antriebstechnik Innovation Scout 2026

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Schmierstoffverhalten in höherskaliger Fluid dynamiksimulation zur Vorhersage der makroskopischen Reibung, basierend auf Materialgesetzen aus der Molekulardynamiksimulation ATOMISTISCHE EFFEKTE Zum Einsatz kommt dabei ein neuartiger Ansatz von Computersimulationen. Simulationsmethoden und Rechenmodelle, die die Mechanismen auf den unterschiedlichen Skalen beschreiben, werden in einem einzigen Werkzeug miteinander kombiniert. Dadurch können die reibungsverursachenden Merkmale erfasst und das Verhalten des Reibungssystems vorhergesagt werden. Sind die Ursache-Wirkungsbeziehungen zwischen den atomaren Prozessen und der energieverzehrenden Reibung für das jeweilige technische System mathematisch beschrieben, kann dieses EINBLICK IN BISLANG NICHT ZUGÄNGLICHE REIBMECHANISMEN auch optimiert werden. Bei den Berechnungen kommen Molekulardynamiksimulationen (siehe Aufmacherbild) in extremem Maßstab zum Einsatz, welche die atomistischen Effekte in diesem Reibungsbereich berücksichtigen. Ein Schlüsselaspekt des Projekts ist die Entwicklung von physikalisch basierten Materialmodellen. Diese geben das molekulardynamisch beobachtete Verhalten genau wieder. KERN DES DIGITALEN ZWILLINGS So müssen beispielsweise präzise Konstitutivgleichungen für die Rheologie und die tribochemischen Reaktionen von wenigen Nanometer dicken Schmierfilmen unter Gigapascal-Drücken bestimmt werden. Diese werden in Kontinuumsgleichungen integriert und bilden den Kern des digitalen Zwillings, welcher die thermo-elasto-hydrodynamische Schmierung in hochbelasteten Bauteilen berechenbar machen soll, wie etwa Wälzlagern und Zahnradpaarungen. Das Projekt wird automatisierte Workflows für molekulare Hochdurchsatzrechnungen von Reibkontakten unter einer Vielzahl von Lastparametern nutzen. Außerdem wird die neueste Generation von maschinell erlernten interatomaren Potenzialen (MLIPs) zum Einsatz kommen. Dies ermöglicht eine quantenmechanische Genauigkeit zu einem Bruchteil der Rechenkosten. VON DER SIMULATION ZUR ANWENDUNG Einzigartig an dem Forschungsansatz ist die Kombination von extremskaligen atomistischen Simulationen, maschinell trainierten KI-Kraftfeldern und die Integration der daraus folgenden physikalischen Konstitutivgleichungen in eine Kontinuumsbeschreibung des hochbelasteten Schmierstoffs. Dadurch wird ein virtueller Einblick in bislang unerschlossene und nicht zugängliche Reibmechanismen möglich. Weitere Erfolgsfaktoren sind die intelligente und effiziente Nutzung enormer Rechenkapazität zur Simulation von bis zu einer Milliarde Atome sowie der Aufbau einer leistungsfähigen digitalen Infrastruktur für die entstehenden Datenströme und die Datenauswertung. In voraussichtlich fünf Jahren soll der digitale Zwilling durch den Brückenschlag zwischen atomaren Reibungsphänomen und der Konstruktion von Lagerungen und Getrieben für mehr Nachhaltigkeit und Energieeffizienz in Maschinen, Geräten und Fahrzeugen sorgen. Die Entwicklung eines Digitalen Zwillings für Schmierstoffe in hochbelasteten Reibkontakten wird von der Europäischen Union im Rahmen eines „ERC Advanced Grant“ gefördert. (ERC-2024- ADG, Project 101201061 - LubeTwin) Bilder: Fraunhofer IWM, Portrait: Fraunhofer IWM / Kai Wudtke www.iwm.fraunhofer.de ATOMARE DYNAMIK UND MAKROSKOPISCHE REIBUNG Der digitale Zwilling für Schmierstoffe in hochbelasteten Reibkontakten stellt eine mathematische Verbindung her zwischen der atomaren Dynamik im Schmierspalt und der makroskopischen Reibung. Mit dem Wissen um die fundamentalen Ursachen des reibungsbedingten Energieverbrauchs von technischen Systemen wie Lagerungen oder Antrieben können energieeffizientere Maschinen, Anlagen oder Fahrzeuge konstruiert werden. So zeigt das Aufmacherbild die Molekulardynamiksimulation eines Glycerol- geschmierten Reibkontakts aus zwei diamant-ähnlichen Kohlenstoffschichten unter hoher mechanischer Belastung. Mit derartigen Tribosystemen können beispielsweise neuartige suprageschmierte Gleitlager gebaut werden. Die Molekulardynamiksimulation liefert Materialgesetze für das Schmierstoffverhalten. In höherskaligen Fluiddynamiksimulationen von geschmierten rauen Oberflächen sagen diese wiederum die makroskopische Reibung vorher, wie in der Abbildung oben zu sehen. 46 antriebstechnik Marktübersicht 2026 www.antriebstechnik.de

