zu einem Connectivity+ Produkt macht.
Standardmässig stehen in diesem Industriebereich für den Anschluss von Rechner-Komponenten CEE-Stecker nach IEC 60309 zur Verfügung. Harting hat zwei dieser «herkömmlichen» Lösungen – darunter die des Marktführers – mit dem Steckverbinder Han-Eco verglichen, jeweils in der Variante mit 63 A. Entdeckt wurde ein Einsparpotenzial, das sich im Wesentlichen aus den unterschiedlichen Spannungsverlusten ergibt. Der Han-Eco ist hier im Vorteil, weil sich für seine Kontakte in der Testumgebung ein nur etwa halb so grosser Spannungsabfall wie bei den CEE-Lösungen zeigte. Das Resultat sind Einsparungen von bis zu 95.000 € bzw. 760.000 kWh pro Jahr (für Rechenzentren mit 15.000 Racks).
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