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„Energie sparen und schneller verzahnen“

Zeitlauf-Chef Thomas Horz: Beim entwickeln des Getriebes entstand eine schnelle Maschine
„Energie sparen und schneller verzahnen“

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Um eine Energie sparende Getriebegeneration auf den Markt zu bringen, musste der Antriebshersteller Zeitlauf eine sehr leistungsfähige Wälzstoßmaschine mit entwickeln. In einigen Jahren wird sie frei verfügbar sein. Laut Thomas Horz, Geschäftsführender Gesellschafter, hat sich der Aufwand gelohnt.

Herr Horz, wieviel Zeit und Geld haben Sie und Ihre Mitarbeiter in die neuen Eta-Crown-Winkelgetriebe gesteckt?

Die Entwicklung hat insgesamt zehn Jahre gedauert, und alles in allem haben wir rund 2,8 Millionen Euro in dieses Produkt und die neue Maschine investiert.
Warum lohnt sich so ein Aufwand für ein Unternehmen mit gut 200 Mitarbeitern?
Unsere Recherchen haben gezeigt, dass es einen großen Bedarf an laufruhigen Antrieben mit hohem Wirkungsgrad gibt. Dieses Segment, das Wachstum verspricht und bisher so von keinem Wettbewerber abgedeckt war, besetzen wir mit dem Eta-Crown-Winkelgetriebe. In den kommenden fünf Jahren rechnen wir damit, dass wir jährlich rund 260 000 Einheiten davon absetzen können. Das entspricht etwa 10 Prozent des Marktvolumens für Schnecken- und Schneckenstirnradgetriebemotoren mit einer Abgabeleistung von 10 bis 250 Watt – wobei wir das Marktsegment betrachten, das wir kennen. Wir gehen daher davon aus, dass EtaCrown auf dem Antriebstechnik-Markt für neue Standards sorgen wird.
Was ist so besonders an den Getrieben?
Eine Besonderheit ist der hohe Wirkungsgrad von über 90 Prozent. So etwas zählt in einer Zeit, in der das Energiesparen ein wichtiges Thema geworden ist. Gute Werte in diesem Bereich hatten wir uns schon bei der Entwicklung als Ziel gesteckt. Erreichen konnten wir sie, weil die Zahnräder des Kronenradgetriebes aufeinander abwälzen, statt wie bei einem Schneckenrad zu gleiten. Der Energieverlust bei der Wälzreibung ist deutlich niedriger.
Warum lassen sich die Getriebe nur auf einer neu entwickelten Maschine fertigen?
Im Kronenradgetriebe wirken ein zylindrisches Ritzel und ein Planrad, das so genannte Kronenrad, zusammen. Damit das funktioniert, variiert die Geometrie des Kronenrades über die Zahnbreite. Das ist in der Fertigung sehr schwierig abzubilden, und es gab dafür bisher kaum Lösungen. Die patentierten spanenden Fertigungsverfahren erlauben es nicht, Leistungsgetriebe nach diesem Prinzip kostengünstig herzustellen. Daher ist diese Getriebeform trotz ihrer Vorteile als feinwerktechnisches Leistungsgetriebe kaum verbreitet.
Wie haben Sie das Problem gelöst?
Wir haben in Kooperation mit verschiedenen Ingenieurbüros die Hochgeschwindigkeitsstoßmaschine S6000 entwickelt. Mit 6000 Doppelhüben in der Minute leistet sie erheblich mehr, als bisher für die Herstellung von Planrädern möglich war.
Warum musste es dieses Verfahren sein?
Das Hochgeschwindigkeitsstoßen ermöglicht realistische Herstellkosten und wir hatten bereits Erfahrung damit. Es lässt genug Variabilität für verschiedene Untersetzungen, für unterschiedliche Geometrien des Planrades und für die Integration der neuen Baureihe in unseren Getriebe-Baukasten.
Wird nur Ihr Unternehmen von den Vorteilen der neuen Maschine profitieren?
Die Maschinen werden wir zunächst nur in unserer eigenen Produktion nutzen. Nach den ersten fünf Jahren werden sie aber beim Schweizer Maschinenbauer in Serie gehen und in Lizenz auch für andere Anwender zu Verfügung stehen. Insgesamt gesehen gehen wir davon aus, dass sowohl die Getriebe als auch die Maschinen die Investitionen refinanzieren werden.
Welche Vorteile könnte die Maschine anderen Anwendern bieten?
Wir selber nutzen die Prototypenmaschine seit drei Jahren sowohl für die Winkelgetriebe als auch für die Fertigung unserer Planetengetriebe. Dabei hat sich gezeigt, dass sie sehr rüstfreundlich ist. Die Prozesszeit für ein Kronenrad hängt natürlich davon ab, ob ein Rad mit 6 Millimeter Durchmesser entstehen soll oder ein Bauteil mit 73 mm Außendurchmesser. Die bisherigen Verzahnungs- und Prozesszeiten können aber ohne weiteres auf ein Drittel reduziert werden.
Wenn Sie nochmal am Anfang des Projektes stünden und den Umfang einschätzen könnten: Würden Sie es wieder tun?
Da man am Anfang eines Projektes nie dessen Aufwand abschätzen kann, die Marktchancen heute genauso gut aussehen wie damals, würde die Entscheidung in gleicher Weise fallen.
Welchen Rat geben Sie Unternehmen, die eine neue Technik entwickeln?
Investieren Sie zuerst sehr viel Zeit und Aufwand in Markt- und Zukunftsanalysen, spiegeln Sie dann Ihre Entwicklungsergebnisse mit diesen Daten. Vor allem behalten Sie den langen Atem, denn hervorragende Lösungen in der so genannten Old Economy benötigen Zeit und absolute Zielorientierung.
Dr. Birgit Oppermann birgit.oppermann@konradin.de