KOMPONENTEN UND SOFTWARE AUTOMATISCHER BACKENSCHNELLWECHSEL Das Spannfutter KNCSmatic von SMW-Autoblok ermöglicht auch für Kraftspannfutter einen automatischen Backenschnellwechsel durch einen konventionellen Industrieroboter. Dieser löst mit einem Ausklink- Pin die Grundbacken, wechselt sie aus und fixiert die nächsten Backen wieder mit dem Pin. Durch das Zusammenspiel mit Industrierobotern realisiert das Futter kurze Rüstzeiten, innerhalb denen es mit hoher Zentrier- und Wiederholgenauigkeit eine sichere Werkstückspannung gewährleistet. Anwender können damit die zunehmende Varianz der Bauteile wirtschaftlich bedienen, ohne Abstriche bei Präzision und Fertigungsqualität machen zu müssen. Das 3-Backen-Kraftspannfutter ist in sechs Baugrößen erhältlich und erzielt je nach Größe eine Gesamtspannkraft von 100 bis 250 kN. Das Futter lässt sich für ein breites Bearbeitungsspektrum einsetzen, da seine Backen versetzt oder gewendet werden können und je Backe einen Hub von 7 bis 10 mm ermöglichen. Darüber hinaus verfügt es über einen Durchgang von 52 bis 165 mm. Mit Drehzahlen von 1.700 bis 6.000 U/min erlaubt es hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten bei gleichbleibend hoher Präzision. Die Proofline-Abdichtung macht das Kraftspannfutter wartungsarm. www.smw-autoblok.com CNC-NUTZEROBERFLÄCHEN REALISIEREN Die Automatisierungssoftware TwinCAT 3 von Beckhoff bietet mit CNC HMI Base (TF5310) und CNC HMI Simulation Server (TF5320) zwei neuen Funktionsbibliotheken für CNC-spezifische Nutzeroberflächen. Damit lässt sich sowohl eine moderne, intuitive HMI-Anwendung speziell für den CNC-Bereich erstellen als auch die Teilebearbeitung anhand von Echtzeitdaten simulieren. Das Softwarepaket TwinCAT 3 CNC HMI Base basiert vollständig auf dem TwinCAT 3 HMI Server (TF2000) und integriert sich nahtlos in die Familie der TwinCAT-HMI-Produkte. Enthalten ist eine große Auswahl technologiespezifischer Steuerelementen wie Achsanzeige, Spindel- und Geschwindigkeits-Override, Jog- und Tippfunktionen, Kontureditor sowie Werkzeugdaten- und Nullpunktverschiebungstabelle. Der enthaltene G-Code-Editor unterstützt die zyklenbasierte CNC-Programmierung im Zusammenspiel mit den TwinCAT-Zyklenprodukten CNC Measurement (TF5225), CNC Kinematic Optimization (TF5245) und CNC Milling Base (TF5293). Darüber hinaus ist ein zur Laufzeit konfigurierbares Softtastenfeld (MCP) im Paket enthalten. Die Anbindung an die Echtzeit erfolgt über eine eigene TwinCAT-HMI-Server- Erweiterung. www.beckhoff.com CONDITION-MONITORING-SYSTEM FÜR WINDKRAFTANLAGEN CMFS steht für Condition-Monitoring- System mit Fail-Safe- Funktion: Die Technologie der Nabtesco Corporation dient zur Überwachung des Azimut-Systems von Windkraftanlagen. Nun übernimmt die Nabtesco Precision Europe GmbH Vertrieb und Marketing dafür. Das System besteht aus vier Komponenten: Schrauben-Dehnungssensor, Signalwandler, Steuergerät und Stromversorgung. Es ermöglicht eine permanente und lückenlose Überwachung. Überlastsituationen werden zuverlässig erkannt und eine gleichmäßige Lastverteilung erfolgt automatisch. Alle Daten werden regelmäßig in die Cloud gesendet. Echtzeit-Informationen über die Belastungszustände sind somit über PC, Handy oder Tablet jederzeit abrufbar. Der hochpräzise Dehnungssensor misst die externen Kräfte, die das Steuergerät verarbeitet und analysiert. Übersteigen die Werte kritische Parameter, reduziert das Steuergerät selbsttätig die Belastung. Das CMFS arbeitet dabei nicht nur während des Betriebs, sondern auch wenn die Azimut-Antriebe nicht aktiv bewegt werden. Dies führt zu einer höheren Lebensdauer der Windkraftanlagen und mehr Ausfallsicherheit. Auch eine nachträgliche Installation ist laut Hersteller möglich. www.nabtesco.de HYDRAULIKÖLE WASSERFREI HALTEN Hydrauliköl ist weit mehr als ein beliebiger Betriebsstoff. Als wichtiges Konstruktionselement ist es von entscheidender Bedeutung für die Planung, den Betrieb und die Wartung hydraulischer Anlagen. Moderne Hydrauliksysteme zeichnen sich durch erhöhte Taktzeiten, Temperaturen und Druckstufen, durch verringerte Spaltmaße und kompaktere Bauweisen mit kleineren Tanks und steigenden Umlauf geschwindigkeiten aus. Die Anforderungen an die Qualität und Reinheit der Hydrauliköle sind daher hoch. Das Bewusstsein für die Bedeutung der Fluide wird für Anwender und Konstrukteure von stationären und mobilen Hydrauliksystemen zum elementaren Bestandteil des wirtschaftlichen Betriebs und der Werterhaltung von Anlagen und Komponenten. Dennoch werden schon heute mehr als 3/4 aller Ausfälle an hydraulischen Anlagen durch verunreinigte Hydrauliköle verursacht, beispielsweise durch Wasser. Abhilfe schaffen Adsorberfilter. Montiert werden sie auf die Belüftungsöffnung eines Tanks und ersetzen dort den herkömmlichen Belüftungsfilter. Dadurch strömt die angesaugte Luft durch den zylindrischen Adsorberfilter. Die Feuchtigkeit wird dabei vom Trockenmittel Silicagel aufgenommen und in diesem Trockengranulat gebunden. Weitere Möglichkeiten und Lösungen für wasserfreies Hydrauliköl eröffnet der Experte Hansa-Flex. www.hansa-flex.de www.antriebstechnik.de antriebstechnik Marktübersicht 2026 47