Gibt es Bremsen, die ohne seltene Erden auskommen? Wie können Sie die Verfügbarkeit von Bremsen auch unter sich wandelnden Rahmenbedingungen sicherstellen? Vor dem Hintergrund globaler Lieferketten und veränderter Ausfuhrbestimmungen stellt sich daher zunehmend die Frage: Welche Alternativen gibt es?
Sie heißen Neodym, Samarium oder Dysprosium und sind häufig Bestandteil von Bremsen: Seltene Erden. Aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften findet man sie in Permanentmagnetbremsen. Einer der häufigsten Werkstoffe in diesem Bereich ist etwa die Legierung Neodym-Eisen-Bor.
Auf dieser Seite zeigen wir Ihnen, wie Sie mit KEB Automation unabhängig von Seltenen Erden werden und wie zum Beispiel unser neues patentiertes Reibbelagsystem Abhilfe schaffen kann. Durch eine hohe Fertigungstiefe und Produkte „Made in Germany“ sind Sie für die Zukunft sicher aufgestellt.
Kevin Zysk
Vertriebsleiter Bremsen & Kupplungen
Welche Alternativen zu seltenen Erden bietet KEB Automation?
Mit Blick auf optimale Planbarkeit und Lieferzeiten sind vor dem Hintergrund aktueller Ausfuhrbestimmungen vor allem Bremsen interessant, die gänzlich unabhängig von Materialien wie Seltenen Erden sind. Eine Alternative zu den Permanentmagnetbremsen bietet KEB deshalb mit einem neuen patentierten Reibbelagsystem, dass ohne Dauermagneten auskommt. Die High-Performance Haltebremse COMBISTOP S1 beispielsweise verfügt über dieses Reibbelagsystem und ist sicherlich auch künftig eine spannende Option, wenn es um größtmögliche Materialunabhängigkeit geht. Ein großer Vorteil der S1: Es handelt sich um eine Federkraftbremse, die keine magnetischen Materialien benötigt und dennoch eine vergleichbare Performance wie eine Permanentmagnetbremse auf gleichem Bauraum bietet. Außerdem kann durch die COMBISTOP S1 die Feinstaubbelastung gegen Null gesenkt werden.
Welche Einschränkungen gibt es aktuell bei Bremsen mit Seltenen Erden?
KEB setzt in seiner Bremsenproduktion auf eine sehr hohe Fertigungstiefe, einzelne Materialien wie eben jene Seltene Erden werden jedoch aus Drittstaaten importiert. Durch sich verändernde geopolitische Voraussetzungen verändert sich auch der Zugang zu den Seltenen Erden. So bestehen verschärfte Exportkontrollen, die die Verfügbarkeit der Materialien beeinflussen und erhöhte Lieferzeiten mit sich bringen. Damit Kunden von KEB unter diesen Bedingungen bestmöglich planen können, ist es von Vorteil, KEB frühestmöglich den geplanten Bedarf an Bremsen mitzuteilen, in denen Seltene Erden enthalten sind. KEB berät Anwender aber auch bei der Auswahl geeigneter alternativer Bremsen, die in der Regel mit kürzeren Lieferzeiten zur Verfügung stehen.
Was genau ist das Reibbelagsystem und wie funktioniert es?
Ein Reibbelagsystem ist ein mechanisches System, das zum sicheren Halten der Bewegung eines Motors eingesetzt wird. Dabei wird die Reibung zwischen zwei Oberflächen genutzt, um Bewegungsenergie in Wärme umzuwandeln und so die Bewegung zu stoppen oder zu verlangsamen. KEB hat ein Reibbelagsystem im Angebot, dass zu 100 Prozent Made in Germany ist. Es wurde in Barntrup entwickelt und gefertigt und ist eine patentierte Lösung speziell für den Einsatz in Servomotoren. Aber auch in fahrerlosen Transportsystemen (AGVs) oder in der Robotik wird das Reibbelagsystem als kundenspezifische Variante genutzt. Die Leistung des Reibbelags in der Federkraftbremse entspricht der Performance einer Permanentmagnetbremse. Integriert ist das patentierte System in der COMBISTOP S1. Für die Entwicklung dieser temperatur- und reibwertstabilen Federkraftbremse hat KEB das Siegel der Bescheinigungsstelle Forschungszulage (BSFZ) erhalten, das die Innovationskompetenz von Unternehmen belegt.
