Trend: compacte en lichte aandrijvingen

Alles wordt steeds kleiner. Ook op het gebied van machines en installaties. Dat stelt extra eisen aan de leveranciers van aandrijfcomponenten. Motoren zo groot als een luciferkop zijn misschien extreem maar dat alles compacter moet, staat voor de exposanten op de vakbeurs Aandrijftechniek & Factory Automation buiten kijf.

Compacte aandrijfsystemen en -componenten zijn er straks volop te zien, als Aandrijftechniek & Factory Automation op 30 september de deuren opent. Compacte aandrijfsystemen horen daar voor Peter Wempe, productmanager bij Doedijns absoluut bij. Vooral in de mobiele markt, maar ook in de industrie. "In de mobiele markt speelt met name het onderwerp gewichtsbesparing. Dat geldt deels ook in de industrie. De machines moeten voor een efficiënter transport compacter en lichter zijn. En de eindklant wil machines die minder volume innemen."

Belasting berekenen


Misschien is het niet de belangrijkste drijfveer, maar minder materiaal verbruiken is met de huidige hoge grondstofprijzen zeker geen overbodige luxe. Dankzij de Finite Element Method (FEM, in Nederlands Eindige Elementen Methode), kun je vooraf bepalen hoe dik het materiaal moet zijn om voldoende sterk te zijn voor die toepassing. "Je kunt tijdens het ontwerpen exact bepalen hoe onderdelen belast worden, zodat je overtollige materialen achterwege kunt laten", legt Jan Bruggink van Stemin Machinefabriek uit. Hij merkt eveneens dat compacte systemen een thema zijn. De fabrikant van aandrijftechniek uit Lochem, vooral sterk in koppelingen en tandriemaandrijvingen, heeft eind verleden jaar geïnvesteerd in een multitasking machine. Daardoor is men in staat om niet alleen nodulair gietijzer te bewerken, maar ook grijsgietijzer, aluminium en roestvaststaal. "Hiermee kunnen we beter inspelen op wensen van de klant. Als de gewichten erg van belang zijn, kunnen we andere materialen kiezen. Bovendien komt het klantorder ontkoppelpunt later te liggen." Bruggink ziet ook bij aandrijfcomponenten die men inkoopt ontwikkelingen die de afmetingen ervan beïnvloeden, bijvoorbeeld bij riemschijven. Dat kan door hoogwaardigere materialen voor de cord in riemen te gebruiken, wat gewicht spaart en vooral de geluidsproductie reduceert.

Hydrauliek en aluminium

Ook Peter Wempe ziet dat er bij de hydraulische componenten met andere materialen geconstrueerd wordt dan tot voor kort gebruikelijk was, bijvoorbeeld aluminium in plaats van staal. Het gebeurt nog niet veelvuldig, maar er zijn nieuwe aluminiumsoorten in de handel gekomen die nagenoeg dezelfde treksterkte en walsdichtheid hebben als staal, alleen minder wegen. Vooral in hydraulische toepassingen voor hogere drukken (tot 500 bar) biedt dit perspectief. Vroeger moest er om deze druk aan te kunnen altijd staal worden gebruikt waardoor de constructie vanzelf zwaar en fors werd. Nu kan met aluminium compact worden geconstrueerd.

In de hydrauliek betekent compacter bouwen vooral dat je minder olie hoeft te verpompen om een bepaalde kracht te realiseren. "Geïnstalleerde vermogens blijven nagenoeg gelijk terwijl de hydraulische systemen efficiënter met energie omgaan", zegt Peter Wempe. Dat deze nieuwe materialen in de hydrauliek nog niet op grote schaal worden toegepast, heeft alles te maken met de meerprijs ervan en de slechte verkrijgbaarheid. "Dat maakt het minder aantrekkelijk."

Minder energieverlies


Bij elektromotoren wordt de trend naar kleine motoren mede ingegeven door de noodzaak energieverliezen te reduceren. Bij motoren met een opgenomen vermogen van meer dan 1,5 kW ligt er een harde eis van de Europese Unie om het energieverbruik met 20% te reduceren. "Voor kleinere motoren geldt die eis nog niet, maar wij zijn er wel volop mee bezig want door de verliezen te reduceren, haal je meer vermogen uit de motor en kun je dus in principe met een kleiner model volstaan", legt Steven Rommen uit. Hij werkt bij Grosschop Nederland, een dochter van de gelijknamige Duitse motoren- en reductorfabriek. Dankzij de innovatieve wikkelconcepten slaagt men erin qua vermogensdichtheid 20 tot 30% beter te presteren dan gangbaar is in de markt.

Grenzen in zicht


Waar liggen echter de grenzen voor deze trend? Kun je blijven doorgaan met kleiner en kleiner te bouwen? Steven Rommen: "In ons segment wel. Wij kunnen met conventionele materialen nog hogere vermogensdichtheden realiseren. In de toekomst komen er misschien hele nieuwe materialen, supergeleidende waarbij er geen verliezen optreden."


In de hydrauliek komen de grenzen stilaan wel in zicht, denkt Peter Wempe van Doedijns. "Qua drukbereiken en compact ontwerpen hebben we de grens bereikt. Nog kleiner brengt uitsluitend risico's met zich mee terwijl het extra voordeel ervan slechts geringe waarde heeft." De risico's schuilen dan vooral in een nog dunnere wanddikte die bij hoge drukken de kans op scheurvorming vergroot.

Groter


Niet overal worden kleinere componenten en systemen gevraagd. KTR Benelux, leverancier van koppelingen, heeft dit jaar als beursthema voor Aandrijftechniek & Factory Automation juist ‘groot' gekozen. Directeur Hans Hagedoorn: "Ik merk dat qua motoren, pompen en omkastingen het inderdaad allemaal kleiner moet. Wat de koppelingen betreft, zien we dat men vaker voor een kleinere koppeling met een hardere kern kiest, maar ik denk dat dit vooral met de prijs te maken heeft. Bij koppelingen zie je namelijk ook een tendens richting groter. Kijk naar de ontwikkelingen in de baggerschepen. Ons moederbedrijf in Amerika bouwt momenteel een koppeling voor een lier van 1,60 meter."


Wel ziet hij nadrukkelijk de vraag naar gewichtsreductie. Dat probeert men te realiseren door staal te vervangen door bijvoorbeeld composietmaterialen. "Dat neemt een vogelvlucht. Ook in het zwaardere werk", aldus Hans Hagedoorn. Bijvoorbeeld de tussenstukken voor zware cardanassen van windmolens, die steeds vaker uit composietmateriaal worden gemaakt. Op een lengte van 6 meter, scheelt dat de helft aan gewicht. Ook in de hoofdaandrijving van een boegschroef wordt dit lichtgewicht materiaal meer en meer toegepast, omdat het zware lagering overbodig maakt.

Een bijkomend voordeel is dat je een composieten lamellen koppeling niet hoeft te smeren. Hagedoorn: "Een extra kostenbesparing. Je moet daarom de hogere aanschafkosten afzetten tegen de kosten die je gedurende een aantal jaren in het gebruik maakt. Dan ben je spekkoper."

De opmars van composiet wordt mede ingegeven door de fors stijgende staalprijzen en de slechte verkrijgbaarheid ervan. "Composiet klonk jarenlang exclusief, als luxe, maar dat is er onderhand wel vanaf", besluit de directeur van KTR Benelux.