Die mechanische sowie die elektrische Antriebstechnik stellen die Grundlage für sämtliche Automatisierungslösungen dar. Vor allem die Welt der Elektromobilität wäre ohne elektrische Antriebstechnik undenkbar.
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Elektrische Antriebstechnik: Modernes Leben und High-End-Anwendungen
Die elektrische Antriebstechnik und Kabelkonfektionierung, wie sie von entsprechenden Unternehmen angeboten wird, bietet die Grundlage für viele Anwendungen des modernen Lebens. Sei es die Fördertechnik, seien es Abfüllanlagen oder die Hebetechnik sowie viele weitere Anwendungen in der Industrie: Ohne Antriebstechnik wäre all das nicht möglich. Sie nimmt daher eine Schlüsselrolle im Bereich der Industrie und hier insbesondere in der Produktion ein. Auch der Maschinen- und Anlagenbau profitiert von den Lösungen der elektrischen Antriebstechnik. Benötigt werden unter anderem Kleingetriebemotoren, Brushless-Systeme, Servomotoren, Schritt- und Asynchronmotoren, wobei diese nur beispielhaft für die große Welt der Antriebstechnik stehen.
Elektrische Antriebstechnik im Automobilbau
Kaum eine Errungenschaft im Automobilbau hat in den vergangenen Jahren für so viel Gesprächsstoff gesorgt wie die elektrische Antriebstechnik. Von den einen wird sie in den Himmel gelobt und als die Lösung schlechthin für alle Klimaprobleme der Welt propagiert, die anderen lassen kein gutes Haar an ihr. Fakt ist aber, dass die Elektrotechnik die Antwort auf viele Fragen der modernen Mobilität darstellt.
Dabei sind auch die übrigen Technologien noch nicht von der Autolandschaft wegzudenken:
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Benziner
Der Benzinmotor hat einen Wirkungsgrad von gerade einmal 30 Prozent und ist deshalb bei vielen Ingenieuren nicht gern gesehen. Magere Brennverfahren und Direkteinspritzung sollten den Wirkungsgrad erhöhen, was jedoch nur bedingt gelungen ist.
Die Zukunft der Benziner wird nur noch in Form eines Hybrid-Fahrzeugs oder über das Tanken synthetischer Kraftstoffe gesehen.
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Brennstoffzelle
Bisher sieht es noch mau aus mit der Brennstoffzelle für Autos, wenn der grüne Wasserstoff aus nachhaltiger Produktion stammen soll. Bis 2030 werden damit wahrscheinlich nur ein paar Lkw-Flotten betankt werden können.
Der Aufbau und die Instandhaltung einer entsprechenden Infrastruktur wäre überdies mit hohen Kosten verbunden, die in die Milliardenhöhe gehen. Angesichts großer Haushaltslöcher hat der Staat kaum Geld für derlei Entwicklungen übrig.
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Diesel
Partikelfilter, die seit über 10 Jahren verpflichtend einzubauen sind, haben die Welt ein wenig von den giftigen Stickoxiden des Diesels befreit, doch die kommende Euro-7-Norm dürfte für viele Fahrzeuge zum Problem werden. Dennoch hat der Diesel nicht von ungefähr seine Anhänger: Mit wenigen Minuten des Tankens können Reichweiten von 1000 km oder mehr realisiert werden. Die Energieeffizienz ist dabei auch nur auf Langstrecken gut, wo eine durchzugsstarke Antriebstechnik überzeugen kann. Auf Kurzstrecken funktioniert der Diesel nicht optimal und verbraucht deutlich mehr Kraftstoff, der wiederum nur unzureichend verbrennt.
Wer aber eine längere Strecke unterwegs ist, kommt mit den wenigen Kilometern Reichweite, die der Plug-in-Hybrid erlaubt, nicht weit. (Foto: AdobeStock – 646820708 Johnathan)
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Plug-in-Hybrid
Einer der wichtigsten Antriebe für Elektroautos wird durch eine Kombination aus Diesel- oder Ottomotor und Elektroantrieb dargestellt. Er überzeugt Kritiker jedoch nicht. Schwierig dabei ist, dass sich die meisten dieser Fahrzeuge nicht schnellladen lassen.
Wer aber eine längere Strecke unterwegs ist, kommt mit den wenigen Kilometern Reichweite, die der Plug-in-Hybrid erlaubt, nicht weit. Dann wird meist im Verbrennermodus gefahren, was nicht gerade spritsparend ist. Der Grund: Der verbaute Akku wiegt rund 200 kg, bei vielen Fahrzeugen noch mehr. Wird der Elektroantrieb jedoch nicht verwendet, wird dieser Zusatzballast gänzlich unnötig mitgeführt.
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Elektroantrieb
Reine Batterieautos sollen laut Experten fünfmal so hohe Wirkungsgrade wie Fahrzeuge mit Benzinversorgung haben. Ein Gesamtwirkungsgrad von bis zu 70 Prozent soll dabei erreichbar sein, was aber nur möglich ist, wenn der Strom aus der heimischen Fotovoltaikanlage direkt in den Akku des Autos gespeist wird. Im Vergleich zu Fahrzeugen mit der Brennstoffzelle sind es immerhin noch zweimal bessere Wirkungsgrade, die erreicht werden.