Was steckt hinter „100 Prozent Made in Germany“?
Federkraftbremsen, Permanentmagnetbremsen und -kupplungen oder arbeitsstrombetätigte Kupplungen und Bremsen: Sie alle sind in kundenspezifischen Ausführungen erhältlich. Möglich macht es die Tatsache, dass Bremsen und Kupplungen bei KEB zu über 90 Prozent innerhalb des eigenen Betriebs gefertigt werden können. Aufgrund dieser hohen Fertigungstiefe hat KEB in jedem Schritt des Fertigungsprozesse Zugriffsmöglichkeiten und kann Änderungen bzw. Anpassungen unkompliziert und schnell durchführen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Ergebnis den Wünschen und technischen Anforderungen des Kunden auf Dauer entspricht.
Der Ansatz „100 Prozent Made in Germany“ bezieht sich auf die Bremsen von KEB, die ohne seltene Erden oder sonstigen Materialien, die aus Staaten außerhalb Europas importiert werden, auskommen. Aufgrund von Lieferbedingungen, die nicht unter dem Einfluss von aktuellen Ausfuhrkontrollen o.Ä. stehen, erhöht sich für Kunden somit die Planbarkeit.
Motoren ohne Seltene Erden: Was bietet KEB?
In vielen Elektromotoren finden sich Seltene Erden. Durch sie werden Permanentmagnete ermöglicht, die wiederum relevant für die jeweilige Leistung und Effizienz des Motors sind. Auch geringere Effizienzverluste oder eine verbesserte Hitzebeständigkeit der verbauten Magnete können Gründe für den Einsatz Seltener Erden sein. Für eine optimale Planungssicherheit und Zuverlässigkeit hinsichtlich der Verfügbarkeit von Materialien lohnt sich ein Blick auf eine Alternative, die ohne Seltene Erden auskommt: den Synchron-Reluktanzmotor. Ein einfach gehaltener mechanischer Aufbau, die simple Wartung und Robustheit sind Argumente, die im praktischen Alltag Zeit, Material, Kosten und Nerven sparen. Etwa im Zusammenspiel mit den COMBIVERT F6 Drive Controllern von KEB präsentieren die Motoren ihre beste Performance. Das zeigt sich konkret in einer verbesserten Energieeffizienz und der besonders präzisen Drehmomentregelung in Teillastbereichen.
Warum benötigt der Synchron-Reluktanzmotor keine Seltenen Erden?
Wesentliche Bestandteile des Synchron-Reluktanzmotors sind Stator und Rotor. Technisch basiert der Synchron-Reluktanzmotor auf einem rotierenden Magnetfeld, aber ohne Permanentmagnete. Von der Konstruktion ähneln sich Synchron-Reluktanzmotor und Asynchronmotoren. Der Rotor hat Bereiche mit Luft und Bereiche mit Eisen. Somit variieren die physikalischen Eigenschaften entlang der verschiedenen Richtungen innerhalb des Rotors. Er nutzt gezielt die Unterschiede in der magnetischen Leitfähigkeit – also das Reluktanzmoment. Die Reluktanz wird maßgeblich von den mit Luft gefüllten Bereichen auf dem Rotorblech bestimmt, die eine Art magnetische Barriere bilden. So entstehen Bereiche, durch die der magnetische Fluss bevorzugt fließt.
Was ist der Vorteil, wenn ich Synchron-Reluktanzmotoren von KEB nutze?
