Hubgetriebe

Andreas Mühlbauer,

Heißer Auftrag für eiskalte Region

Die Firma Neff Gewindetriebe löst mechanische Probleme für Kunden aus dem Maschinen- und Anlagenbau. Sogar für eine Forschungsstation in der Antarktis lieferte das Unternehmen Hubgetriebe. Hier muss die Technik Außentemperaturen bis -80 °C standhalten. Durch die extreme Kälte bestand nur ein kurzes Zeitfenster für die Montage, somit auch für Engineering und Logistik. Als Partner für elektromechanische Antriebstechnik lieferte SEW-Eurodrive zuverlässige Getriebemotoren.

In das Gehäuse des Neff-Hubgetriebes wird das Schneckenrad aus Bronze eingesetzt. © Neff

„Die erste E-Mail klang ganz harmlos“, erinnert sich Hartmut Wandel, Geschäftsführer der Neff Gewindetriebe GmbH. „Es handelte sich um eine Anfrage nach Drehmoment und Temperaturbereich.“ Eine ausländische Firma wandte sich im April 2021 an Neff, um eine spezielle Aufgabe zur Höhen-Niveauregulierung einer Forschungsstation zu lösen – in der Antarktis, wo die Jahresdurchschnittstemperatur -55 °C beträgt!

Die Forschungsaktivitäten auf dem Südkontinent umfassen Meteorologie und Klima, Geowissenschaften und Glaziologie sowie Ozeanographie und Meeresbiologie. Während die Temperaturen an der Küste im Januar sogar einige Plusgrade erreichen, wurde in der Ostantarktis vor knapp 40 Jahren die tiefste, jemals in der freien Natur gemessene Temperatur aufgezeichnet: -89 °C.

Technische Herausforderungen

Aktuell wird ein neues Gebäude für eine Forschungsstation gebaut. Sie steht auf vergletschertem Untergrund, der sich langsam bewegt. Hinzu kommen Niederschläge und Wind. Damit das Gebäude nicht im Laufe der Zeit versinkt, muss es ausnivelliert werden. Deshalb steht es auf 36 Stahlfüßen, die sich durch Hubgetriebe verstellen lassen.

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Die Forschungsstation befindet sich auf der flachen Schneefläche des Gletscherplateaus der Ostantarktis, über dem größten subglazialen See der Erde. Sie liegt auf einer Höhe von 3.488 m über dem Meeresspiegel, ungefähr 1.250 km vom geografischen Südpol entfernt. Die dünne Luft in der großen Höhe begünstigt die Auskühlung: Im antarktischen Winter herrschen hier bis zu –80 °C. In dieser unwirtlichen Umgebung muss die Technik allen Witterungseinflüssen standhalten. Neff wählte für die Niveauregelung 36 Hubgetriebe der Größe C100 in Hubzylinder-Bauform. Sie sind über 900 mm höhenverstellbar und können jeweils Lasten bis 100 Tonnen heben. Doch neben der erforderlichen Kraft gab es weitere Herausforderungen: Die Hubgeschwindigkeit sollte 30 mm/min betragen. Für das Drehmoment war eine Reserve von 30 % über dem Nennwert gefordert. Die größte Ingenieurleistung bestand jedoch darin, diese Hubgetriebe für die extreme Kälte auszulegen. „Während in Europa Materialien bis -40 °C spezifiziert sind, waren für den dem Südkontinent Antarktika -80 °C gefordert“, berichtet Neff-Geschäftsführer Wandel. „Alle Anbauteile – der Getriebemotor, elektrische Fühler zur Temperaturüberwachung, Sensoren zur Hubmessung und Hubbegrenzung müssen diesen widrigen Umgebungsbedingungen standhalten.“ Auch die notwendige Schmierung sowie die Dichtung des gesamten Systems sind eine nicht alltägliche Herkulesaufgabe.

Leistungsstarke Antriebe

Neff richtete eine Anfrage an SEW-Eurodrive, die Vertriebstechniker Markus Raff vom Technischen Büro Stuttgart bearbeitete. „Kegelradgetriebe bauen besonders kompakt“, erläutert er. „Daher ist diese Eigenschaft interessant für Applikationen mit eingeschränkten Platzverhältnissen wie sie in den Edelstahlfüßen der Forschungsstation herrschen.“ Aufgrund der extremen Umgebungsbedingungen in der Antarktis führte SEW-Eurodrive Festigkeitsberechnungen für Gehäuse, Wellen und Verzahnteile bei -80 °C durch. Als Sondermaßnahmen für die extremen Einsatzbedingungen wurde ein spezieller Oberflächen- und Korrosionsschutz gewählt. Zusätzlich kamen Heizbänder und ein spezieller Schmierstoff für die niedrigen Temperaturen zum Einsatz. Für eine Umgebungstemperatur von -35 °C im antarktischen Sommer, bei der die Antriebe betrieben werden, berechnete SEW-Eurodrive die Verlustleistung. Hierbei wurden das Getriebeöl, das Dichtungssystem, Verspannungen und weitere Kriterien berücksichtigt. Der Bruchsaler Antriebsspezialist sicherte dem Kunden die Werte von Drehmoment und Maximaldrehzahl am Abtrieb des Getriebemotors zu. Insgesamt wurden 36 Kegelradgetriebemotoren der Baureihe KAF87 DRN160M4 als Antriebe gewählt und über einen Sonderflansch an die Neff-Hubgetriebe angepasst. Mit 11 kW Nennleistung bringen diese Getriebemotoren bei den vorgegebenen Randbedingungen ein Drehmoment von 2.000 Nm auf.

