Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik
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Editorial Klein aber fein: Miniaturantriebe Miniaturisierungen sind heute allgegenwärtig. Ganz selbstverständlich haben wir sie täglich in der Hand – bewusst oder unbewusst: in Smartphones zur Fokussierung, in Objektiven zur Bildstabilisierung oder in tragbaren Medizingeräten wie Insulinpumpen. Miniaturantriebe sind aus der Halbleitertechnik, Messtechnik, Biotechnologie, Medizintechnik oder Datenspeichertechnik nicht mehr wegzudenken. Vor allem die Messtechnik mit ihrem hohen Anspruch an Genauigkeit ist zunehmend auf Antriebe in kleinsten Abmessungen angewiesen. Denn je höher die Anforderungen an die Präzision, desto näher muss der Antrieb am zu bewegenden Objekt platziert sein. Grundsätzlich gilt: je mehr mechanische Komponenten in einem Antrieb eingebaut sind, desto unpräziser erfolgt die Bewegungsumsetzung aufgrund von Reibung oder Spiel. Dies erfordert einen Antrieb, der nur aus wenigen mechanischen Komponenten besteht und sich optimal in den zur Verfügung stehenden Bauraum einpasst. Wesentlich für die Auswahl eines kompakten Antriebs ist der erforderliche Duty-Cycle. Gerade bei mechanischen Komponenten im Antriebsstrang wie miniaturisierten Kunststoffgetrieben oder Spindeln zur Transmission von rotatorischer in lineare Bewegung kommt es durch Reibung zu Verschleiß und Wärmeerzeugung. Daher gilt auch hier wie für die Forderung nach Präzision und kompakter Baugröße: Verzicht auf mechanische Komponenten. Auf Mechanik zu verzichten bedeutet auch einen kostengünstigeren und energieeffizienteren Antrieb fertigen zu können. Energieeffizienz lässt sich sehr gut am Beispiel der Duty-Cycle verdeutlichen: Um bei hohen Duty- Cycles energieeffizient zu sein, muss ein Antrieb unter Belastung einen geringen Energieverbrauch erzielen. Ist die Einschaltdauer eines Antriebs dagegen gering, sollte im Standby-Modus, solange die Position gehalten wird, kein Energiefluss stattfinden. Weitere Kriterien für die Auswahl des geeigneten Antriebs sind auch Umgebungsbedingungen wie Temperatur oder magnetische Felder. Diese vielschichtigen Vorgaben sind eine große Herausforderung für Konstrukteure und Entwickler. Sie müssen das geeignete Antriebssystem finden und ebenso den Trade-off zwischen Bewährtem und Innovation. Zur Verfügung stehen ihnen eine Auswahl an DC- und Schrittmotoren sowie andere elektromagnetische Antriebe oder auch Antriebskonzepte, die sich die Eigenschaften piezokeramischer Bauelemente zu Nutze machen. Welche Wahl letztendlich Konstrukteure, Entwickler und Entscheider treffen hängt ganz von den Anforderungen ab. Klar ist jedoch, wer heute auf dem Weltmarkt bestehen will hat nur eine Chance: er muss innovativ denken und in der technischen Entwicklung immer einen Schritt voraus sein. Dipl.-Phys. Steffen Arnold, Leiter „Markt und Produkte“ bei Physik Instrumente (PI) GmbH & Co.KG PC & Industrie 7/2012 3