Die den Motoren zugrundeliegende Technologie sorgt für geringere Materialkosten und macht Anlagen- und Maschinenbauer vollständig unabhängig von Seltenen Erden. Dank des einfachen mechanischen Aufbaus gibt es keinen Rotor mit Magneten und im Gegensatz zum Asynchronmotor sind die Rotor-Verluste viel geringer. Dadurch ergibt sich ein deutlich geringerer Wartungsaufwand und die Wartung kann in der Regel vom Maschinenbauer direkt vor Ort durchgeführt werden. Eine aufwendige Verschiffung zum europäischen Headquarter von KEB entfällt – das spart Zeit und Kosten.
Als Systemanbieter stellt KEB für den Anlagen- und Maschinenbau Komplettlösungen rund um den Synchron-Reluktanzmotor bereit. Die Motoren werden stets mit einem Umrichter betrieben, weshalb sich der Einsatz der COMBIVERT F6 Drive Controller anbietet. So entsteht ein fein abgestimmtes Antriebssystem, bei dem Regelung, Motorparameter und applikationsspezifische Aspekte zusammenspielen. Im System profitieren Anwender von geberloser Sicherheitstechnik (z.B. Safely Limited Speed), hohe Wirkungsgraden und Leistungen sowie der Möglichkeit, den Antrieb um Steuerungstechnik, Bremsen oder IIoT-Lösungen zu ergänzen.
In welchen Anwendungen werden Synchron-Reluktanzmotoren eingesetzt?
Durch die Kombination des Synchron-Reluktanzmotors und anderen Komponenten aus dem KEB Portfolio (COMBIVERT F6 Drive Controller oder auch die offene Automatisierungsplattform NOA) eröffnen sich effiziente Antriebsmöglichkeiten für zahlreiche Applikationen. Dazu zählen zum Beispiel Extruderanwendungen im Bereich der Kunststofftechnik, Verpackungsanlagen sowie die Draht- und Blechbearbeitung. Holzbearbeitungsmaschinen, drehzahlgeregelte Pumpen, Papier- und Kartonfertigungslinien, Werkzeugmaschinen oder auch Recyclinganlagen sind weitere Einsatzmöglichkeiten für den Motor. Je nach den Anforderungen der Applikation stehen sowohl Umrichter als auch Motoren in unterschiedlichen Leistungsklassen zur Verfügung und werden individuell abgestimmt.
Sind Ferrit-Magnete eine Alternative zu Seltenen Erden?
Aufgrund der eingeschränkten Verfügbarkeit Seltener Erden stellt sich die Frage nach alternativen Materialien wie etwa Ferrit-Magneten. Grundsätzlich sind diese in bestimmten Applikationen denkbar und können dort etwa Neodym oder Samarium-Kobalt ersetzen. Doch in der Praxis bestehen einige Einschränkungen. Zwar sind Ferrit-Magnete tendenziell kostengünstiger und schneller verfügbar, sie verfügen jedoch im Vergleich über eine geringere magnetische Energie und sind aufgrund ihrer Beschaffenheit spröde und mechanisch empfindlich. Zudem wird ein größerer Bauraum bei gleicher magnetischer Kraft benötigt. Das ist ein Argument gegen den Einsatz von Ferrit-Magneten, da im Anlagen- und Maschinenbau insbesondere auf eine kompakte Bauweise Wert gelegt wird und auch hohe Ansprüche hinsichtlich einer präzisen Steuerung bestehen. Vor diesem Hintergrund empfiehlt sich als Alternative zu Seltenen Erden der Einsatz von kompakten Haltebremsen mit der Leistung von Permanentmagnetbremsen (COMBISTOP S1).
Sie möchten unabhängig von Seltenen Erden werden? So gehen Sie vor:
In verschiedenen Fällen ist der Umstieg auf Bremsen ohne Seltene Erden problemlos möglich – und KEB unterstützt Sie bei Ihrer Lösung. Ganz nach dem Motto: „Individualität ist unser Standard“. Unsere Experten aus dem Bereich Bremsen und Kupplungen sind Ihre ersten Ansprechpartner und freuen sich auf Ihre Anfrage.