Funktionstest bei -80 °C

Um sicherzugehen, dass unter den Extrembedingungen in der Antarktis alles funktioniert, unterzog Neff im Oktober 2021 ein komplettes Hubsystem C100 umfangreichen Prüfungen bei der IABG in Ottobrunn, einem Prüfdienstleister für die Luft- und Raumfahrt. Das Hubsystem wurde in einer Kältekammer bei –80 °C mit 100 Tonnen statischer Last getestet. Anschließend wurde ein dynamischer Versuch mit der gleichen Belastung bei –35 °C durchgeführt. Das entspricht den realen Bedingungen, denn Hubbewegungen werden nur während des arktischen Sommers ausgeführt. So konnte man vor negativen Überraschungen nach der Auslieferung sicher sein. Neff unterstütze seinen Kunden auch bei der Montage des Hubgetriebes in den Stahlfuß. Am Unternehmenssitz in Weil im Schönbuch wurde zusammen mit den Monteuren des Kunden der Einbau geübt, damit später in der antarktischen Kälte nichts dem Zufall überlassen bleibt. Das gesamte Projekt stand auch unter enormen Zeitdruck, weil die Getriebe vor Sommerbeginn, also etwa zum Jahreswechsel, auf dem Südkontinent eintreffen mussten. „Das war eine ´heiße Kiste`“, erinnert sich Hartmut Wandel.

Transportlogistik zum Südpol

„Auch die Logistik war ein großes Thema“, erläutert der Neff-Geschäftsführer. Nach einem Probeaufbau wurde das komplette Material in die Antarktis verschifft. 36 Kisten mit den Hubgetrieben wurden per LKW nach Bremerhaven transportiert und dort auf einen Eisbrecher verladen. Auf dem Südkontinent angekommen, transportierten 29 Raupenschlepper zwei Wochen lang, Tag und Nacht, die Ausrüstung durch die antarktische Eiswüste. Dabei legten die Pistenbullys 1500 km in einer Richtung zurück. Die Montage der Station und Antriebe ist wegen der Witterung nur in dem kurzen Zeitfenster während der arktischen Sommermonate möglich, also zwischen November und März. In dieser Zeit beträgt die Durchschnittstemperatur „warme“ -25 °C.

Vertrauensvolle Zusammenarbeit

Federführend für die technische Lösung war die Neff-Niederlassung im oberösterreichischen Oberwang, 35 km östlich von Salzburg. Ihr Leiter Martin Kirchmaier erinnert sich: “Die ersten Mails und Videomeetings mit den Verantwortlichen der Geschäftspartner waren geprägt von vorsichtiger Zurückhaltung. Über die Laufzeit des Projekts entwickelte sich aber eine Dynamik mit dem starken Willen, die Hubelemente in der geforderten technischen Leistungsfähigkeit, kältegetestet zum vereinbarten Termin zu liefern. Es wurde ein Flow mit unserem Team, aber auch mit unseren Lieferanten.“ Neff-Geschäftsführer Hartmut Wandel ergänzt: „Was uns antreibt ist immer die Idee, mit unseren Kunden Neues zu bewegen. Wir bieten Ingenieurleistungen Made in Austria und Germany und realisieren Lösungen für komplexe antriebstechnische Probleme. Dabei setzen wir auf ressourcenschonende Materialien und langlebige Produkte, die auch nach Jahrzehnten noch repariert werden können.“

Ein großer Vorteil für Neff und den Endkunden ist, dass sich bei SEW-Eurodrive die Kundenbetreuer stets umfassend um die Projekte kümmern. Dadurch vereinfacht sich die Projektkoordination sehr. Hinzu kommt, dass Markus Raff ursprünglich aus dem selben Ort kommt wie die Neff Gewindetriebe GmbH. Er erinnert sich: „In meiner Jugend hatte ich bei Neff ein Praktikum absolviert und war dort später als Ferienhelfer tätig.“ Seit dieser Zeit hat er einen guten Kontakt zur Firma Neff, die er heute im SEW-Vertrieb betreut. Und David Bohny, Marktmanager für Getriebe, ergänzt: „Wie man an diesem besonderen Einsatzfall sieht, geht SEW-Eurodrive sehr flexibel auf Kundenwünsche ein. Mit der Erfahrung aus einer Vielzahl unterschiedlichster Projekte können wir in kurzer Zeit kundenspezifische Lösungen erarbeiten. Die Montage der Getriebemotoren erfolgt in standardisieren Abläufen, so dass die Produktqualität sichergestellt ist. Abschließend ermöglichen die Logistikprozesse eine schnelle und zuverlässige Belieferung – weltweit! “

Gunthart Mau, Referent Fachpresse bei SEW-Eurodrive, Bruchsal

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