Galaxie-Portfolio, Bild: Wittenstein SE

Das modulare Galaxie-Portfolio erschließt durch verschiedene Bauformen und Varianten neue Anwendungen mit besonderen Leistungs- oder Einbauanforderungen. Bild: Wittenstein SE

Die gute Nachricht gleich vorweg: Es hat zur letzten Hannover Messe Zuwachs gegeben bei der Getriebegattung Galaxie. Für Konstrukteure bedeutet dies, dass ihnen inzwischen vier Varianten und fünf Baugrößen, die Konstrukteuren eine maximale Flexibilität bieten. Doch der Reihe nach: Erst seit drei Jahren befindet sich das Galaxie-Antriebssystem von Wittenstein, das direkt mit seiner erstmaligen Präsentation den Hermes Award  2015 gewann, auf dem Markt. Dennoch ist es bereits als neue, eigenständige Getriebegattung wissenschaftlich anerkannt (siehe Kasten). Und nicht nur das: Auch seine prinzipbedingte Überlegenheit ist wissenschaftlich bewiesen. Denn dank seiner Funktionsweise ist es bezogen auf den Marktstandard in allen wichtigen technischen Disziplinen zugleich bekannten Planeten-, Zykloid-, Exzenter- und Standard-Wellgetriebe um Faktoren überlegen.

Und so funktioniert das Prinzip: Die Drehmomentwandlung erfolgt über dynamisierte Einzelzähne, die um ein unrundes Antriebspolygon mit Nadellagerung herum gruppiert sind und radial gleitend entlang der Innenverzahnung des Hohlrades geführt werden. Dieses Prinzip führt dazu, dass jetzt fast alle Zähne gleichzeitig am adaptiven Zahneingriff beteiligt sind – während bei Getriebeausführungen mit einem starren Zahnrad nur wenige Zähne gleichzeitig eingreifen. Hinzu kommt, dass die Zahnflanken der Einzelzähne sowie des Hohlrades erstmals als Logarithmische Spirale ausgeführt sind, wodurch der Zahneingriff nicht mehr wie bei klassischen Getrieben als Linienkontakt erfolgt, sondern als Flächenkontakt mit hohem Traganteil. Der Kontakt beim Zahneingriff baut einen hydrodynamischen Schmierfilm auf, der mechanischen Verschleiß und Abrieb minimiert. Dadurch bleibt ein einmal eingestelltes Verdrehspiel oder Nullspiel über die gesamte Lebensdauer absolut konstant. Konstrukteure profitieren von dem modularen Portfolio: Das Antriebssystem Galaxie D vereint als kompakte, mechatronische Einheit ein Galaxie-G-Hohlwellengetriebe mit einem speziell entwickelten, permanenterregten Hochleistungs-Synchronmotor. Wasserkühlung und Feedbacksystem sind Standard – die Haltebremse ist eine sinnvolle Zusatzausstattung. Dies gilt auch für optionale Sensorik: Diese ermöglicht die Übertragung von Betriebsdaten in eine IoT-Cloud. Daten können künftig über den gesamten Lebenszyklus des Antriebs, unabhängig von der jeweiligen Steuerung, überall und über sämtliche Endgeräte abgerufen werden.

Hintergrundinfos

Die Natur zum Vorbild: Neben Evolvente und Zykloide ist die logarithmische Spirale eine neue Funktion im Getriebebau. Bild: Wittenstein SE

Eigenständige Getriebegattung

  • Im September 2017 fand die „International Conference on Gears“ des Lehrstuhls für Maschinenelemente der Technischen Universität München / Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebe FZG statt. Auf dieser weltweit bedeutendsten, wissenschaftlichen Konferenz über Getriebeentwicklung mit über 700 Teilnehmern wurde in gleich zwei von Professoren begutachteten und freigegebenen Vorträgen mithilfe wissenschaftlicher Abstraktion der Nachweis erbracht, dass es sich bei Galaxie um eine neue, eigenständige Getriebegattung handelt.

