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Die Kraft der kleinen Schritte
Wie hochpräzise Antriebstechnik unterschiedlichste Herausforderungen meistert
Ein Supersportwagen auf der Straße. Ein Forschungsinstrument auf dem Mars. Ein Mikroskop im Operationssaal. Drei Einsatzorte, die kaum weiter voneinander entfernt sein könnten. Drei Anwendungen mit unterschiedlichen Aufgaben, Anforderungen und Zielsetzungen. Auf den ersten Blick scheinen sie nichts gemeinsam zu haben, auf den zweiten Blick zeigt sich: Die Technik steckt im Detail, und zwar als Antriebslösung von FAULHABER.
Ob Automotive, Raumfahrt oder Optik in Medizintechnik, diese drei Beispiele zeigen, wie dieselbe Technologie ganz unterschiedliche Missionen und Bewegungen möglich macht. Denn hinter den verschiedenen Anwendungen verbergen sich bemerkenswert ähnliche technische Herausforderungen. In allen drei Fällen müssen Bewegungen hochpräzise ausgeführt, Positionen exakt angefahren und kleinste Veränderungen zuverlässig kontrolliert werden. Gleichzeitig steht nur wenig Bauraum zur Verfügung, sodass die eingesetzte Antriebstechnik maximale Leistung bei minimalen Abmessungen liefern muss.
Der Luxus der Mechanik im digitalen Zeitalter
Im Bugatti Tourbillon trifft modernste Fahrzeugtechnik auf traditionelle Uhrmacherkunst. Statt eines rein digitalen Cockpits setzt der Sportwagen auf ein analoges Anzeigedisplay mit einem echten Schweizer Uhrwerk. Hier wird auf den ersten Blick deutlich, dass nicht nur Informationen angezeigt, sondern Technik inszeniert wird. Hinter der außergewöhnlichen Anzeige verbirgt sich eine anspruchsvolle technische Herausforderung, denn relevante Fahrzeugdaten wie Geschwindigkeit, Drehzahl, Tankfüllstand oder Batteriestatus werden von elektronischen Sensoren erfasst und vom Bordcomputer verarbeitet. Damit diese digitalen Informationen auf einer mechanischen Anzeige mit klassischen Zeigern erscheinen können, ist eine präzise Verbindung zwischen Elektronik und Mechanik erforderlich.
Genau hier kommen die Schrittmotoren von FAULHABER ins Spiel. Sie fungieren als „Übersetzer“ zwischen digitalem Signal und mechanischer Bewegung, indem sie elektronische Steuerimpulse unmittelbar in exakt definierte Motorschritte umsetzen. So bewegen sie die Zeiger mit höchster Präzision und sorgen dafür, dass die Instrumente jederzeit die korrekten Werte anzeigen. Besonders bemerkenswert dabei: Trotz des äußerst begrenzten Bauraums haben insgesamt acht Antriebe in der filigranen Anzeigeeinheit Platz gefunden. Zum Einsatz kommen die FAULHABER Schrittmotoren AM0820 und AM1020 mit lediglich acht beziehungsweise zehn Millimetern Durchmesser. Sie sorgen dafür, dass digitale Fahrzeugdaten und feinste Mechanik zu einem außergewöhnlichen Fahrerlebnis verschmelzen.
Nahaufnahme der mechanischen Anzeige hinter dem Lenkrad des Bugatti Tourbillon mit Blick auf die drei mechanischen Armaturenbrettsatelliten.
Kleinste Schritte auf dem roten Planeten
Vom Luxusfahrzeug auf der Erde führt die nächste Mission mehrere Millionen Kilometer weiter: zum Mars. Dort kommt ein hochsensibles Seismometer zum Einsatz, das selbst feinste Erschütterungen des Planeten registrieren und wissenschaftlich auswerten kann. Die Anforderungen an die eingesetzte Technik sind enorm. Schließlich muss das Instrument unter Bedingungen arbeiten, die sich nicht warten, reparieren oder nachjustieren lassen.Eine zentrale Herausforderung ergibt sich aus den starken jahreszeitlichen Temperaturschwankungen auf dem Roten Planeten. Durch die unterschiedlichen Temperaturen verändern sich die Eigenschaften von Werkstoffen, was unter anderem die Vorspannung empfindlicher Federmechanismen beeinflusst. Für die hohe Messgenauigkeit des Seismometers ist daher ein präziser thermischer Ausgleich unverzichtbar.
Schrittmotoren für Raumfahrt InSight SEIS Sodern Seismometer
Dafür sind Schrittmotoren von FAULHABER verbaut. Insgesamt sechs Schrittmotoren mit Planetengetrieben erfüllen zwei entscheidende Funktionen: Sie sorgen für die exakte Balance der Messmechanik und gleichen temperaturbedingte Spannungskräfte im System aus. Drei Schrittmotoren des Typs AM0820 sind hierfür direkt im Inneren der Vakuumkammer des Seismometers integriert. Dort kompensieren sie selbst kleinste Veränderungen des Federmechanismus und tragen wesentlich zur außergewöhnlichen Feinfühligkeit des Instruments bei. Kombiniert werden die nur acht Millimeter durchmessenden Motoren mit Planetengetrieben der Serie 08/1, die für den Einsatz auf dem Mars speziell angepasst wurden. So entsteht eine Antriebslösung, die selbst unter den extremen Umweltbedingungen des Roten Planeten zuverlässig arbeitet und einen wichtigen Beitrag zur Erforschung unseres Nachbarplaneten leistet.
