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11 Experten geben Antworten Was die Rolle der Antriebstechnik verstärkt

Autor: Karin Pfeiffer

Welche Trends in der Antriebstechnologie ziehen trotz abgebremster Wirtschaft garantiert nicht an uns vorbei? Das haben wir elf Experten aus verschieden großen und spezialisierten Firmen gefragt. So viel vorab: Große Technologietrends verstärken sich wohl gerade.

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Welche Trends in der Antriebstechnologie ziehen trotz abgebremster Wirtschaft garantiert nicht an uns vorbei? Wir haben nachgefragt.
Welche Trends in der Antriebstechnologie ziehen trotz abgebremster Wirtschaft garantiert nicht an uns vorbei? Wir haben nachgefragt.
(Bild: Siemens)

Norbert Pastoors, Geschäftsführer Wittenstein Alpha: Unabhängig von den aktuellen wirtschaftlichen Bremsspuren wird die Digitalisierung im Maschinenbau weiter voranschreiten, weil sie die notwendigen Informationen liefert, um Prozesse und Produktionsabläufe besser zu machen sowie Kosten zu senken. Dies gilt sowohl für neue, smarte Maschinenkonzepte als auch für das digitale Retrofitting von Bestandsmaschinen.

Damit ist auch die Antriebstechnik gefordert, Antworten auf Fragen zu finden, die aus technologischer Sicht oft erst jetzt, dank smarter Getriebe, überhaupt sinnvoll gestellt werden können. Wann wird eine Maschine beginnen, fehlerhafte Teile oder Produkte zu produzieren? Wann werden kritische Komponenten verschleißen? Wann wird eine Maschine ausfallen? Was in der Vergangenheit oft eine Frage des Feelings eines Maschinenführers war, wird jetzt von Fakten beantwortet. So bieten wir mit der Anomalie-Erkennung einen digitalen Service an, der in der Lage ist, Fehler zu erkennen, bevor sie auftreten. Oder auch Ausschuss zu vermeiden, bevor er produziert wird.

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Predictive Quality wird ebenso möglich wie Predictive Availability – weil smarte Getriebe das Betriebsverhalten der Antriebsachsen erkennen und smarte digitale Services diese Informationen analysieren und für bessere Prozesse und Produktionsabläufe bereitstellen können.

Armin Wallnöfer, Digital Leader Motion Deutschland, ABB Automation Products: Dieses außergewöhnliche Jahr hat Betreibern von Maschinen und Anlagen – insbesondere im Bereich versorgungskritischer Infrastruktur – nachdrücklich die Bedeutung smarter digitaler Lösungen vor Augen geführt. Aufgrund eingeschränkter Mobilität konnten viele von ihnen dringend erforderliche Inspektions-, Wartungs- und Reparaturmaßnahmen nur unter erschwerten Bedingungen durchführen. Mit unseren Remote-Assistance-Lösungen konnten wir ihnen bei Fragen zu unseren Antrieben durch virtuellen Zugang zu Experten-Know-how schnelle Hilfe aus der Ferne bieten und sie unterstützen, versorgungskritische Motoren schnell und leicht zu erkennen. Auch das ist ein Modell, das Zukunft hat.

In der Antriebstechnik werden aus unserer Sicht digitale Zwillinge verstärkt zum Einsatz kommen. Ein digitaler Zwilling begleitet beispielsweise einen Frequenzumrichter oder einen Elektromotor vom Engineering über die Produktion und den Betrieb bis zur Modernisierung. Diese Technologie kann künftig eine wichtige Rolle spielen, wenn es darum geht, die Effizienz und Verfügbarkeit von Industrieanwendungen zu erhöhen, zum Beispiel durch Simulation für die Leistungsoptimierung und vorausschauende Wartung. Darüber hinaus ermöglicht sie neue Geschäftsmodelle.

