Elektromechanische Antriebssysteme – Antriebe in der Industrie & ihre Eigenschaften

Antriebe sind zentrale Faktoren, die Kosten und Produktion in der Industrie stark beeinflussen. Unternehmen haben heute die Möglichkeit, zwischen vielen verschiedenen Arten von Motoren zu wählen, zum Beispiel zwischen Verbrennungs-, Hydraulik-, Pneumatik- oder Elektromotoren. 

Während früher besonders auf hydraulische oder pneumatische Systeme gesetzt wurde, sind es jetzt immer mehr elektromechanischen Systeme, die zum Einsatz kommen. Viele moderne Erfolge wären ohne elektrische Antriebssysteme nicht möglich gewesen.

Aber wie genau unterscheiden sich die unterschiedlichen Systeme und was sind Ihre Stärken bzw. Schwächen? 

Anwendungsgebiete von Antrieben in der Industrie

Es gibt die verschiedensten Anwendungsgebiete für Antriebssysteme in der Industrie. Hier seien nur einige Beispiele aufgeführt: 

• Antriebe von Ventilatoren und Pumpen
• Antriebe von Kranen, Bauaufzügen oder andere Hebevorrichtungen
• Antriebe von Industrierobotern 
• Antriebe von Förderbändern 

Für die Herstellung nur eines Produktes können sehr viele Antriebe benötigt werden, die nicht nur Leistung, sondern auch Präzision beweisen müssen. 

Elektromotoren: Zwei Arten der Bewegung

Im Bereich der elektrischen Antriebssysteme wird zwischen zwei Arten unterschieden: 

• Rotative Motoren erzeugen Drehbewegungen. Die Leistung wird in erzeugten Drehmomenten M und der Drehzahl n gemessen. 

• Lineare Motoren erzeugen lineare Bewegungen. Die Leistung wird in der erzeugten Kraft F und die Geschwindigkeit v gemessen. 

Die Motoren unterscheiden sich hauptsächlich in ihren Bewegungen. Als zentraler Punkt des Antriebs wandeln beide Varianten elektrische Energie in mechanische Energie um. 

Der Elektromotor in nicht Elektromechanischen Systemen

Elektromotoren werden oft in Hydraulik- oder Pneumatiksystemen verwendet. Die Systeme benötigen diese Antriebsart,  um Primärenergie umzuwandeln.

Früher konnte auf hydraulische Systeme nicht verzichtet werden. Sie fanden besonders bei hoher Leistung Anwendung, zum Beispiel bei schweren Lasten oder schnellen Bewegungen.

Eine Alternative sind Aktuatoren

Mittlerweile können Hydraulikzylinder jedoch durch Aktuatoren ersetzt werden. Damit setzt man auf ein komplett elektromechanisches System. 

Aktuatoren sind bekannt aus der Lineartechnik und es gibt sie dort schon sehr lange als Linearaktuator. Sie waren früher nicht so leistungsstark wie heute und waren deshalb lange nicht für jede Anwendung geeignet. 

Die Vorteile von Elektromechanischen Systemen

Immer mehr Unternehmen rüsten um, denn Aktuatoren bieten viele Vorteile. Drei dieser Vorteile sind: 

1. Sie sind Energieeffizient 

Mit einem Aktuator wird keine Umwandlung der Energie mehr benötigt. Ein elektromechanisches System gibt 80% der Eingangsleistung weiter, während ein Hydrauliksystem nach altem Vorbild nur 44% der Antriebsleistung abgibt.  

2. Es entsteht weniger Wärme

Die Energie, die bei einem Hydrauliksystem verloren geht, wird unter anderem in Wärme umgewandelt. In vielen Herstellungsprozessen ist das aufgrund der Beschaffenheit der zu verarbeitenden Materialen nachteilig, sodass mit einer Kühlung gearbeitet werden muss. Elektrisch betriebene Maschinen erzeugen weniger Wärme und benötigen im Vergleich nur 35% der ansonsten aufgebrachten Kühlenergie.

3. Die Wartung und Instandhaltung ist leichter

Aktuatoren bieten die Möglichkeit, Sensoren in die Maschine einzubauen. Diese informieren dann über mögliche Probleme, bevor es zu einem Ausfall der Maschine kommt. Die Wartungs- und Instandhaltungskosten sind auch geringer, da kein Öl, neue Filter oder Dichtungen benötigt werden. 

Diese Gründe sprechen dafür, als Unternehmen auf Aktuatoren und ein elektromechanisches System umzurüsten. Oft gibt es jedoch ein Argument gegen die Umrüstung: Der Anschaffungspreis ist im Vergleich doppelt so hoch und die Investition zahlt sich meistens über viele Jahre hinweg aus. 

Ob ein Wechsel auf elektromechanische Antriebssysteme sinnvoll ist, muss in jeder Produktion und in jedem Betrieb individuell entschieden werden. Wer allerdings eine Neuanschaffung tätigt, der sollte sich auf jeden Fall sorgfältig mit dieser modernen Möglichkeit auseinandersetzen.