#SuccessStory: Die Sprache der Industrie

Das im Jahr 2001 gegründete LCM ist das führende Entwicklungs- und Kompetenzzentrum für mechatronische Forschung und Anwendung in Österreich.

Die inhaltliche Bandbreite der LCM-Entwicklungsdienstleistungen ist enorm, sie reicht von „klassischen“ Mechatronikthemen wie Schwingungstechnik und Piezotechnologie über elektrische und hydraulische Antriebe bis hin zur Modellierung und Simulation und Internet-of-Things-Anwendungen.

Im COMET K2-Zentrum für Symbiotische Mechatronik erforscht das LCM gemeinsam mit Industriepartnern und wissenschaftlichen Partnern grundlegende technologische Fragen. Parallel dazu entwickeln die Spezialistinnen und Spezialisten des LCM in Auftragsprojekten innovative Lösungen für mechatronische Industrieanwendungen. Dabei werden viele der aktuellen Forschungsprojekte von den Querschnittsthemen Nachhaltigkeit und Digitalisierung bestimmt. 

Ökostrom aus optimierten Generatoren

Beide Faktoren – sowohl Nachhaltigkeit als auch Digitalisierung – kamen in einem Optimierungsprojekt für Generatoren der Firma WWS Wasserkraft GmbH zum Tragen.  „Generatoren, die genau auf die spezifischen Bedingungen eines Wasserkraftwerks ausgelegt sind, gibt es nicht von der Stange“, sagt Johann Hoffelner, wissenschaftlicher Leiter des Linz Center of Mechatronics (LCM). „Mit unserem Softwaretool SyMSpace (System Model Space) designen unsere Spezialisten Generatoren, die exakt auf den spezifischen Wasserdurchfluss und andere Parameter eines Kraftwerks ausgelegt sind, und erreichen dadurch einen Wirkungsgrad von 97,9 %.“ – Möglich wird das, wenn der Generator ohne Zwischengetriebe direkt am Netz betrieben wird. Als Tüpfelchen auf dem i wurden manche der Generatoren auch akustisch so optimiert, dass sie weniger durchdringend brummen. „Wir designen mechatronische Systeme neu, dort wo und wie sie gebraucht werden“, sagt Johann Hoffelner. „Das ist, wie bei den Wasserkraftgeneratoren, oftmals eine Lot-Size-One-Angelegenheit.“

Wasserkraftwerks-Generator mit 97,9 % Wirkungsgrad dank softwaregestütztem Design durch das LCM. Foto: WWS Wasserkraft GmbH 

Gelungene Technologieintegration

Große Erfahrung haben die Spezialisten vom LCM auch in Sachen Technologieintegration – wenn es etwa darum geht, laufende Prozesse durch innovative Komponenten zu optimieren und dadurch die Effizienz eines Prozesses zu steigern. Beispiel: Für die MIBA Frictec GmbH im Bezirk Gmunden entwickelte das LCM eine Druckhalte-Einheit für Sinterpressen. Die MIBA Frictec stellt mit diesen Pressen Reiblamellen für die Automobilindustrie her. Dabei werden hitzefeste und langlebige Carbon-Reibbeläge unter hohem Druck auf Stahllamellen verpresst und ausgehärtet. „Üblicherweise sind diese Pressen hydraulisch angetrieben“, weiß Johann Hoffelner. „Bei großen Hydraulikaggregaten kommt es beim Pressen durch das wiederholte Zusammenfahren und das lange Halten des Drucks zu großen Energieverlusten. Bei unserer Lösung baut die Hydraulikpresse den Grunddruck auf, der im Anschluss von einer kleinen, effizienten digitalen Einheit übernommen und gehalten wird.“ Das Unternehmen konnte durch das LCM-Design der Druckhaltepressen nicht nur Energie und Kosten und damit verbunden CO₂-Emissionen einsparen, auch der Verschleiß der Pressanlagen ist deutlich gesunken, und die Produktion ist mit viel weniger Lärm verbunden.

Detail der Druckhaltepresse, die das LCM für MIBA Frictec entwickelt hat. Foto: © LCM

Wissenschaftliche Lösungen für die Praxis finden

Für die Lösungen, die das LCM findet, ist es wesentlich, dass die praxisbezogene Forschung im COMET K2-Zentrum die Basis für die anwendungsorientierte Entwicklung legt. So wurde etwa die Lösung für ein Problem, mit dem sich die STIWA Automation GmbH an das LCM gewendet hat, im Rahmen einer Dissertation im K2-Zentrum gefunden. „Die Firma ist zu uns gekommen und hat gesagt: ‚Wenn wir bei unserem Rüttelförderer eine Betriebsfrequenz einstellen, messen wir zwei Geschwindigkeiten, mit denen sich die Teile bewegen. Es gibt also Teile, die schnell, und Teile, die langsamer bewegt werden – und wir wissen nicht warum‘“, erzählt Johann Hoffelner. Im Rahmen einer Dissertation wurde ein digitales Abbild der Anlage erstellt und mit einer Multiphysics-Simulation durchgeführt. Hoffelner: „Dadurch haben wir herausgefunden, dass es im System mehrere Lösungen für das Transportproblem gibt. Mit welcher Geschwindigkeit ein Teil über die Rüttelplatte geht, wird von der Anfangssituation, den Randbedingungen, bestimmt. Es ist also ausschlaggebend, wie ein Teil auf die Platte gelegt oder geschüttet wird.“ – Durch die Erkenntnisse aus der Dissertation, kann STIWA Automation den Rüttelförderer nun bereits in der Entwicklung mittels Simulation optimieren. Hoffelner: „Das ist ein Prozess, der läuft 24/7. Durch die Einarbeitung unserer Erkenntnisse und Lösungen ist es möglich, die Anlage mit deutlich höherer Effizienz zu betreiben.“

Eine Dissertation am LCM ging den Ursachen unterschiedlicher Geschwindigkeiten am Rüttelförderer auf den Grund. Screenshot: LCM

Brücke zwischen Wissenschaft und Anwendung

Für den wissenschaftlichen Leiter des LCM liegt ein Schlüssel zum Erfolg des Linzer Mechatronik-Kompetenzzentrums im langjährigen Know-how, das sich die Mitarbeiter aufgebaut haben und das im LCM mit jedem Projekt vertieft wird. „Ich muss sowohl die Sprache der Industrie als auch jene der Wissenschaft sprechen, damit ich die neuen Technologien verstehe und diese in industrielle Prozesse integrieren kann. Und genau dieses Bindeglied sind wir. Wir sind eine Brücke, die die Kluft zwischen akademischen Ergebnissen und industrielle Anwendungen schließt. Wir schließen sie durch anwendungsorientierte Forschung im COMET-Programm. Und wir schließen sie durch Projekte mit der Industrie, wo wir die Forschungsergebnisse wirklich in die Praxis bringen.“