Patrick Schumacher, Leiter Produktmanagement Industrielle Antriebstechnik, EBM-Papst St. Georgen: Die digitale Transformation einhergehend mit einer weiteren Verbreitung des Industrial Internet of Things (IIoT) als wesentlicher Trend wird sich fortsetzen. Eine Kommunikation über alle Ebenen der klassischen Automatisierungspyramide ist nach wie vor Ziel. Condition Monitoring und Predictive Maintenance bleiben Thema und heben die Möglichkeiten zum Steigern der Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen auf ein neues Niveau. Der Einsatz von digitalen Zwillingen wird Einzug halten, wodurch sich Entwicklungsprojekte hinsichtlich Zeit, Kosten und Risiken deutlich optimieren lassen.

Im Zuge von IIoT wird sich der Trend hin zur Dezentralisierung weiter fortsetzen. Aufgaben, die klassisch in einer zentralen Recheneinheit übernommen wurden, werden mehr und mehr in die Feldebene verlagert. Komplexe Aufgaben werden selbstständig von intelligenten Antrieben übernommen, wodurch sich neue Möglichkeiten bei der Konzeption von Netzwerken ergeben. Die Verlagerung von bisher zentral zu leistenden Rechenoperationen reduziert die BUS-Last und erlaubt den Einsatz einer weniger performanten SPS. Im Idealfall kann auf diese vollständig verzichtet werden.

Michaela Kaufmann, Global Product Manager, Rockwell Automation: Flexible Transportsysteme bilden die Basis für eine agile und flexible Produktion, wodurch den aktuellen Trends bei den Konsumenten Rechnung getragen werden kann. Die Notwendigkeit, genau auf diese einzugehen, haben viele Unternehmen vor allem in diesem Jahr an vielen Produktionsstätten schmerzlich vermisst.

Die Reise geht allerdings noch weiter. Auf der einen Seite müssen die Technologien hinsichtlich deren Funktionalität konstant erweitert werden, beispielsweise durch integrierte Advanced-Safety-Funktionen wie Safe Limited Speed. Auf der anderen Seite müssen neue Technologien wie zum Beispiel kontaktlose Energieübertragung oder kontaktlose Kommunikation, aber auch Kommunikationsstandards wie 5G in bestehende Systeme integriert und mit aktuellen Betriebsabläufen kombiniert werden. Nur so können Arbeitsabläufe wesentlich flexibler und sicherer gestaltet werden. Die genannten Trends werden flexible Transportsysteme noch intelligenter und vernetzter machen und somit sensationelle Möglichkeiten im Maschinenbau und in der Produktion bieten.

Jörg Paulus, General Manager Europe, Posital-Fraba: Miniaturisierung gehört zu den Megatrends, die sich nicht von konjunkturellen Dellen oder Pandemien aufhalten lassen. „Small is beautiful“ gilt auch in der Antriebstechnik, wo immer kleinere Motoren auf dem Vormarsch sind. Hier werden miniaturisierte Motion-Control-Sensoren benötigt. Höhere Packungsdichte und weniger Einbauraum greifen überall – von immer kleineren Cobots über kompakte 3D-Drucker bis zu Exoskeletten, bei denen jedes Gramm zählt.

Integration und Dezentralität – ein weiterer Megatrend. Motoren und Antriebe mit Frequenzumrichtern, die in Schaltschränken untergebracht sind, werden immer mehr zum Nischenprodukt. Konjunktur haben Motoren mit vollständig integrierter Sensorik und Steuerungstechnik. Die Vorteile der integrierten, dezentralen Motoren: Sie können einfacher überall eingesetzt werden! Der dritte Megatrend hat mit Wartungsfreiheit und im weiteren Sinne mit der Energiewende zu tun: Hoch im Kurs stehen Multiturn-Geber, deren Zählelek- tronik energieautark ist und ohne Batterien auskommt.

