Next Generation-Maschinenbau

Mit einer völlig neu gedachten Getriebe-Kinematik trat ein Antriebssystem des Herstellers Wittenstein auf die Bühne der Hannover-Messe – und wurde mit dem begehrten Hermes Award ausgezeichnet.

Ein mechatronisches Antriebssystem ist im Wesentlichen eine Baugruppe aus einem (Hochleistungs-)Motor und einem Getriebe. Eingesetzt werden solche Systeme in verschiedenen Größen und Funktionen in Produktionsmaschinen aller Art. Mit der neuartigen und patentierten Antriebslösung Galaxie, die jetzt mit dem Hermes Award, dem internationalen Technologiepreis der Hannover-Messe ausgezeichnet wurde, ist den Entwicklern ein Paradigmenwechsel gelungen der zeigt, dass im Zeitalter der allumfassenden Digitalisierung sogenannte Sprunginnovationen auch noch in den mechanischen Elementen des Maschinenbaus, hier in der Antriebstechnik, möglich sind.

Die innovative Konstruktion repräsentiert eine neue Getriebegattung, die bislang noch in keinem Lehrbuch steht und eine nächste Generation des Hochleistungs-Maschinenbau ermöglichen könnte: Erstmals verzichtet ein Getriebe auf ein Zahnrad – statt dessen erfolgt die Drehmomentwandlung über dynamisierte Einzelzähne, die um ein 2er- oder 3er-Antriebspolygon mit Nadellagerung herum gruppiert sind und entlang der Innenverzahnung des Hohlrades geführt werden.

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Dieses Prinzip führt dazu, dass jetzt fast alle Zähne gleichzeitig am Zahneingriff beteiligt sind – im Gegensatz zu einigen wenigen bei anderen Getriebeausführungen wie Stirnrad, Planetenrad, Hypoidgetriebe, Harmonic-Drive-Prinzip, Exzenter-getriebe mit Evolvente oder Zykloid-Getriebe. Eine geniale Idee, denn so kann nach Herstellerangaben bis zu drei Mal mehr Kraft übertragen und das Antriebssystem gleichzeitig insgesamt fast sechsmal steifer werden.

Flächenkontakt statt Linienkontakt

„Der Hochleistungsantrieb Galaxie ist eine herausragende Entwicklungsleistung und bestes Beispiel für die Innovationskraft in Deutschland“, sagte Bundesforschungsministerin Johanna Wanka in ihrer Laudatio anlässlich der Hermes Award-Preisverleihung in Hannover. Bemerkenswert ist die Verzahnungsgeometrie; sie ist als logarithmische Spirale ausgeführt, wodurch der Zahneingriff nicht mehr wie bei Getrieben mit Zahnrädern als Linienkontakt erfolgt, sondern als Flächenkontakt. FEM-Vergleichsberechnungen mit einem schrägverzahnten Planetengetriebe hätten gezeigt, so der Hersteller, dass bei gleichem Hohlwellendurchmesser die neue Galaxie-Getriebekinematik 6,5-mal mehr tragende Zahnfläche aufweise. Hieraus resultierten zu einem erheblichen Maße die bis zu 170prozentige Leistungssteigerung bei der Drehmomentwandlung und die bis zu dreifach höhere Überlastsicherheit. Zudem baue sich beim flächigen Multizahneingriff der Galaxie-Kinematik ein hydrodynamischer Schmierfilm auf – und dies auch bei höchster Momentenbelastung schon ab geringen Drehzahlen. Dies minimiere mechanischen Verschleiß und Abrieb und halte ein einmal eingestelltes Verdrehspiel über die Lebensdauer absolut konstant.