Ohne Antriebstechnik kein Industrie 4.0

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SIKO GmbH

FAULHABER Antriebssysteme

Kleiner, leistungsfähiger, schneller – und intelligenter? Welche physikalischen Spielräume gibt' s überhaupt noch, und warum werden Frequenzumrichter, Motoren, Getriebe & Co. jetzt smarter? Wo könnte da die Reise noch hingehen?

Thomas Fey: Höhere Produktivität auf gleichem Raum führt zu Forderungen nach kompakteren Antrieben mit höherer Leistungsdichte und Dynamik. Neue Halbleitermaterialien und optimiertes Design der Bauteile bieten zwar nach wie vor Potenzial für Miniaturisierung, aber ein höherer Integrationsgrad kann auch die Instandhaltung erschweren bzw. die Unterhaltskosten erhöhen, da Produkte am Ende ihrer Lebensdauer nur bedingt repariert werden können.
Eine konsequente Unterstützung des Trends der Miniaturisierung und Modularisierung von Anlagen bieten hingegen schaltschranklose Antriebssysteme. Durch die Integration von Servoregler und -motor in einer Einheit lassen sich die Vorteile moderner Servoantriebe mit dezentraler Intelligenz, antriebsbasierter Motion Logic und Ethernet-Kommunikation ideal in hochflexible und einfach rekonfigurierbare Fertigungseinrichtungen integrieren.

Frank Maier: Also, grundsätzlich gilt natürlich „da geht noch etwas“. Es stecken Möglichkeiten in effizienteren Motoren, permanenterregte Maschinen bauen kleiner als vergleichbare Asynchronmotoren. Die tiefere Integration mit Getriebe und der Elektronik führt zu höherer Kompaktheit. In der Elektronik erlaubt Moore’s Law, miniaturisierte Sensorik oder neue Leistungshalbleiter wie SiC oder GaN kleinere Bauformen.
Allerdings steigen damit natürlich die Anforderungen an das thermische Design und wir bauen komplexere Einheiten, die damit intrinsisch höhere Ausfallraten haben. Auch dieses Thema müssen wir natürlich im Griff behalten.
Mehr Möglichkeiten gibt es, wenn man die gesamte Architektur einer Anlage ändert, z.B. in dem man nicht mehr 3 phasige AC Netze, sondern direkt 600V-DC-Netze durch das Werk legt. In diesem Kontext gibt es ja ein großes, vom BMWi gefördertes Forschungsprojekt. In dieser Infrastruktur entfallen potenziell viele Einspeisepunkte, also die zugehörigen AC/DC Konverter und auch Filter, die heute in einem Umrichter den größten Raum einnehmen.

Karl-Peter Simon: Bei jeglicher Integration muss auch die Kreislaufwirtschaft beachtetet beachtet werden. Somit wird Integration nicht immer sinnvoll sein. Umgebungsbedingungen sind ein weiteres Kriterium ob dezentralisiert/integriert werden kann. Es werden sich zunehmend Branchenlösungen entwickeln mit allen möglichen Ausprägungen. Kommunikation wird mit Sicherheit durchgängig sein müssen.
Nachteile würde es nur geben, wenn man alles vereinheitlichen würde, was ich nicht sehe. Jegliche Standards müssen Flexibilität zur Optimierung ermöglichen. Dies ist unser Erfolgsmodell in Deutschland. In der Antriebstechnik sind Spannungsfestigkeit Grenzen gesetzt und Wärmeabfuhr. Durch die zukünftige Verwendung von neuen Leistungshalbleitern wie Siliziumkarbid wird es auch hierzu Fortschritte geben. Der Trend hin zum Elektronik-Motor wird ermöglichen, dass die Frequenzumrichter, Motoren, Getriebe & Co. jetzt smarter werden. Und wo die Reise noch hingehen könnte? Dies sollte bereits beantwortet sein. In fünf Jahren wird DC-Industrie und Internet 4.0 eingeführt sein mit all den beschriebenen Innovationen.

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