  • Wesentlich für die Beweisführung war dabei, dass mit Galaxie die mathematische Funktion der logarithmischen Spirale als fundamentale Neuigkeit in den Getriebebau eingeführt wurde. Als Verzahnungsform von Polygon und Einzelzähnen führt sie zum flächigen Zahneingriff und zu einem mathematisch exakten Gleichlauf. Folgerichtig sind sowohl die theoretische Funktionsfähigkeit als auch die technischen Leistungsmerkmale und Vorteile von Galaxie innerhalb der Wissenschaft inzwischen anerkannt.

  • Auch in wissenschaftliche Lehrbücher wird Galaxie Einzug halten – so in das Standardwerk „Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme 3: Mechatronische Systeme, Steuerungstechnik und Automatisierung, 9. Auflage“. Herausgeber sind Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher und Prof. Dr.-Ing. Manfred Weck, Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen, RWTH Aachen. Dem Galaxie-Getriebe ist darin ein eigenes Kapitel gewidmet, das den Aufbau, die Funktionsweise und die besonderen Vorteile erläutert.

Bis zu 30 Prozent Baulänge einsparen

Die neueste Variante innerhalb der Produktfamilie hat auf der Hannover Messe 2018 ihre Premiere gefeiert: das Antriebssystem Galaxie DF. Im Vergleich zum Galaxie D spart sie bis zu 30 Prozent Baulänge ein. Erreicht wird diese Platzeinsparung durch die Positionierung des Motors um das Getriebe herum. Für Einbausituationen mit begrenztem Platzangebot in der Baulänge der angetriebenen Achse hat der Spezialist für mechatronische Antriebstechnik das Galaxie GH auf den Markt gebracht. Die Winkelversion erfüllt die gleichen Performancewerte wie das Galaxie G und ermöglicht so eine Antriebsauslegung ohne Kompromisse. Und noch ein Platzsparer ist dazugekommen: Das neue Antriebssystem Galaxie D in Baugröße 085. Es ist für den Einsatz in Achsen mit besonders hohen Anforderungen an Kompaktheit und Präzision konzipiert. Im Mittelpunkt stehen zudem Anwendungen, in denen es weniger auf das Drehmoment ankommt, sondern auf eine hohe Verdrehsteifigkeit und Spielfreiheit. Auch in der kompakten Baugröße bleibt das Galaxie D prinzipbedingt überlegen: Verglichen mit einem annähernd leistungsäquivalenten Wellgetriebe bietet es eine dreifach bessere Verdrehsteifigkeit – und das bei einer 1,5-fach höheren maximalen Abtriebsdrehzahl.

Ehre, wem Ehre gebührt

Weil es so überzeugend ist, wurde die Antriebsgattung im Jahr 2016 mit dem Innovationspreis der Deutschen Wirtschaft ausgezeichnet. Außerdem nennt die Forschungsvereinigung Antriebstechnik FVA in ihrem Buch „50 Jahre FVA: sharing, drives, innovation“ das Galaxie gemeinsam in einer langen Reihe bedeutender Erfindungen der Neuzeit, wie beispielsweise die von Leonardo da Vinci, August Otto, Friedrich Fischer und Rudolf Diesel. Und die Erfolgsgeschichte hört damit noch nicht auf: Unter dem Titel „Eine radikal neue Getriebegattung – Produktivitätssprünge für den Maschinenbau“ wurden der Aufsichtsratsvorsitzende Dr. Manfred Wittenstein und Thomas Bayer, Leiter Innovation Lab, als das Erfinderteam mit dem Galaxie-Getriebe für den Deutschen Zukunftspreis 2018, den Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation, nominiert. Die Jury wird am 28. November 2018 über den diesjährigen Preisträger entscheiden, der die Auszeichnung in Berlin aus den Händen von Bundespräsident Frank-Walter Steinmeier erhalten wird. Unabhängig davon wie die Preisvergabe ausgeht – aus Sicht der Konstrukteure gehört das Galaxie-Getriebe ohnehin zu den Siegern. Denn  neben seinen Leistungen verringert es den Materialeinsatz, verbraucht weniger Ressourcen und schont die Umwelt. Und vor allem: Es ermögilicht, dass Ingenieure und Konstrukteure ihre Maschinenkonzepte komplett überdenken und Entwicklungssprünge umsetzen können.