Präzision für den Blick auf das Wesentliche
Ob in der Neurochirurgie, Gefäßchirurgie oder bei der Untersuchung feinster Mikrostrukturen: In der Medizin ist der Blick auf kleinste Details enorm wichtig. Dafür kommen moderne Operationsmikroskope zum Einsatz, die ähnlich wie eine Brille direkt am Kopf getragen werden. Sie ermöglichen eine natürliche Arbeitsweise und bieten gleichzeitig eine hochpräzise Vergrößerung genau dort, wo sie benötigt wird. Möglich wird dies durch zwei unabhängige optische Systeme, die für jedes Auge ein eigenes Bild erzeugen und so ein kristallklares dreidimensionales Sichtfeld schaffen. Der räumliche Eindruck erleichtert die Orientierung im Operationsfeld und ermöglicht ein ermüdungsfreies Arbeiten selbst an feinsten Strukturen. Damit das Bild jederzeit optimal bleibt, müssen Zoom, Fokus und Parallaxenausgleich kontinuierlich und hochpräzise nachgeführt werden. Besonders anspruchsvoll ist dabei die automatische Scharfstellung: Da sich das Mikroskop zusammen mit dem Kopf des Operateurs bewegt, muss die Fokuseinstellung permanent angepasst werden.
Diese Aufgaben übernehmen Kleinstschrittmotoren von FAULHABER. Für die Fokusverstellung kommt der AM1020 mit einem Durchmesser von lediglich zehn Millimetern zum Einsatz, während der nur acht Millimeter große AM0820 die Zoomfunktion steuert. Die kompakten Antriebe ermöglichen eine tragbare Konstruktion und vereinfachen gleichzeitig die Umsetzung komplexer optomechanischer Funktionen. Gerade bei optischen Systemen dieser Größenordnung sind höchste Anforderungen an die Positioniergenauigkeit zu erfüllen. Fokus und Zoom müssen mit hoher Auflösung, absolut spiel- und ruckfrei verstellt werden, um ein jederzeit stabiles und gestochen scharfes Bild zu gewährleisten. Die präzise Umsetzung kleinster Bewegungen macht die Schrittmotoren von FAULHABER damit zu einer wesentlichen Komponente für moderne Operationsmikroskope und unterstützt Ärzte dabei, auch unter anspruchsvollsten Bedingungen den Überblick zu behalten.
Operationsmikroskop-Kopfset mit Schrittmotoren für die Arbeit an mikroskopischen Strukturen
FAULHABER AM: Eine Technologie, drei Missionen
Drei Anwendungen mit spezifischen Herausforderungen, bei denen die Zweiphasen-Schrittmotoren der FAULHABER Familie AM ihre Stärke ausspielen. Elektrische Impulse werden unmittelbar in exakt definierte Bewegungen umgesetzt, wodurch sich selbst kleinste Verstellwege kontrollieren lassen. Ob beim punktgenauen Ansteuern der Instrumentenzeiger im Bugatti Tourbillon, beim thermischen Ausgleich eines hochsensiblen Mars-Seismometers oder bei der spiel- und ruckfreien Verstellung von Fokus und Zoom eines Operationsmikroskops: In allen drei Anwendungen sorgt ein Schrittmotor der AM-Serie für hochgenaue Bewegungen und präzise Positionierung.
Neben ihrer Präzision überzeugen die Motoren durch ein hohes Haltemoment, eine hohe Leistungsdichte und einen zugleich geringen Stromverbrauch. Das prädestiniert sie insbesondere für Anwendungen, in denen Energieeffizienz und Zuverlässigkeit eine entscheidende Rolle spielen. Ein weiterer Vorteil liegt in ihrer Fähigkeit, Positionen auch ohne permanente Stromversorgung sicher zu halten – eine Eigenschaft, die insbesondere bei mobilen oder batteriebetriebenen Systemen von Bedeutung ist.
Ihre Vielseitigkeit verdanken die AM-Schrittmotoren zudem einer speziell auf Dynamik und Langlebigkeit ausgelegten Konstruktion. Hochwertige NdFeB-Magnete mit hoher Temperaturfestigkeit ermöglichen eine Beschleunigung auf bis zu 1200 Umdrehungen pro Minute in nur einem Schritt – und das ohne Überschwingen. Gleichzeitig sind die Motoren für den dauerhaften Einsatz unter anspruchsvollen Bedingungen ausgelegt. Dank ausgewählter Materialien und spezieller, temperatur- sowie alterungsbeständiger Schmierstoffe bewältigen sie selbst tagelangen Dauerbetrieb bei hohen Temperaturen zuverlässig und ohne Einbußen bei Wirkungsgrad oder Lebensdauer.
