Smartes Getriebe macht dem Cobot dampf

Das Getriebe „Smart Gear“ wurde jüngst an der TU Graz entwickelt. Mit intelligenter Sensorik erreicht es doppelt so hohe Übersetzungen als bislang üblich.

An der TU Graz entwickelte Philipp Elsele ein neues Getriebeprinzip: Smart Gear. Anstoß dafür war ein Konzept für einen Cobot, welches Elsele im Rahmen seiner Masterarbeit erörterte.

Als Doktorand am Institut für Fertigungstechnik der TU Graz entwickelte er das Konzept weiter. Entstanden ist daraus „Smart Gear“ - ein neues und mittlerweile patentiertes Antriebssystem. Derzeit ist es noch in der Prototypenphase.

Das neu entwickelte Getriebeprinzip erlaubt doppelt so hohe Übersetzungen wie bei bisherigen Koaxialgetrieben. Eisele verzichtet hierzu auf umlaufende Zahnräder. Stattdessen werden Kolben für die Leistungsübertragung eingesetzt.

„Im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben ermöglicht das patentierte System eine Verdopplung des Übersetzungsverhältnisses bei gleichzeitiger Erhöhung des zu übertragenden Drehmoments“, erklärt der Erfinder.

Die Baugröße und damit das Gewicht können dadurch - im Vergleich zu bestehenden Getrieben - halbiert werden. Und das ohne an Wirkung zu verlieren. Der Prototyp aus Stahl und Aluminium ist modular aufgebaut. Einzelne Komponenten lassen sich so in der Massenfertigung günstiger produzieren und flexibel konfigurieren. „In der Praxis werden Antriebe also kleiner, leichter und günstiger“. Das Getriebe lässt sich bei Industrierobotern, Hebevorrichtungen oder Positioniereinrichtungen einsetzen.

Da keine umlaufenden Zahnräder vorhanden sind, kann der zusätzliche Hohlraum für intelligente Sensorik genutzt werden, wie Elsele hervorhebt. Diese ermöglicht „völlig neue Services“. Das Getriebe lässt sich etwa mit Cloud-Diensten oder lokalen Firmen-Netzwerken verbinden. So können Unternehmen neben der Mechanik auch Leistungsdaten und den Getriebe-Zustand überwachen. Produktionsprozesse lassen sich effizienter managen.

Das Vernetzen des Getriebes eröffnet aber auch neue Geschäftsmodelle. „Es können – wie bei Pay-by-Use-Modellen – nur jene Stunden verrechnet werden, in denen sich das Getriebe dreht. Das Unternehmen bezahlt faktisch nur die tatsächliche Einsatzdauer. Mit dem System ist auch eine vorhersehbare Wartung möglich. Diese maximiert die Einsatzzeit und reduziert die Kosten für das Unternehmen. Außerdem lässt sich die maximale Leistung Softwareseitig beschränken und kann je nach Bedarf freigeschaltet werden“. Dadurch ist etwa ein Leistungs-Upgrade möglich, ganz ohne das Getriebe austauschen zu müssen.

Mit diesem Geschäftsmodell gewann „Smart Gear“ 2019 die zwölfte Ausgabe der Gründungsgarage – einem Kooperationsprojekt von TU Graz und Uni Graz, das Studierende zu Gründerinnen und Gründern von morgen ausbildet – und lockte damit auch Investments an.

Noch in diesem Jahr soll die Vorserienproduktion starten. Bereits jetzt laufen erste Gespräche mit Roboterherstellern und Unternehmen aus der produzierenden Industrie. Eisele denkt schon einen Schritt weiter: Er möchte die Fertigung durch innovative Fertigungsprozesse und neue Materialien noch günstiger und effizienter gestalten.

Das Projekt ist an der TU Graz im Field of Expertise „Mobility & Production“ verankert, einem von fünf strategischen Forschungsschwerpunkten der Universität.

db