Kein Grund, am (Zahn-)Rad zu drehen: Mit SOLIDWORKS zum smarten Getriebe

Zahnräder ermöglichen die Übertragung von Kräften und sind ein essenzieller Bestandteil von Getrieben. Also, ohne Zahnrad kein Getriebe? Nicht, wenn es nach dem österreichischen Start-up Kraken Innovations GmbH geht. Sie haben ein neuartiges, leistungsstarkes Getriebekonzept entwickelt, das ohne Zahnräder auskommt und dennoch höhere Drehmomente gewährt. In der Praxis heißt das: Produkte können kompakter und dennoch leistungsstärker konstruiert werden, als mit Zahnradgetriebe.

 
Die Leistungsübertragung in klassischen Getrieben läuft über Zahnräder. Wünscht sich der Konstrukteur oder die Konstrukteurin mehr Performance, ist in der Industrie bisher mindestens ein größeres Zahnrad notwendig, um das zu ermöglichen. Das innovative Konzept „Smart Gear“ von der Kraken Innovations GmbH verzichtet vollständig auf diese Bauform zur Energieübertragung. Stattdessen werden Kolbensegmente mit einer aufgeprägten Verzahnung verwendet, die über eine Kurbelwelle angetrieben werden und nacheinander in eine innenverzahnte Hohlwelle eingreifen. Das ermöglicht eine flächige Übertragung der Kräfte, die dadurch um ein Vielfaches höher sind, als bei traditioneller Linienberührung von klassischen Zahnrädern.

Mehr Performance inklusive smarter Module

Daraus ergeben sich zwei entscheidende Vorteile: Erstens sind durch das innovative Konzept größere Kräfte bei gleichem Bauraum möglich. Im Umkehrschluss lassen sich Bauteile kleiner konstruieren, ohne Einbuße bei der Leistung zu machen. Verantwortlich dafür ist das höhere Übersetzungsverhältnis der Kräfte aufgrund der flächigen Übertragung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen.

Zweitens entsteht durch die Bauweise im Inneren des Getriebes freier Raum, der für die Integration von Sensoren und Microcontrollern genutzt wird. Sie überwachen beispielsweise den Zustand der Einheit und ermöglichen die vorausschauende Wartung des Getriebes. Die Daten werden mittels Feldbus an die Steuerung bei den Anwendenden weitergeleitet und ausgewertet – entweder via App als on-Premise-Lösung oder über die Cloud als Remote-Anwendung. Unerwartete Ausfälle oder zeitintensive Reparaturen gehören damit der Vergangenheit an.

Mit SOLIDWORKS zum Erfolg

Im Entwicklungsprozess des Getriebes spielte SOLIDWORKS eine entscheidende Rolle. Die Kraken Innovations GmbH konnte mit SOLIDWORKS – in der Standard-, Professional- und Premium-Version – von Dassault Systèmes nicht nur ihren Konstruktionsprozess optimieren. In der initialen Entwicklung kam den Mitarbeitenden auch die Möglichkeit zugute, CAD-Daten gemeinsam zu nutzen und im Team daran zu arbeiten. Mit der integrierten Funktion PDM Standard war es den Entwicklern überdies möglich, Projektdaten zu verwalten, Konstruktionsrevisionen zu kontrollieren und den Zugriff auf Daten zu steuern. Somit war auch die Historie von Veränderungen nachvollziehbar und Probleme mit duplizierten, nicht eindeutigen Daten, wurden minimiert.

SOLIDWORKS ermöglichte zudem die 3D-Simulation des Getriebes und half, Ideen vorab zu visualisieren, aber auch Probleme frühzeitig zu identifizieren, Verbesserungen schnell umzusetzen und die Time-to-Market zu verkürzen. Auch nach Markteintritt endet die Nutzung der Lösungen von Dassault Systèmes nicht. In der täglichen Kundenarbeit unterstützt SOLIDWORKS weiterhin: Einerseits für die Weiterentwicklung des Getriebes. Anderseits für die Anpassung des Produkts auf individuelle Anforderungen der Kunden, da Veränderungen am digitalen 3D-Modell im Handumdrehen visualisiert und getestet werden können.

Vielfältige Möglichkeiten in der Praxis

Einsatzbereiche für das smarte Getriebe finden sich beispielsweise in der Robotik, der Schwerlastmobilität, im Maschinen- und Anlagenbau, bei Hebe- und Positioniereinrichtungen sowie bei Windkraftanlagen. Jeder dieser Bereiche hat seine individuellen Herausforderungen, die das smarte Getriebe bewältigt. Den hohen Ansprüchen aus der Robotik, wie Präzision, Langlebigkeit und Dynamik wird es über die verbaute Sensorik gerecht: Sie überwacht den Zustand und ermöglicht eine höhere Genauigkeit bei der Steuerung von robotischen Greifarmen. Die prädikative Analytik ist auch für die Schwerlastmobilität ein Pluspunkt: Mittels vorausschauender Wartung lassen sich Ausfälle im Voraus erkennen und vermeiden sowie Stillstände für Reparaturen optimal planen. Außerdem spielt der Bauraum eine große Rolle. Für eine höhere Kapazität und Belastbarkeit der Maschinen von bis zu 140 % wird kein zusätzlicher Platz benötigt.

Wie alles begann: Vom Uni-Projekt zum visionären Unternehmen

Der Impuls für das „Smart Gear“ wurde im Rahmen eines Projekts im Masterstudium der Gründer Philipp Eisele und Michael Michelitsch an der TU Graz gegeben. Bei der Umsetzung war keinesfalls Sand im Getriebe: Zwischen dem ersten Gedanken und der Gründung des Unternehmens liegen gerade einmal elf Monate. Dazwischen verzeichnete Kraken Innovations zahlreiche Teilnahmen an Start-up-Inkubatoren und Förderungsprogrammen, um ihre Idee Wirklichkeit werden zu lassen. Seit der Gewerbeanmeldung im Juni 2021 ist das Unternehmen im Markt angekommen und hat eine Vision: die vernetzte Industrie. Mit dem smarten Getriebe und der Unterstützung von SOLIDWORKS von Dassault Systèmes kommen sie diesem Ziel jeden Tag einen Schritt näher.

Weitere interessante Kundenberichte:

• J.A.M.E.S GmbH – Innovation aus dem 3D-Drucker: Additiv hergestellte Elektroniksysteme
• air up GmbH: think new. drink new.
• Endlich Emissionsfrei – Mit ARTHUR BUS und 3DEXPERIENCE Works auf dem Weg zum nachhaltigen Nahverkehr

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