Carry Typ K, Bild: Eichenberger Gewinde

Der Kugelgewindetrieb Carry Typ KGE 16x16 MSX – das richtige Zusammenspiel zwischen Spindel, Mutter und Kugeln. Eichenbergers Kugelgewindetriebe Carry bürgen für einen präzisen, sicheren Ankopplungsvorgang des Raumgleiters Dream Chaser an die ISS. Bild: Eichenberger Gewinde

Kugelgewindetriebe gehören in vielen Branchen zu den am häufigsten genutzten Antriebssystemen. Die Vorteile dieser Antriebssysteme liegen in ihrem hohen Wirkungsgrad und ihrer Energieeffizienz. Deshalb sind die maßgeschneiderten Kugelgewindetriebe von Eichenberger überall im Einsatz, von der Medizin-, Elektro- und Fahrzeugtechnik, über Automatisierung bis hin zur Luft- oder sogar der Raumfahrt, wie das folgende Anwendungsbeispiel zeigt: Mit dem führenden Anbieter von Produkten für die Raumfahrtindustrie auf der ganzen Welt wurde im Jahr 2015 im schweizerischen Burg ein Projekt gestartet. Ziel dieser Zusammenarbeit ist es, ab 2020 Ankopplungen während eines Weltraum-Rendezvous zwischen der ISS und dem neuartigen, wiederverwendbaren Raumgleiter namens Dream Chaser durchzuführen. Die zu 300 Prozent sichere und funktionsfähige Dockingeinheit ist dabei zentral. Als Herzstück im Innern dieses Ankopplungssystems sind drei starke, korrosionsbeständige Kugelgewindetriebe mit Endkappen-Kugelrückführung, Carry Typ KGE, 16 x 16, vorgesehen. Beim Space-Shuttle-Service gilt Zuverlässigkeit als oberstes Gebot. Die Robustheit und Belastbarkeit in der schroffen, unwirtlichen Orbit-Umgebung spielt eine wesentliche Rolle. In gleicher Weise ist minutiöse Genauigkeit entscheidend.

Kugelgewindetrieb sorgt für präzise Ankopplung

Kugelgewindetriebe, Bild: Eichenberger Gewinde
Eichenbergers Kugelgewindetriebe Carry bürgen für einen präzisen, sicheren Ankopplungsvorgang des Raumgleiters Dream Chaser an die ISS. Bild: Eichenberger Gewinde

Auf der Spitze der Trägerrakete Atlas V startet das neue Raumfahrzeug in die erdnahe Umlaufbahn. Es fliegt mit oder ohne Crew und kann auf jedem normalen Flughafen landen. Bis zu sieben Astronauten haben in dem Raumgleiter Platz. Der Dream Chaser könnte beispielsweise als Forschungsplattform dienen, Personen oder Fracht ins All transportieren oder zum aktiven Entfernen von Weltraumschrott aus der Umlaufbahn genutzt werden. Mit der Dockingeinheit, in der Eichenbergers Kugelgewindetriebe Carry für einen präzisen, sicheren Ankopplungsvorgang bürgen, ist es dem Traumjäger möglich, an die ISS, der bewohnten Station im Orbit, anzudocken. Das fliegende Labor braucht bei 28.800 Stundenkilometern in der Schwerelosigkeit nur 92 Minuten, um die Erde einmal zu umrunden.

Die erste große Hürde nach dem strapaziösen Raketenstart mit extremer Beschleunigung und Vibration bringt das Vakuum mit sich. Es beeinflusst alles, was flüssig ist oder verdampfen kann. Darunter fallen auch Schmiermittel. Fette, die auf der Erde fest sind, verdampfen im Vakuum, weshalb bewegliche Teile trotz höchster Lebensdaueranforderungen ohne eine Schmierung auskommen müssen. Eine weitere Herausforderung stellen die Temperaturextreme dar. Die Temperatur der Bauteile in einer Erdumlaufbahn hängt von dem Material ab, das bestrahlt wird. Bei der Dockingstation wird von -50 bis +90 Grad Celsius ausgegangen. Außerdem belasten ultraviolettes Licht, Röntgenstrahlen, Teilchen mit hoher Energieladung und atmosphärische Atome das Material, das so anfälliger für Korrosion wird. Eichenberger beweist, dass die außergewöhnlichen Leistungsmerkmale des Inox- Kugelgewindetriebs Carry mit dem integrierten Hochleistungskunststoff in der Kugelrückführung die aggressive Umwelt im Weltall funktionssicher, korrosions- und verschleißfrei überstehen.

