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Regler Leistungssteller im Dienst der Dentaltechnik

| Autor / Redakteur: Sascha Kampfmann* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Bei der Herstellung von Zahnersatz entscheidet die Prozesssicherheit des Sintervorgangs über die Qualität der Restauration. Mikroprozessorgesteuerte Leistungssteller spielen dabei eine entscheidende Rolle.

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Der Einsatz von langlebiger Technik und hochwertigen Materialien sind wesentlich für die Einrichtung eines Dentallabors, was eine große und langfristige Investition darstellt.
Der Einsatz von langlebiger Technik und hochwertigen Materialien sind wesentlich für die Einrichtung eines Dentallabors, was eine große und langfristige Investition darstellt.
(Bild: ©ALDECAstudio - stock.adobe.com)

Seit 1978 entwickelt, fertigt und vertreibt Zubler Gerätebau aus Ulm Geräte für Dentallabore. Das familiengeführte Unternehmen entwickelt alles, was Dentallabore benötigen: Dazu zählen neben der Absaugtechnik auch Brenn-, Press- und Sinteröfen, Schleifsysteme, Dentalkeramiken, sowie maßgeschneiderte CAD-CAM-Systeme für das Dentallabor. Auch das nötige Zubehör und Verbrauchsmaterial wird aus einer Hand geliefert. Mit Kunden in über 60 Ländern gehören die Ulmer in den Bereichen Absaugtechnik und Dentalöfen zu den weltweiten Marktführern.

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Die eigene Entwicklung und Fertigung von Elektronik und Mechanik in Deutschland ist dabei die Basis für maßgeschneiderte Geräte. Was Zubler nicht selbst herstellt bzw. herstellen kann, wird nach Möglichkeit aus der Region bezogen. Dies reduziert Transportwege und -kosten und garantiert die Versorgungssicherheit.

Da die Einrichtung eines Dentallabors eine große und langfristige Investition darstellt, legt Zubler Wert auf langlebige Technik und hochwertige Materialien. Selbst für den Kunden unscheinbare Details, wie für den verwendeten Gefran-Leistungssteller in dem Sinterofen vom Typ Vario S400, gelten diese Qualitätsanforderungen.

Sinterofen mit freiprogrammierbaren Temperaturrampen

Dentallabore nutzen diesen Ofen zur Sinterung von Zahnrestaurationen aus Zirkonoxid (ZrO) bei Temperaturen zwischen 1.400 und 1.650 °C. Der Sinterprozess dauert je nach verwendetem ZrO zwei bis sechs Stunden. Für die Beheizung sorgen hochreine Heizelemente aus Molybdän-Disilizid. „Die Heizelemente des Vario S400 stammen aus der Halbleiterfertigung. Sie sind extrem zuverlässig und eignen sich ideal für die Speed-Sinterung. Die Heizelemente werden mit niedriger Spannung und hohen Strömen betrieben. Daher muss ein Ringkerntrafo zunächst die normale Eingangsspannung von 230 Volt auf Niederspannung von 25 bis 32 Volt heruntertransformieren“, erläutert Ottmar Domberger aus der Abteilung für Forschung und Entwicklung bei Zubler. Um dennoch gewährleisten zu können, dass der Sinterofen freiprogrammierbare Temperaturrampen abfahren kann, wird der Transformator primärseitig mit Phasenanschnitt betrieben.

Einphasiger Leistungssteller für die Ansteuerung der Heizelemente

Für den geregelten Phasenanschnitt kommt ein einphasiger Leistungssteller aus der mikroprozessorgesteuerten GTF-Baureihe von Gefran mit einem Nennstrom von 25 A, einer Nennspannung von 480 V, Laststrombegrenzung und V-, I-, P-Regelung zum Einsatz. Dank seines PWM/Digital-Eingangs ist er zudem leicht an die Elektronik von Zubler adaptierbar.

Der Leistungssteller, dessen Stromgrenze über seine Software konfigurierbar ist, eignet sich für die Steuerung der Primärwicklung von Transformatoren. Er betreibt zuverlässig Trafo und Heizelemente unabhängig von Schwankungen und Störungen in der Spannungsversorgung. Dafür sorgt die überlagerte Leistungsregelung des Stellers. Sie regelt Netzspannungsschwankungen aus und übernimmt die präzise Kontrolle von Strom und Spannung im geschlossenen Regelkreis. Dabei garantiert die hochauflösende Messung der Strom- und Spannungswerte im gesamten Nennbereich auch bei sehr niedrigen Leistungen eine hohe Genauigkeit. „Der GTF ist nicht nur kompakt und preiswert, sondern auch unkompliziert in der Ansteuerung.“, bestätigt Ottmar Domberger.

Einkanalleistungssteller für die elektrische Beheizung industrieller Prozesse

Mit der Baureihe der GTF-Leistungssteller bietet Gefran kompakte und optimierte Geräte für die Steuerung elektrischer Leistungen bei verschiedenen Arten von Heizelementen. Sie umfasst Regler für Nennströme von 25 bis 250 A und Nennspannungen von 480, 600 und 690 VAC. Der Steuereingang der Leistungssteller ist konfigurierbar und unterstützt die Signale 0-10 V, 0/4-20 mA, Potentiometer sowie logische Signale und – wie im Fall von Zubler – den PWM Modus für kostengünstige Lösungen.

Buchtipp

Das Buch Industriesensorik beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Die Ansteuerung des Einkanalleistungsstellers erfolgt wahlweise über Digital- oder Normsignal, Potentiometer oder die serielle Schnittstelle Modbus RTU. Diese dient der Überwachung der Ströme, Spannungen und Leistungen sowie der Übermittlung des Steuersignals, dem Auslesen der Prozessvariablen und einer vollständigen, detaillierten Systemdiagnose über ein HMI oder eine SPS.

Der GTF umfasst eine konfigurierbare Ansteuerung, die die unterschiedlichsten Betriebsarten – von der Nulldurchgangsschaltung über die Pulspaketsteuerung bis zur Phasenanschnittsteuerung – gestattet. Daher ist der Steller flexibel mit den unterschiedlichsten Heizlasten verknüpfbar. Neben den von Zubler im Vario S400 verwendeten Molybdän-Disilizid-Elementen lassen sich auch Widerstände aus Kanthal und Kanthal Super sowie lang-, mittel- und kurzwellige Infrarotlampen oder Heizelemente aus Siliziumkarbid und Primärwicklungen von Transformatoren anschließen.

Zu den Steuerfunktionen des GTF zählen auch Sanftanlauf und Sanftstopp. Diese vor allem für Anwendungen mit positivem Temperaturkoeffizienten interessanten Funktionen begrenzen die Augenblicksleistung, optimieren den Verbrauch und verlängern die Lebensdauer der Strahler. Die optionale integrierte elektronische Sicherung des Einkanalleistungsstellers macht superflinke Sicherungen überflüssig und reduziert Stillstandzeiten sowie -kosten deutlich.

Eine spezielle Konfigurationssoftware erleichtert die Parametrierung des Reglers über den PC. Ihre Benutzeroberfläche garantiert eine mühelose Bedienung bereits bei dem ersten Einsatz und gestattet die Speicherung aller Parameter in einer Konfigurationsdatei. Bei Bedarf sind die Leistungssteller zudem mit einem Kühlkörper ausrüstbar.

* Sascha Kampfmann, Projektmanager Automation, Gefran Deutschland

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