Überirdische Antriebe

Antriebstechnik

Kleinstantriebe – Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt stellen hohe Ansprüche an die eingesetzte Antriebstechnik. Modular aufgebaute Kleinstantriebe von Faulhaber ermöglichen es, dabei die Kosten für die meist hochtechnologischen Systeme gering zu halten.

10. November 2015

Zu den anspruchsvollsten Einsatzgebieten für elektrische Kleinstantriebe gehört die Luft- und Raumfahrttechnik. Gefordert sind dort nicht nur höchste Zuverlässigkeit und Leistungsdichte bei möglichst niedrigen Gewichten und Trägheitsmomenten, sondern auch höchste Positioniergenauigkeit bei zugleich geringstem Stromverbrauch.

In Spezialanwendungen zählen zudem auch Eigenschaften wie Vakuumtauglichkeit, die Verträglichkeit hoher Temperaturunterschiede oder die Robustheit gegen Vibrationen und hohe Beschleunigungen.

Sehr hohe Anforderungen stellen jedoch auch andere Industriebereiche, wie zum Beispiel die Medizintechnik, das Transportwesen, die Militärtechnik oder die Kraftwerkstechnik. Was sich also in Luft- und Raumfahrt bewährt hat, kann sich auch dort Einsatzbereiche erschließen.

Modular spart Kosten ein

Zwar stellt kaum eine Anwendung all diese Anforderungen gleichzeitig, gemeinsam ist allen Anwendungen aber der Wunsch, die Kosten möglichst gering zu halten. Einen erfolgversprechenden Ansatz bietet deshalb der Einsatz von modular aufgebauten Standardprodukten anstelle von aufwändigen Sonderanfertigungen.

Hier kommt beispielsweise der Kleinantriebsspezialst Faulhaber aus dem württembergischen Schönaich ins Spiel. Er bietet ein umfangreiches Angebot an höchst funktionalen Kleinst-Antriebssystemen für die Luft- und Raumfahrt. Die Faulhaber-Gruppe ist spezialisiert auf die Entwicklung und Produktion von hochpräzisen Klein- und Kleinstantriebssystemen, Servokomponenten und Steuerungen mit einer Abgabeleistung bis zu 200 Watt.

Zum optimal aufeinander abgestimmten Programm gehören kundenspezifische Komplettlösungen genauso wie ein großes Programm an Standardprodukten wie bürstenlose Motoren, DC-Kleinstmotoren, Bremsen, Encoder und Motion Controller. All diese Komponenten eröffnen zahlreiche Anwendungsgebiete wie die Medizintechnik, Bestückungsautomaten, Präzisionsoptik, Telekommunikation, Luft- und Raumfahrt sowie Robotik. eine Stärke der Faulhaber-Motoren ist der reibungslose Einsatz auch unter sehr harten Umweltbedingungen. Die hier beschriebenen Anwendungen bestätigen dies.

Spektakuläre Aktionen

Beim europäischen Raumfahrtprojekt mit der Raumsonde Rosetta und dem ballistischen Lander Philae zur Erforschung des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko kamen Standardantriebe von Faulhaber zum Einsatz, die alle mechanischen Anforderungen erfüllen. Die besonderen Bedingungen des Weltalls erforderten dabei lediglich wenige Modifikationen, die sich mit geringem Kosteneinsatz realisieren ließen.

Ein Zukunftsprojekt ist das Satellitenprogramm StarTiger, mit dem die europäische Weltraumagentur ESA ab 2017 mit zwei Satelliten untersuchen will, warum es eine Million Kilometer von der Sonne entfernt heißer ist als auf ihrer Oberfläche.

Die präzise Positionierung der dazu notwendigen Messinstrumente auf den Satelliten in der Umlaufbahn um die Sonne gewährleisten dabei präzise parallelkinematische Positioniersysteme, die mit DC-Kleinstmotoren von Faulhaber angetrieben werden, die so im Weltraumeinsatz ihre Leistungsfähigkeit beweisen können.

Ein weiterer anspruchsvoller Einsatzbereich für die Lösungen der Kleinantriebsexperten aus Schönaich sind unbemannte Luftfahrzeuge, so genannte Drohnen, die neben höchster Zuverlässigkeit und hoher Leistungsdichte zusätzlich ein möglichst geringes Gewicht erfordern. So stellen zum Beispiel DC-Kleinstmotoren von Faulhaber als Antrieb der Kraftstoffpumpe in einem nur 200 Gramm wiegenden Einspritzsystem den nötigen Druck sicher.

In vielen Anwendungsfällen spielt zudem die Sicherheit eine wichtige Rolle. In solchen Fällen kann ein kleiner, zweiphasiger Schrittmotor mit zwei Wicklungen pro Phase die Grundlage für miniaturisierte, ausfallsichere Antriebslösungen bilden. Beispiele für den Einsatz von Kleinstantrieben in der Flugsicherheit sind unter anderem die Arretierung von Kabinentüren, Notausgängen oder des Pilotensitzes, der für Start und Landung in einer bestimmten Position fixiert sein muss.

Flugtaugliche Antriebe

Eine weitere wichtige Anwendung ist die Verstellung der Ventile, die den Druck in der Klimaanlage regulieren. Dazu gesellen sich Komfortfunktionen für die Flugpassagiere wie zum Beispiel Halterungen für Tablet-PCs, die sich per Knopfdruck ausfahrbaren lassen, oder automatisierte Fensterverdunkelungen. Der Bedarf an »flugtauglichen« Antriebssystemen, die zuverlässig, langlebig, klein und leicht sein müssen, steigt also ständig. mk

Auf einen Blick

Faulhaber im Weltall

- Raumsonde Rosetta und ballistischer Lander Philae zur Erforschung des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko: Standardantriebe, die alle mechanischen Anforderungen erfüllen.

- Satellitenprogramm StarTiger: Positionierung der empfindlichen Messinstrumente.

Erschienen in Ausgabe: 08/2015