Vernetztes Getriebe Neuartiges Getriebe macht Cobots leistungsfähiger

Im Rahmen seiner Doktorarbeit entwickelte Philipp Eisele an der TU Graz ein kompaktes Getriebe mit intelligenter Sensorik, das doppelt so hohe Übersetzungen wie bisherige Getriebe erreicht.

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Die TU Graz spricht von einer „Zäsur in der Antriebstechnik“: Nachdem Philipp Eisele 2019 für seine Masterarbeit an der TU Graz ein Konzept für einen kollaborativen Roboter hat, führte er als Doktorand dieses Konzept weiter und daraus entstand das „Smart Gear“, ein mittlerweile patentiertes Antriebssystem.

Sensorik statt Zahnräder im Gehäuse

Was das Besondere am Smart Gear ist: Das neue Getriebeprinzip erlaubt doppelt so hohe Übersetzungen wie bei bisherigen Koaxialgetrieben, weil Eisele auf umlaufende Zahnräder verzichtet. Stattdessen nutzt er Kolben für die Leistungsübertragung. „Im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben ermöglicht das patentierte System eine Verdopplung des Übersetzungsverhältnisses. Gleichzeitig erhöht sich das zu übertragende Drehmoment“, erklärt Eisele. Dadurch kann die Baugröße und damit das Gewicht im Vergleich zu bestehenden Getrieben halbiert werden, ohne an Wirkung zu verlieren.

Die zentrale Stärke von „Smart Gear“ liegt im verfügbaren Platz im Gehäuse, der durch den Wegfall der umlaufenden Zahnräder entstanden ist, wie Eisele erklärt: „Wir können den Hohlraum für intelligente Sensorik nutzen, die völlig neue Services ermöglicht.“ So lässt sich das Getriebe beispielsweise mit Cloud-Diensten oder mit lokalen Firmen-Netzwerken verbinden, wodurch Unternehmen neben der Mechanik auch Leistungsdaten und den Getriebe-Zustand überwachen und somit ihre Produktionsprozesse effizient managen können.

Der Smart-Gear-Prototyp besteht aus Stahl und Aluminium. Der Aufbau erfolgt modular, sodass die einzelnen Komponenten in der Massenfertigung günstig produziert werden können und durch unterschiedliche Kombinationen ein breites Produktspektrum abdecken. „In der Praxis werden Antriebe also kleiner, leichter und günstiger“, fasst Eisele die Vorteile zusammen. „Smart Gear“ ist für den Einsatz in Industrierobotern, Hebevorrichtungen oder Positioniereinrichtungen geeignet.

Vernetztes Getriebe ermöglicht Bezahlmodelle

Darüber hinaus eröffnet die Vernetzung des Getriebes neue Geschäftsmodelle, mithilfe derer die Anschaffungskosten gering gehalten werden können. Eisele nennt exemplarisch drei Arten: „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. Das ermöglicht ein Leistungs-Upgrade, ohne das Getriebe austauschen zu müssen.“

Mit diesem Geschäftsmodell gewann „Smart Gear“ im Jahr 2019 die zwölfte Ausgabe der Gründungsgarage – einem Kooperationsprojekt von TU Graz und Uni Graz, das Studierende zu Gründerinnen und Gründern von morgen ausbildet. Noch in diesem Jahr soll die Vorserienproduktion starten; es laufen bereits erste Gespräche mit Roboterherstellern und Unternehmen aus der produzierenden Industrie, die „Smart Gear“ in ihre Produkte integrieren wollen. Eisele denkt schon einen Schritt weiter: Er möchte die Fertigung durch innovative Fertigungsprozesse und neue Materialien noch günstiger und effizienter gestalten.

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