Pionier der Kunststoffenergieketten: Die „e-kette 1080“ von Igus.

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Soviel zum Status quo. Insbesondere in den letzten Jahren hat die Forschung im Bereich der Kunststoffketten immer bessere Werkstoffe hervorgebracht, die haltbarer und/oder belastbarer sind. Entscheidend dabei ist, dass die Ketten möglichst einfach konstruiert sind, ohne zusätzliche Verbindungselemente oder Schrauben. Dadurch, dass alle Kettenteile aus demselben Material sind, sind auch die Eigenschaften und Verän­derungen beispielsweise durch Tem­peratur oder Feuchtigkeit gleich. So lassen sich die Einsatzmöglichkeiten und die Lebensdauer noch präziser vorhersagen.

Zwar gibt es für Kunststoffenergieketten schon heute Anwendungen etwa in Müllverbrennungsanlagen, in denen hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeit herrschen und die Ketten sowie die darin geführten Leitungen zusätzlich den Belastungen durch kleine Schmutzpartikel standhalten müssen. Mit Blick in die Zukunft wird es allerdings wichtiger werden, dass diese Systeme noch beständiger gegen äußere Einwirkungen wie Hitze, Kälte oder aggressive Stoffe sind. Dadurch erschließen sich weitere Anwendungsgebiete, in denen derzeit der Einsatz von Energieketten aus Kunststoff noch nicht möglich ist. Man denke beispielsweise an den Bereich Bulkhandling mit Verfahrwegen von bis zu 2000 Metern. Das derzeit größte Projekt bei Igus ist 615 Meter lang, aktuelle Projektierungen gehen bis 800 Meter.

In der „e-spool“ lassen sich verschiedenste Medien gleichzeitig platzsparend verbauen. Das System funktioniert in sämtliche Richtungen.

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Intelligente Monitoringprozesse wie das Push Pull Force Detection System – kurz PPDS – machen den ersten Schritt in diese Richtung. Das selbstständige Überwachungssystem generiert eine Fehlermeldung, sobald ein Fehler im Lauf der Energiekette bemerkt wird.

Durch diese Echtzeit-Überwachung lassen sich letztendlich Maschinenausfälle beziehungsweise größere Schäden an der Anlage vermeiden.

Daneben sind „klassische“ mechanische Neuerungen rund um die Ketten erforderlich, damit die Komponenten die ständig steigenden Anforderungen an die Dynamik erfüllen können. Beispiel schnelle Regalbediengeräte: Mit der so genannten „guidelok slimline F“ hat Igus für dieses Anwendungsfeld eine vertikal verlaufende Führungsschiene entwickelt, die die Kette bei Gassenfahrten mit hohen Geschwindigkeiten sicher in der Bahn hält. Durch diese Schiene „schlägt“ die Energiekette nicht zu den Seiten. Um dies zu vermeiden, mussten früher schlicht die Geschwindigkeit des Systems und damit die Fliehkräfte niedriger sein.

Heiße Späne bis +850 °C wehrt die Hochtemperaturvariante des spänedichten RX-Rohrs ab, ohne dass der Kunststoff Schaden nimmt.

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Solche Entwicklungen werden immer wichtiger, da in sämtlichen Bereichen von Automation bis Verfahrenstechnik die Systeme immer schneller werden und immer mehr leisten sollen, gleichzeitig aber kompakter und leichter werden müssen.

Ein anderes Beispiel für die Weiterentwicklung im mechanischen Bereich ist die geforderte Dichtigkeit von Energierohren, den geschlossenen Versionen von Energieketten. Diese sollen ebenso gute Eigenschaften wie andere Ketten haben, gleichzeitig aber möglichst dicht sein und keine Späne, Splitter oder ähnliches an die Leitungen lassen. Solche Energierohre sind unter anderem in Dreh-, Fräs- oder Holzbearbeitungsmaschinen gefragt, in denen kleine Partikel mit den Leitungen in Verbindung kommen könnten. Mit dem so genannten RX-Rohr existiert für diese Zwecke eine nahezu 100-%tig dichte Lösung, die im Test unter realen Bedingungen kaum Späne ins Innere ließ. Bei diesem Test wurde das Rohr unter Bewegung in einer Spänetrommel – ähnlich einer Wäschetrommel – permanent mit Spänen bestreut. Nach 100.000 Zyklen des Rohrs waren von 1000 Gramm Metallspänen lediglich 0,23 Gramm in das RX-Rohr gelangt!

Den Konkurrenten ins Auge blicken

Die Zukunft der Energiekette ist jedoch nicht in Stein gemeißelt. Alternative Technologien fordern diese Art der Energieführung künftig verstärkt he­raus. Eine Alternative ist beispielsweise die drahtlose Energieübertragung, auch Induktion genannt. In gewissen Einsatzgebieten spielt diese Methode zwar schon heute eine überschaubare Rolle. Der Aufwand für diese Technologie ist derzeit allerdings zu groß, als dass sie sich für Anwendungen beispielsweise im Maschinenbau lohnt. Durch diese Technologie sind außerdem nur elektrische Leistung und Daten im begrenzten Umfang übertragbar. Hier ist ein großer Vorteil der Kunststoffenergieketten, dass verschiedene Medien wie Wasser, Hydraulik oder auch Lichtwellen in Glasfaserleitungen gleichzeitig in einer Kette geführt werden können. Spätestens wenn mehr als eine Leitung transportiert wird, spielen somit die Kunststoffenergieketten ihre wirtschaftlichen und technischen Vorteile gegenüber Alternativen aus.

Die „guidelok slimline F“ hält die Energiekette bei Querbeschleuni­gungen sicher in der Führung.

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Eine Weiterentwicklung von Kunststoffenergieketten, bei der die Vorteile voll ausgeschöpft werden können, ist die „e-spool“, bei der im Gegensatz zu einer klassischen Kabeltrommel kein Schleifring erforderlich ist. Auch hier können somit verschiedene Medien auf engstem Raum in einem System verbunden und geführt werden. Zusätzlich lassen sich einzelne Leitungen bei Bedarf hinzufügen oder entfernen.

Wichtig in diesem Zusammenhang ist auch, dass Ketten und die darin geführten Leitungen aufeinander abgestimmt sind, damit eine lange Lebensdauer gewährleistet werden kann. Die Erfahrung zeigt, dass erst durch die gemeinsame Weiterentwicklung von Energieketten und den darin geführten Leitungen eine immer höhere Dynamik und/oder größere freitragende Lasten erreichbar sind. Auf diese Weise erschließen sich komplett neue Anwendungsgebiete für Energieketten. Wer hätte beispielswei­se vor einigen Jahren mit einem 615 m langen Verfahrweg einer Energiekette in einem Braunkohlekraftwerk gerechnet, die selbst größten Verschmutzungen trotzt? Mit einem Schaufellader, der sich um 180° drehen kann und unter dem eine Kunststoffkette installiert ist und jede Drehung mitmacht, obwohl die zuvor eingesetzte Stahlkette bereits nach zwei Jahren den Dienst versagte? Mit einer runden Energiekette, die in jede Richtung beweglich ist und trotzdem Späne von den Leitungen abhält? Oder auch mit einer Energiekette, die gewissermaßen zweckentfremdet wird und als Förderband dient?

Autor: Harald Nehring ist Prokurist und Leiter des Geschäfts­bereiches E-Kettensysteme bei Igus.