Kunstvolle Kuppel

Getriebe – Mit leistungsdichten Planetengetrieben von Wittenstein konnte ein Bearbeitungszentrum von Elumatec die filigranen Strukturelemente für den Louvre Abu Dhabi präzise herstellen.

03. September 2019
Kunstvolle Kuppel
Der Louvre Abu Dhabi auf Saadiyat Island besteht aus insgesamt 55 Quaderbauten. (© Shutterstock)

von Andreas Kolibius, Vertriebsingenieur, Wittenstein alpha GmbH, Igersheim

Der Louvre in Abu Dhabi ist wohl eines der spektakulärsten Museumskomplexe weltweit. Filigran anmutende Stahl- und Aluminiumelemente vereinen sich zu einem symbolträchtigen und schwerelos wirkenden Kuppelbau. Gefertigt wurden die etwa 500.000 Profilteile der baldachinartigen Konstruktion auf den fünfachsigen Stabbearbeitungszentren SBZ 151 Flexium+ der Elumatec AG.

Für den Antrieb in der x-Achse hat das Unternehmen spielarme Planetengetriebe vom Typ TP+ 050 der Alpha Advanced Line von Wittenstein alpha ausgewählt. »Das ist vor allem deshalb geschehen, weil ihr spielarmer Aufbau ein sehr präzises und wiederholgenaues Positionieren der Bearbeitungseinheit mit ihren bis zu 20 Standard- und Sonderwerkzeugen an den jeweiligen Bearbeitungspunkten gewährleistet«, erklärt Bernd Eggert, Leiter Mechanische Konstruktion bei Elumatec. »Weitere Pluspunkte der Maschine sind ihre hohe Dynamik und vor allem die verfügbare Übersetzung i=21 die eine optimale Regelbarkeit der Achse durch die Maschinensteuerung ermöglicht.«

Die Auswahl der Getriebe samt Abtriebsflansch erfolgte auf Basis der Lasten und Bewegungen beim Verfahren der Werkzeugeinheit. Mithilfe der Auslegungssoftware Cymex 5 wurden ergänzend mögliche Downsizing-Potenziale sowie der Kopplungsfaktor Lambda – das Verhältnis der Massenträgheiten von Getriebe und Last – überprüft und die getroffene Getriebeauswahl für die Hochleistungs-Stabbearbeitungszentren final bestätigt.

Die Elumatec AG in Mühlacker ist mit 700 Mitarbeitern und Töchtern sowie Händlern in über 50 Ländern ein weltweit tätiger Hersteller von Maschinen zur Bearbeitung von Aluminium-, Kunststoff- und dünnwandigen Stahlprofilen. »Mit unserer umfangreichen Produktpalette für die verschiedenen Arbeitsgänge der Stabbearbeitung decken wir das gesamte Anwendungsspektrum ab«, erläutert Frank Schäfer, zuständig für die mechanische Konstruktion der Stabbearbeitungszentren der Reihe SBZ 15x.

»Unser Kundenspektrum reicht vom kleinen, qualitätsorientierten Handwerksbetrieb bis zu industriellen Profilbearbeitern wie etwa Automobilzulieferer, Sportausrüster, Jacht- und Segelboothersteller oder dem Waggon- und dem Fassadenbau. Unser Maschinenportfolio ermöglicht für alle Unternehmensgrößen und Kundengruppen flexible und individuelle Branchenlösungen.«

Nach eigenen Angaben ist das 5-Achs-Stabbearbeitungszentrum SBZ 151 Flexium+ das Flaggschiff des schwäbischen Maschinenbauers. Ausgelegt auf Profillängen zwischen 6 und 30 Metern ermöglicht die Maschine – bei Bedarf im sicherheitsüberwachten Pendelbetrieb – die Bearbeitung von außergewöhnlich langen Teilen wie Segelmasten, Fußballtoren oder eben Fassadenelementen wie denen des Louvre Abu Dhabi.