Torsten Blankenburg, Vorstand Sieb & Meyer AG: Aus unserer Sicht sind es Aspekte, die mit der Systemeffizienz und der Vernetzung von Antriebssystemen verbunden sind. Die weltweiten Diskussionen und Bestrebungen zum Thema Klimawandel führen fast immer zum Thema Energieeffizienz. Die Bandbreite an Möglichkeiten, die Systemeffizienz durch den Einsatz von drehzahlgeregelten Antriebssystem zu erhöhen, steigt weiterhin. Gleichzeitig sind weitere Effizienzsteigerungen nur durch den Einsatz von optimierten Antriebssystemen möglichen, z.B. direkt angetriebene Turboverdichter anstelle von Lösungen mit Getrieben.

Das Thema Vernetzung von Antriebsverstärkern wurde in der Vergangenheit oftmals nur unter dem Aspekt eines reduzierten Verdrahtungsaufwands vorantrieben. Zukünftig werden jedoch Punkte wie Maschinen-zu-Maschinen-Kommunikation, Datenerfassung zur Prozesssteuerung, -überwachung und -optimierung noch eine größere Rolle spielen.

Matthias Meyering, Head of Sales Product Management Electronics, Stöber Antriebstechnik: Einer der sich verstärkenden Trends war und ist die antriebsintegrierte Safety. In unserer Wahrnehmung steigt der Anteil exponentiell asymptotisch. Vor wenigen Jahren schien es noch, dass nur 20 % der Servoantriebe STO benötigen würden. Heute werden eher 80 % damit ausgeliefert. Für die weiterführenden Funktionen wie beispielsweise SLS sieht es ähnlich aus. Vor einigen Jahren war die Forderung danach die Ausnahme. In wenigen Jahren wird es die Regel sein.

Jörg Niermann, Bereichsleiter Marketing, Nord Drivesystems Gruppe: Effizienzverbesserungen, nicht nur des Motors, sondern des gesamten Antriebssystems; sind natürlich ein bleibender Trend. Diese Krise wird unsere Kunden nicht davon abbringen, ihre CO2-Bilanz verbessern zu wollen. Daher entwickeln wir in diesem Bereich ungebremst weiter. Die Evolution der globalen Trends geht also unabhängig von zwischenzeitlichen Krisensituationen weiter.

Auch an den Themen Condition Monitoring und Predictive Maintenance arbeiten wir intensiv mit ausgewählten Kunden. Die zustandsorientierte Instandhaltung ersetzt die zeitbasierte Instandhaltung. Ein dritter bleibender Trend ist für Nord die Entwicklung und Projektierung der Antriebssysteme mit Fokus auf eine reduzierte TCO (Total Cost of Ownership). Hier wirken sich Effizienzverbesserung, Reduktion des Bauraums, bzw. Erhöhung der Leistungsdichte und Variantenreduzierung gemeinsam aus.

Dominik Hettich, Global R&D Director (Servo Brakes), Kendrion (Villingen): Aufgrund der schwierigen wirtschaftlichen Situation gewinnt die Reaktionsgeschwindigkeit mehr denn je an Bedeutung. Um die Liquidität der Unternehmen zu sichern, werden Lagerbestände weiter reduziert, Investitionen herausgezögert und Ersatzteile nicht länger bevorratet. Dies führt dazu, dass Bedarfe immer kurzfristiger entstehen und die Lieferzeiten zu einem entscheidenden Kriterium werden –„der Schnellste gewinnt oftmals“.

Für Unternehmen ist es daher umso wichtigerweg von der klassischen Fertigungslinie, sich mit flexiblen Fertigungskonzepten, neuen Intralogistiklösungen und mit einem höheren Automatisierungsgrad bei der Herstellung der Produkte zu beschäftigen, um schnell und flexibel aufkommende Bedarfe bedienen zu können.

