Völlig losgelöst … von Seltenen Erden

Neodym, Samarium und Dysprosium – seltene Erden – sind wegen ihrer magnetischen Eigenschaften in Bremsen und Elektromotoren wichtig. Lieferengpässe entstehen durch geänderte Exportregeln. KEB Automation bietet jedoch Bremsen und Motoren ganz ohne Seltene Erden an. 

Der Einsatz Seltener Erden ist aus gleich mehreren Gründen nachvollziehbar. Sie sind einer der wichtigsten Bestandteile von Permanentmagneten und somit auch für Permanentmagnetbremsen essenziell. Mit kompakten Maßen bei gleichzeitig hoher Performance setzen Modelle wie die COMBIPERM P1 von KEB in Bereichen wie der Medizintechnik oder bei Servomotoren Standards. Und in Elektromotoren finden sich vor allem deshalb Seltene Erden, weil auch hier Permanentmagnete verbaut werden, die wiederum relevant für die jeweilige Leistung und Effizienz des Motors sind. Auch geringere Effizienzverluste oder eine verbesserte Hitzebeständigkeit der Magnete können Gründe für den Einsatz Seltener Erden in Motoren sein.  

KEB setzt zum Beispiel in seiner Bremsenproduktion auf eine sehr hohe Fertigungstiefe, einzelne Materialien wie eben jene Seltene Erden werden jedoch aus Drittstaaten importiert. Durch sich verändernde geopolitische Voraussetzungen verändert sich auch der Zugang zu den Seltenen Erden. So bestehen verschärfte Exportkontrollen, die die Verfügbarkeit der Materialien beeinflussen und erhöhte Lieferzeiten mit sich bringen können. Es stellt sich daher zunehmend die Frage, was zu unternehmen ist, wenn dennoch Bremsen und Motoren benötigt werden, die über die Eigenschaften von Permanentmagneten verfügen, aber zuverlässig verfügbar sind.  

Patentiertes Reibsystem als Alternative 

Thorsten Nolte, Vertriebsingenieur Bremsen und Kupplungen bei KEB, kennt einen Lösungsansatz: „Wir bieten unseren Kunden die Federkraftbremse COMBISTOP S1, die über eine vergleichbare Performance wie eine Permanentmagnetbremse verfügt – und dabei komplett unabhängig von Seltenen Erden ist.“ Was die Bremse einzigartig macht: ein patentiertes Reibsystem, das ohne Dauermagnete funktioniert. Das Reibsystem ist – wie die ganze Bremse – „Made in Germany“ und wurde in der Firmenzentrale in Barntrup entwickelt. Mehr Drehmoment und mehr Notstopps werden realisiert und ein hohes Maß an Sicherheit in der Anwendung herbeigeführt. Nicht zuletzt wird durch das Reibsystem die Feinstaubbelastung gen Null gesenkt und die Drehmomentstabilität in der Anwendung über alle Temperaturbereiche hinweg sichergestellt. 

Optimierte Bremse für Servomotoren 

Das patentierte Reibsystem macht die COMBISTOP S1 zu einer echten High-Performance Haltebremse. Das Prinzip hinter dem innovativen System fußt auf der entstehenden Reibung zwischen Reibscheibe, Anker und Flansch, wobei die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt und die Bewegung gestoppt wird. „Das Reibsystem ermöglicht aktuell einen Drehmomentbereich von 0,5 Nm bis 60 Nm. Damit sind ideale Voraussetzungen für Anwendungen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen gegeben“, sagt Nolte. Optimiert ist das System für den Einsatz in Servomotoren, da hier hohe Leistungen bei gleichzeitig eingeschränktem Bauraum realisiert werden können. Aber auch in fahrerlosen Transportsystemen (AGVs) oder in der Robotik wird es als kundenspezifische flache Variante genutzt. 

Gerade wenn es darum geht, Verlässlichkeit und Planbarkeit in die eigenen Produktionsprozesse zu bringen, lohnt sich die Federkraftbremse. „Wenn wir bei KEB möglichst weit im Voraus eine Einschätzung zum Bremsen-Bedarf der Anwender erhalten, können wir Anpassungswünsche bestmöglich berücksichtigen und die Produktion entsprechend planen. Und unseren Kunden bieten wir durch die hohe Fertigungstiefe und die Materialunabhängigkeit eine optimierte Verfügbarkeit der Bremsen“, so Nolte.  

Unabhängig durch Synchron-Reluktanzmotoren  

Auch im Bereich der Elektromotoren lohnt sich ein Blick auf Modelle, die nicht auf Seltene Erden angewiesen sind. Mit dem Synchron-Reluktanzmotor hat KEB eine ideale Alternative parat. Technisch basiert der Synchron-Reluktanzmotor auf einem rotierenden Magnetfeld, kommt aber ohne Permanentmagnet aus. „Synchron-Reluktanzmotor und Asynchronmotoren ähneln sich in der Konstruktion. Der Rotor hat Bereiche mit Luft und Bereiche mit Eisen. Das bedeutet, dass die physikalischen Eigenschaften entlang der verschiedenen Richtungen innerhalb des Rotors variieren“, sagt Kerim Demirtas, Vertriebsingenieur bei KEB Automation.  

Einfach und kostensparend 

Der Rotor nutzt das Reluktanzmoment (Unterschiede in der magnetischen Leitfähigkeit). Bestimmt wird die Reluktanz im Wesentlichen von den Bereichen auf dem Rotorblech, die mit Luft gefüllt sind und eine magnetische Barriere bilden. Die Folge: Es entstehen Bereiche, durch die der magnetische Fluss bevorzugt fließt. Der grundsätzlich einfach gehaltene mechanische Aufbau der Motoren und die daraus resultierende weniger komplexe Wartung sind neben der Robustheit Eigenschaften des Synchron-Reluktanzmotors, die in der Praxis Zeit und Geld sparen. Hinzu kommt, dass Wartungen häufig vor Ort durch den Maschinenbauer selbst durchgeführt werden können. All diese Punkte machen den Motor zu einer spannenden Option für eine Vielzahl von Anwendungsbereichen. 

So ist die hinter den Synchron-Reluktanzmotoren steckende Technologie etwa in Extruderanwendungen im Bereich der Kunststofftechnik gefragt. Aber auch in Verpackungsanlagen, der Draht- und Blechbearbeitung oder in Holzbearbeitungsmaschinen kommen die Motoren zum Einsatz. Drehzahlgeregelte Pumpen, Papier- und Kartonfertigungslinien, Werkzeugmaschinen oder auch Recyclinganlagen sind weitere Einsatzmöglichkeiten. 

Durch die innovative Federkraftbremse mit patentiertem Reibsystem und leistungsstarke Synchron-Reluktanzmotoren gelingt KEB ein Spagat zwischen stabilen Lieferketten, der besser planbaren Verfügbarkeit der benötigten Materialien und das alles bei einer Performance ohne Kompromisse.  

Autor: Tim Schöllmann, Marketing, KEB Automation  

Bilder: KEB Automation