antriebstechnik 11/2020

ELEKTROMOTOREN

ELEKTROMOTOREN MINIATUR-DC-MOTOREN DAS GEHT UNTER DIE HAUT Das Herzstück einer Tätowiermaschine – der Motor – muss hohen Anforderungen gerecht werden und ist der vielleicht wichtigste Aspekt bei deren Konzeption. Das Unternehmen Portescap verfügt über eisenlose Miniatur-DC-Motoren in den Baugrößen 16 und 22 mm, die sich durch ein hohes Maß an Flexibilität, Komfort sowie Leistung auszeichnen und für Tätowiermaschinen geeignet sind. Vishal Sapale ist Assistant Manager bei Portescap in Mumbai, Indien Zu Beginn des 21. Jahrhunderts hat die Tätowierindustrie weltweit eine Renaissance erlebt. Talentierte Tattoo-Künstler und immer raffiniertere Technik haben die Möglichkeiten der Körperkunst neu definiert, und was einst als Symbolsprache in Gegenkulturen galt, ist heute als Ausdruck der Persönlichkeit im Mainstream akzeptiert. DIE DREI GRUNDTECHNIKEN DES TÄTOWIERENS Tätowierungen werden mit Maschinen hergestellt, deren bewegliche Nadeln wiederholt mit hoher Geschwindigkeit in die Haut eindringen und bei jedem Stich eine unlösliche Tinte in die mittlere Hautschicht (Dermis) einbringen. Aus den drei Grundtechniken für Linien, Schattierung und farbliches Auffüllen wird das endgültige Tattoo aufgebaut. Linien werden mit einer einzigen Nadel in die Haut tätowiert. Dabei ist kein großer Hub notwendig, um die korrekte Eindringtiefe der Nadel in die Haut zu erreichen. Für das Schattieren, das i. d. R. auf die Konturierung folgt, wird mit einem Block von Nadeln tätowiert, die gleichzeitig in die Haut eindringen. Hier muss der Hub der Maschine größer sein als für die mit nur einer Nadel gestochenen Linien. Für die letzte Grundtechnik, das Einfärben, wird eine noch größere Anzahl Nadeln gleichzeitig verwendet. Hierfür muss der Hub noch einmal größer sein. Aufgrund der unterschiedlichen Kraft und Hubhöhe für Linien, Schattierungen und Einfärben arbeiten die meisten Tattoo-Künstler mit drei verschiedenen Maschinen. So entfällt eine komplizierte Einstellung des Hubs, und der Gesamtprozess wird beschleunigt. Allerdings ist diese Ausstattung 56 antriebstechnik 2020/11 www.antriebstechnik.de