Wer jedoch in der Stadt lebt und keine eigene Wallbox zu Hause hat, dazu aber auch keinen Parkplatz mit Steckdose nutzen kann, hat das Nachsehen. Die Ladeinfrastruktur in Deutschland konnte leider nicht mit der Entwicklung der elektrischen Antriebstechnik Schritt halten. Es gibt zwar zahlreiche Insellösungen, doch die sind aktuell noch am tatsächlichen Bedarf vorbei gebaut. Wer viel mit dem E-Auto unterwegs ist, weil beispielsweise Kundentermine anstehen, muss zudem tief in die Tasche greifen. Das Nachtanken im Schnelllademodus kostet in der Stadt häufig genauso viel wie das Tanken von konventionellem Kraftstoff.
Reine Batterieautos sollen laut Experten fünfmal so hohe Wirkungsgrade wie Fahrzeuge mit Benzinversorgung haben. (Foto: AdobeStock – 623791586 BY Movie)
Mechanische Antriebstechnik: Antriebselemente und Getriebe sorgen für Bewegung
Drehen, schwenken, greifen und generell die gewünschte Bewegungsfreiheit lässt sich nur realisieren, wenn die richtigen Komponenten aus dem Bereich der mechanischen Antriebstechnik verbaut sind.
Auch wenn die elektrische Antriebstechnik als Grundlage für das moderne Leben gilt, so sind mechanische Errungenschaften doch nicht minder wichtig.
Sie verbinden die mechanische mit der elektrischen Welt, wie das unter anderem bei der Umstellung der mechanischen Pneumatik auf E-Zylinder der Fall ist. Auch „Pick and Place“-Anwendungen sind ohne die mechanische Antriebstechnik undenkbar.
Sie bietet kostengünstige Lösungen für viele Bereiche, wobei sämtliche Komponenten auch maßgeschneidert hergestellt werden können.
Zahlreiche Produkte aus der Welt der mechanischen Antriebstechnik
Die mechanische Antriebstechnik wird unter anderem durch die Antriebselemente selbst repräsentiert. Dazu gehören unter anderem Wellenkupplungen, Zahnscheiben und Spannsätze, auch Riemen verschiedener Art gehören dazu.
Unternehmen aus der Industrie finden bei den mechanischen Antriebstechniken überdies Achssysteme, wobei diese je nach Art auch für hohe Geschwindigkeiten ausgelegt sind.
Damit sind hohe Genauigkeiten in Bezug auf die Positionierung und Genauigkeit bei Wiederholungen möglich. Individuelle Aufgaben lassen sich mithilfe der Lineartechnik realisieren. Damit ein mechanischer Antrieb genau arbeiten kann, braucht es eine präzise Mechanik, die beispielsweise über spielarme Planetengetriebe ermöglicht wird.
Hierbei gibt es sowohl kostengünstige als auch exklusive Lösungen, sodass Anwender die Entscheidung für die individuell passendste Lösung treffen können. Für Servomotoren sind unter anderem Planetengetriebe geeignet, die auch gegen die Getriebe verschiedener Hersteller geometrisch austauschbar sind.
Die Automatisierung wurde vor allem in den 1980er Jahren stark vorangetrieben, in dem darauffolgenden Jahrzehnt jedoch gebremst. (Foto: AdobeStock – 89871457 industrieblick)
Der aktuelle Stand der Antriebstechnik
Die Automatisierung wurde vor allem in den 1980er Jahren stark vorangetrieben, in dem darauffolgenden Jahrzehnt jedoch gebremst. Der nötige Strukturwandel in der Industrie trug ebenso wenig zum Fortschritt bei wie die Konjunkturkrise dieser Zeit. Erst im neuen Jahrtausend und verstärkt in den letzten Jahren stieg die Nachfrage nach möglichst kleinen Antriebssystemen, die schnell reagieren müssen, wartungsarm sind und eine hohe Schutzart aufweisen.
In Konkurrenz stehen bis heute pneumatische, hydraulische und elektrische Antriebstechnologien, wobei sich der Bereich der Elektroantriebe deutlich nach vorn entwickelt hat und gefragter ist denn je. Vor allem die individuell Antriebe sind gefragt.
Drehen, schwenken, greifen und generell die gewünschte Bewegungsfreiheit lässt sich nur realisieren, wenn die richtigen Komponenten aus dem Bereich der mechanischen Antriebstechnik verbaut sind. (Foto: AdobeStock – 498230391 Eugene)
Der Systemgedanke zählt
Der Systemgedanke wird gern als wichtigster Trend der vergangenen Jahre bezeichnet. Dabei steht nicht die Weiterentwicklung einzelner Komponenten im Fokus, sondern es geht vor allem um das komplette System eines elektrischen Antriebs. Alle Komponenten des Systems müssen hier eingebunden werden.
Das Fokussieren auf das komplette System wurde auch in der verstärkten Weiterentwicklung der Kompaktantriebe mit Umrichter, Getriebe und Maschine als Einheit deutlich. Dabei bestimmt das Verhalten der drehzahlveränderbaren Antriebe sowie ihre Qualität die Produktionskosten. Gewünschte Antriebsanpassungen erfordern dezentrale Antriebslösungen, deren Drehzahl veränderbar ist. Solche Antriebe werden heute erst zu 10 bis 20 Prozent verwendet, die Forschung in diesem Bereich ist daher in den Vordergrund gerückt.
Hohe Zuwachsraten lassen sich auf dem Markt der Drehstromantriebe feststellen, wobei drehzahlveränderbare Antriebe als Stromrichterantriebe gelten. Eine rein mechanische Verstellmöglichkeit der Drehzahl eines Getriebes wird in Zukunft sicherlich noch in Marktnischen zu finden sein. Die Bedeutung dieser Variante wird aber weiter sinken. Als Fernziel gilt derzeit, dass möglichst alle Antriebe drehzahlveränderbar sein sollten, was vor allem mit einer hohen Energieersparnis einhergehen soll.