Die vollständig automatisierten Arbeitsgänge Fräsen, Bohren, Gewindefräsen oder -schneiden, Klinken und Sägen finden am ruhenden, durch Spannelemente fixierten Profilstab statt – je nach Maschinenausstattung an allen sechs Seiten in nur einer Aufspannung. »Hierzu bewegt sich die Bearbeitungseinheit mit dem integrierten Werkzeugwechsler über ein Ritzel-Zahnstangensystem in x-Richtung entlang des Profils und stoppt an jedem einzelnen Bearbeitungspunkt«, erklärt Frank Schäfer.

Müssen beispielsweise Gewinde für das spätere Verschrauben einzelner Elemente oder Anbringen anderer Komponenten hergestellt werden, bohrt die Maschine zunächst alle Löcher, bevor sie das Werkzeug wechselt und dann nacheinander Gewinde in alle Löcher schneidet.

»Schon dieser relativ einfache Prozess des Gewindeschneidens veranschaulicht sehr gut, wie wichtig eine möglichst hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit für eine präzise Stabbearbeitung sind«, verdeutlicht Bernd Eggert. »Hinzu kommt, dass das Beschleunigen der Werkzeugeinheit von einem Bearbeitungspunkt zum nächsten sowie das Abbremsen und Positionieren mit höchster Dynamik erfolgen, um die Maschinenleistung zu optimieren und die Bearbeitungskosten pro Profil zu minimieren.«

Wittenstein alpha entwickelt und produziert seit mehr als 30 Jahren mechanische und mechatronische Servo-Antriebssysteme. Im Markt der Planetengetriebe bietet das Unternehmen ein komplettes Portfolio an, das vom Basic bis zum Premiumsegment reicht – wodurch die Anwender ihre jeweilige Applikation technisch passend und wirtschaftlich stimmig umsetzen können.

Das spielarme Planetengetriebe TP+ 050 erfüllt die Anforderungen der x-Achse im Stabbearbeitungszentrum von Elumatec mit Leichtigkeit. Das maximale Verdrehspiel von weniger als drei Bogenminuten und die spezifizierte Verdrehsteifigkeit von 145 Newtonmetern pro Bogenminute stellen die geforderte Positioniergenauigkeit von 0,1 Millimeter sowie die entsprechende Wiederholgenauigkeit sicher.

Die mögliche Verfahrgeschwindigkeit von bis zu 66 Metern pro Minute und die Beschleunigungsdynamik von bis zu 1,5 m/s2 bei der Bewegung der ausstattungsbedingt bis zu 3,5 Tonnen schweren Werkzeugeinheit des SBZ 151 Flexium+ erreicht das Getriebe auch durch ein maximales Dreh- und Beschleunigungsmoment von 660 Newtonmetern sowie eine maximale Antriebsdrehzahl von 6.250 Umdrehungen pro Minute.

Die hochwertige Schrägverzahnung gewährleistet eine hohe Laufruhe am Abtrieb und reduziert den Einfluss von Zahneingriffsfrequenzen auf ein Minimum. Beides ermöglicht einen Wirkungsgrad von 96 Prozent – und sorgt zugleich für einen niedrigen Geräuschpegel: Selbst bei Drehzahlen von 3.000 Umdrehungen pro Minute erreicht es höchstens Gesprächslautstärke.

Das zweistufig ausgelegte TP+ 050 bietet durch seine kompakte, platzsparende Abmessung eine hohe Leistungsdichte. Darum sieht das Unternehmen dieses Advanced-Line-Getriebe auch für das nächstkleinere Maschinenmodell SBZ 150 vor, das die gleichen hohen Präzisions-, Dynamik- und Qualitätsanforderungen erfüllen wird. mkT

Infobox

Auf einen Blick

Der Kuppelbau des Louvre Abu Dhabi inszeniert das Spiel von Licht, Schatten und Sternenhimmel und besteht aus acht Ebenen versetzter Stahl- und Aluminiummodule. Das Museum wurde im November 2017 eingeweiht und bietet 6.000 Quadratmeter Platz für Dauerausstellungen sowie 2.000 Quadratmeter für Sonderausstellungen.

Erschienen in Ausgabe: 06/2019
Seite: 22 bis 23