ELEKTROMOTOREN kostenintensiv, weil drei Maschinen angeschafft, gewartet und nach jeder Tätowierung gereinigt werden müssen. Moderne Maschinen haben zusätzliche Funktionen zur Einstellung von Hub, Geschwindigkeit und Druck. So kann eine Maschine alle drei Hubtypen abdecken und ist darüber hinaus für jeden Hauttyp geeignet. TÄTOWIERMASCHINEN: COIL VS. ROTARY Die Geschichte des Tätowierens reicht viele tausend Jahre zurück, doch der erste Prototyp einer elektrischen Tätowiermaschine, wie wir sie heute kennen, wurde 1891 von dem US-amerikanischen Tätowierer Samuel O‘Reilly patentiert – basierend auf dem Entwurf von Thomas Edison für einen elektrischen Gravierstift. Im Laufe der Jahre hat eine enorme Weiterentwicklung stattgefunden, und heute gibt es zwei Grundprinzipien, die nach ihrem Aufbau und ihrem Mechanismus benannt sind. Coil-Tattoo-Maschinen arbeiten mit einem elektromagnetischen Schaltkreis, um die Nadel(n) vor und zurück zu bewegen. Für gewöhnlich besitzen diese Maschinen eine oder mehrere Gleichstromspulen und über einen Stabanker verbundene Federn. Diese Anordnung bewegt die Nadelgruppen. Daneben gibt es Rotary- Tattoo-Maschinen. Bei diesen Geräten wandelt ein Exzenter am Ende der von einem Elektromotor angetriebenen Welle die Drehbewegung in eine lineare Bewegung für die Nadel um. Bei alternativen, triggerbetätigten Rotary-Maschinen ist die Exzenter-Motor-Baugruppe im rechten Winkel zur Nadel-Anker- Mechanik angeordnet. Die neueste Entwicklung bei den Rotary- Maschinen ist jedoch die Stiftform, bei der Antrieb und Nadelbaugruppe in einer Linie in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht sind. Dieses ergonomische Design liegt gut in der Hand und ermöglicht präziseres und ermüdungsfreies Arbeiten. Der Motor der neuen Maschinen muss nicht nur kompakt, leicht und tragbar sein, sondern auch die erforderliche Drehzahl und Energiedichte für die drei Grundtechniken Linien, Schattierungen und Einfärben liefern und dabei die durch den Mechanismus erzeugten Wechselbelastungen aufnehmen. Zunehmend ist bei Tätowiermaschinen auch eine Motorisierung gefragt, die einen Batteriebetrieb ermöglicht. HOHE MOTORLEISTUNG ERFORDERLICH Wichtige Konstruktionsparameter für Tätowiermaschinen sind variable Drehzahl und variables Drehmoment. Unzureichende Drehzahl und zu geringes Drehmoment verursachen Vibrationen, die eine gleichmäßige Verteilung der Tätowierfarbe in der Haut behindern. Dies liegt daran, dass die Dermis nicht genug Zeit hat, das Pigment aufzunehmen, wenn die Nadelspitze ihre Endposition erreicht. Wenn der Motor nicht genügend Leistung hat, muss der Tätowierer mehr Druck mit der Maschine ausüben und sie schräg halten. So dringt die Nadel tiefer ein, was den Vorgang allerdings schmerzhafter macht und die Haut stärker verletzt. Für den Künstler bedeutet dies eine schnellere Ermüdung – ein wichtiger Aspekt, da jede Sitzung mehrere Stunden dauern kann. Die Motorregulierung ist derjenige Parameter des Motors, der die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie definiert. Je geringer die Drosselung, desto leistungsstärker ist der Motor. Mit zunehmendem Drehmoment (Last) geht die Drehzahl zurück. Bei einer besseren Motorregulierung ist der Drehzahlabfall bei Lastanstieg geringer. Da es weniger lastabhängige Drehzahlschwankungen gibt, ist die Maschine beim Tätowieren stabiler, d. h. sie vibriert weniger und ist leiser. Für die modernen, batteriebetriebenen Geräte spielt außerdem der Wirkungsgrad des Motors eine Rolle. Ein hoher Wirkungsgrad minimiert die Leistungsverluste und den Stromverbrauch, was die Standzeit der Batterie erhöht. Damit die Tätowiermaschine ergonomisch gestaltet werden kann und gut zu führen ist, muss der Motor kompakt sein. Außerdem 01 Zum Portfolio des Unternehmens gehören eisenlose Miniatur-DC-Motoren in den Baugrößen 16 und 22 mm, die für Tätowiermaschinen geeignet sind muss er leicht sein, um das Gesamtgewicht der Tätowiermaschine möglichst niedrig zu halten. Nur so lässt es sich über einen längeren Zeitraum ermüdungsfrei arbeiten. AXIALE UND RADIALE KRÄFTE BEACHTEN Die neuen Rotary-Maschinen haben vielfach einen erweiterten Funktionsumfang und können z. B. sowohl Linien und Schattierungen als auch Farbflächen tätowieren. Hieraus ergeben sich höhere Anforderungen an den Motor. Die Einstellung der Hublänge (durch eine Exzenterjustierung) sowie der Drehzahl und der Kraft wirken sich auf die variable Lastamplitude und die variablen Frequenzen am Motor aus. KUNDENSPEZIFISCHE ANTRIEBE FÜR Maschinenbau Luftfahrt Automotive Erneuerbare Energien … Brandenburger Strasse 10 D-88299 Leutkirch im Allgäu phone +49 7561 98248-0 info@ate-system.de www.ate-system.de www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/10 57