Kugelgewindetrieb punktet mit Gleiteigenschaften

Doch was macht den Kugelgewindetrieb Carry so belastbar und zum idealen Funktionselement für diese Anwendung? Durch das Gewinderollen im Kaltrollverfahren entstehen sehr genaue Geometrien von hoher Oberflächengüte. Beim Gewindewalzen werden die Längsfasern des Materials, anders als beim Schleifen, Fräsen oder Drehen, nicht zerschnitten, sondern umgelenkt. Es entsteht eine komprimierte, glatt rollierte, äußerst belastbare Oberfläche, welche für eine lange Lebensdauer der Spindel zwingend ist. Die Rauheitswerte um Rz 1.0 auf den Gewindeflanken bringen einen großen Vorteil. Der Rollreibungskoeffizient beträgt bei Stahlkugeln circa 0.0013 gegenüber von Gleitreibung Stahl auf Stahl (geschmiert) 0.1 bis 0.05. Die hervorragenden Gleiteigenschaften des kaltgerollten Kugelgewindetriebs sorgen für minimalen Abrieb und bieten wenig Angriffsfläche für Verschmutzung. Das geräuscharme Abrollen der Kugeln wird dadurch zum Kinderspiel.

Eichenberger Gewinde: Gewindetriebe und Gewindespindeln

  • Der Spezialist für innovative Produkte der Antriebstechnik, im Speziellen Gewindetriebe mit gerollten Gewinden, bietet unter anderem den verschleißfreien Kugelgewindetrieb Carry an. Er kommt bei Anwendungen zum Einsatz, wo große Lasten bei geringem Energieverbrauch zu bewegen sind. Je nach Ausführung sind besonders hohe Verfahrgeschwindigkeiten möglich.

  • Außerdem gibt es von Eichenberger noch die Steilgewindespindel Speedy, die mit hoher Verfahrgeschwindigkeit Linear- in Drehbewegungen umsetzt und jetzt auch zum Teil in Aluminium erhältlich ist.

  • Ebenfalls erhältlich: Die hartanodisierte Leichtgewindespindel Easy aus Aluminium mit einem Wirkungsgrad über 0.8, für höhere Lasten als bei normalen Gleitspindeln.

  • Die Rundgewindespindel Rondo überzeugt mit sehr ruhigen Laufeigenschaften und ist jetzt zum Teil auch in Aluminium erhältlich.

Die besonders hohen Anforderungen in Bezug auf die Oberflächenhärte und Korrosionsbeständigkeit von rostfreiem Stahl ließen sich mit der neuartigen Hard-Inox-P-Behandlung erfüllen. Bei diesem Verfahren wird die Leistungsfähigkeit des Randgefüges von korrosionsbeständigem Stahl durch Hochtemperaturaufstickung deutlich gesteigert; die Oberflächenhärte erreicht 550 bis 750 HV mit einer Einhärtungstiefe von 0,1 bis 1,0 mm. Der große Nutzen liegt in der Erhöhung der Lebensdauer und Wertbeständigkeit. Die hohe Kunst besteht darin, dem Verzug und den Maßänderungen trotz Hochtemperaturbehandlung Herr zu werden. Es gilt, die perfekte Kombination aus Härte und Präzision zu erreichen.

Das Rad der Mechanik lässt sich nicht neu erfinden. Und doch ist es Eichenbergers Anspruch, immer wieder die Grenzen des kaltgerollten Kugelgewindetriebes neu auszuloten. Jeder neu entwickelte Spindeltrieb wird ins Sortiment des Gewinderollers aufgenommen. Im Laufe der Jahrzehnte entstand so eine riesige Auswahl an Kugel- und Gleitgewindetrieben. Die Entwickler versuchen stets, von einer Standardmutter und -spindel auszugehen und diese Bauteile den anwendungsspezifischen Anforderungen entsprechend anzupassen. Dies bringt einen entscheidenden Preisvorteil mit sich. Technologisches Wissen, Forschung und Entwicklung sind in gleicher Weise notwendig, wie die Veränderungsbereitschaft und das Beherrschen effizienter Fertigungsverfahren. aru

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