Hydraulische und pneumatische Systeme werden immer häufiger durch elektrische Antriebe ersetzt. Diese bieten weitaus mehr Möglichkeiten hinsichtlich der Regelbarkeit und Auswertbarkeit. Zudem ist mittlerweile an allen Anlagen ein elektrischer Anschluss vorhanden, was die Hersteller dazu veranlasst, möglichst auf einen zweiten Energieanschluss zu verzichten. Dies macht dem Anlagenbetreiber nicht nur das Aufstellen und die Inbetriebnahme einfacher, sondern reduziert auch noch die Betriebskosten durch eine verbesserte Effizienz bzw. Wirkungsgrad.

Unter den elektrischen Antrieben spielen regelbare Antriebe eine immer wichtigere Rolle. Sie werden immer häufiger auch in einfacheren Applikationen eingesetzt und können dabei helfen, die Performance der gesamten Anlage zu verbessern und dabei den Energieverbrauch weiter zu reduzieren. Für uns als Bremsenhersteller hat dies zur Folge, dass der Bedarf an reinen „Haltebremsen“ zunehmen wird, da die Antriebe das dynamische Abbremsen selbst übernehmen.

Jörg Brinkemper, Strategischer Produktmanager Drives & Automation Solutions, Keba: Die Digitalisierung der Maschinen bis runter zur Sensor/Aktor-Ebene ist nicht aufzuhalten. Das betrifft selbstverständlich auch Antriebstechnik, wo wir mit Hochdruck an Lösungen zur Steigerung der Produktivität arbeiten. Im Fokus steht, die Stillstandszeiten zu minimieren oder auch die Prozessgeschwindigkeit zu optimieren. Dieser Trend erfordert optimiertes Datenmanagement, die Übertragung großer Datenmengen in Echtzeit oder die Echtzeitverarbeitung direkt in der Achse. Schnelle, standardisierte Industrielle Kommunikation wie OPC, TSN und GBit-Ethernet halten hier Einzug.

Derzeit vielleicht ein wenig in den Hintergrund gerückt ist der Trend zur Kosteneinsparung von Energie. Mehrachs-Antriebsysteme nutzen generatorisch erzeugte Energie über den Zwischenkreis, das „Verheizen“ über einen Bremswiderstand wird so vermieden. Alternativ ist die netzkonforme Rückspeisung überschüssiger Energie in das Fabriknetz möglich.

Martin Cerny, Produkt Marketing Manager, Danfoss Drive: Ein großes Thema ist die Digitalisierung – in all ihren Facetten. Was verbirgt sich da aber im Detail dahinter? Ich glaube, wir haben alle selbst gespürt, wie eine Krise Technologien und den Wandel beschleunigen kann, letztlich beantworte ich die Fragen auch aus dem Home-Office. Der eindeutige Trend zu Remote-Diensten ist auch in der Antriebstechnikwelt angekommen. Es ist zu erwarten, dass auch hier die Implementierung beschleunigt wird. Wir befinden uns aber immer noch am Anfang der Erschließung der Potenziale im Kontext der Industrie 4.0. Die Datenerfassung und -Auswertung wird unterstützt durch offene Kommunikationsprotokolle wie OPC/UA oder MQTT. Beim Entwurf der Maschine oder gar der ganzen Produktion hilft der Digitale Zwilling und Maschinelles Lernen zusammen mit Edge Computing.

Auf den Antrieb bezogen kann man sich in zwei Szenarien hineindenken: Im ersten erledigt der Antrieb als Muskel effizient und präzise die Motorsteuerung, die Intelligenz wird konsequent in die überlagerte Steuerung oder Cloud gelegt. Im anderen Szenario wird die Rolle des Antriebes gestärkt, er kann neben den Regelaufgaben durch die ihm verfügbaren Ressourcen Analysen fahren, mit der Cloud kommunizieren. Er agiert als Sensor und Controller zugleich. In der Realität wird es beide Szenarien geben, auch Zwischenstufen davon. Die Flexibilität, unterschiedliche Anwendungsfälle zu unterstützen, wird entscheidend sein.

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 Karin Pfeiffer

Karin Pfeiffer

Journalistin