Was das Winkelgetriebe leistet

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Das intelligente EtaCrown-Winkelgetriebe mit Kronenradtechnologie hat die Zeitlauf GmbH Antriebstechnik & Co. KG vor allem für die Zielmärkte Tür-, Förder- und Medizintechnik entwickelt, wo sich das Getriebe beispielsweise in Patientenliften für die Rehatechnik verwenden lässt. Durch seine Funktionsweise und Bauart soll das neue Produkt eine Alternative zu Antrieben mit Schneckengetrieben oder Kegel-Stirnradgetrieben sein.
Aufgrund des Wirkungsgrads von durchschnittlich mehr als 90 % wird für die gleiche Leistungsabgabe wesentlich weniger elektrische Energie aufgewendet als beim Einsatz von Schneckengetrieben. Der Hersteller spricht von um bis zu 70 % reduzierten Leistungsverlusten – oder anders ausgedrückt einem um den Faktor 3,5 besseren Wirkungsgrad. So lassen sich die EtaCrown-Getriebe mit einem kleineren Antriebsmotor betreiben. Auch könne der Anwender auf preisgünstigere Antriebe zurückzugreifen. Das soll vor allem in der Fördertechnik große Sparpotenziale erschließen.
Bei gleicher Belastung sollen die Getriebe eine höhere Lebensdauer als ein Schneckengetriebe erreichen und den notwendigen Bauraum um mehr als 30 % reduzieren. Die Platzersparnis resultiert aus den kleine ren Antriebseinheiten und der Symmetrie des Winkelgetriebes.
Es lässt sich ohne Probleme auch spiegelverkehrt einbauen, was vor allem bei Türantrieben interessant sein kann, wenn zwei Antriebe gegenüberliegend eingesetzt werden. Schneckengetriebe benötigen zudem erheblich breitere Profile und zwei unterschiedliche Schneckengetriebe-Ausführungen. Die für Schneckengetriebe typische Selbsthemmung tritt konstruktionsbedingt bei den EtaCrown-Winkelgetrieben nicht auf.
Im Gehäuse sind verschiedene Anschraubpositionen standardmäßig integriert, was dem Anwender mehr Flexibilität beim Einsatz der Getriebe gibt.
Standardmäßig sind Untersetzungen von 4:1 bis 113:1 verfügbar. Andere Varianten bis zu 170:1 sollen in Abstimmung mit dem Anwender ebenfalls möglich sein. Als maximale Leistung gibt der Hersteller 250 W an, als maximales Drehmoment 22 Nm.
Die EtaCrown-Getriebe werden zusammen mit den bestehenden Stirnrad- und Planetengetriebebaureihen in das Baukastenprogramm des Herstellers integriert und lassen sich mit AC-, DC- und EC-Motoren kombinieren.

Das Unternehmen
Das mittelständische Unternehmen wurde 1957 gegründet und fertigt heute mit etwas über 200 Mitarbeitern verschiedene Baureihen von Getrieben. Spezialisiert ist Zeitlauf auf laufruhige Stirnrad-, Planeten- und Winkelgetriebebaureihen, die in einem Baukastensystem verfügbar sind. Das Unternehmen erreichte 2006 einen Umsatz von rund 26,5 Mio. Euro und gibt einen Exportanteil von etwa 63 % an.
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