Innováció

ranke innováció

 

A pehelysúlyú csapágyak titkai

Könnyűsúlyú terméktervezés - végletekig vitt 3D nyomtatási technológia  

A németországi Aalenben székhellyel működő Franke GmbH olyan drótcsapágyakat fejleszt és gyárt, amelyek a szokásos "tömör csapágyak" könnyebb alternatívái lehetnek. A Franke csapágy specialistái a CADFEM és a Rosswag szimulációs szakértőivel együttműködve nemrég a technológia korlátait feszegették azzal, hogy 3D nyomtatási megoldásokkal súlyoptimalizált csapágyat tervezték meg a repülőgépiparnak. Terméktervezése során a Franke egy ideje mát 3D-nyomtatott alumínium testekre is támaszkodik, mivel ez a gyártási módszer lehetővé teszi az anyag megtakarítást a szilárdság elvesztése nélkül.
Ilyen könnyített csapágyakat használnak például a  repülőgépeken a telefon és az internet műhold antennáinak mozgatására. A csapágyaknak a lehető legkönnyebbnek kell lenniük, hiszen például egy kereskedelmi repülőgépen megspórolt egy kilogramm tömeg évente körülbelül 2000 dollár üzemanyagköltséget takarít meg – és mellesleg ennek megfelelően nagy mennyiségű CO2 kibocsátást is. Azért, hogy a jövőben a Franke minél kisebb súlyú csapágyakkal lással el a repülőgépipart, két partnert is bevont egy projektjébe: egyikük a Rosswag Engineering, a fém 3D-nyomtatás szakértője, másikuk a CADFEM, a numerikus szimuláció specialistája.

A Franke csapágy 3 alumínium alkatrészét (egy külső gyűrű és egy kétrészes belső gyűrű) eddig hagyományos módon CNC-módszerrel állították elő, de az additív gyártással a tömör szerkezetet rácsszerkezetre cserélték anyagmegtakarítás céljából. A CADFEM által végzett topológiai optimalizálási tesztek során feltárták és eltávolították azokat a területeket, amelyek nem játszanak szerepet a stabilitásban, majd ugyanezen részeket rácsszerkezettel töltötték ki, mert ez nagyon kis tömegnél nagyobb merevséget eredményez, valamint ezek a rácsos szerkezetek további stabilitást is biztosítanak az üregeknek. A topológia optimalizálásával a 3D-nyomtatott csapágytest tömege további 16%-kal csökkenthető a hagyományosan gyártott, már korábban is nagymértékben optimalizált modellekhez képest, ami nagyon jó eredmény!
A Rosswag projektmérnökei a nyomtatási folyamat szimulációjában vettek részt: kidolgozták a legoptimálisabb nyomásparamétereket, a lézer sebességét és expozíciós ideje, de az alkatrész térbeli tájolását is. A kész nyomtatott csapágytesteket ezután a Franke-be szállították, ahol viszont feldolgozták és kiegészítették a csapágyalkatrészekkel - huzalgyűrűkkel, gördülőelemekkel és házzal. 

"Meg tudtuk mutatni, hogy az Ansys Additive Series szoftverrel olyan valósághűen tudjuk szimulálni és optimalizálni a gyártási folyamatot, hogy a nyomtatási folyamat problémamentesen zajlott le. A 16 százalékos súlymegtakarítás pedig egy már optimalizált komponensen jól szemlélteti, hogy mit érünk el a topológia optimalizálásával és a 3D nyomtatás szabadságával.” Florian Hollaus, CADFEM Austria

A Franke csapágyspecialistáiból, a Rosswag 3D nyomtatási és fémanyagok terén szerzett tapasztalataiból, valamint a CADFEM szimulációs szakértőiből olyan hatékonyan dolgozó csapat állt össze, mely mindenkit lenyűgözött.  Nagyszerű eredményt értek el, elfogadható  mennyiségű erőfeszítéssel a projekt során szerzett tapasztalatokat minden bizonnyal a további gyakorlatban is kamatoztatni fogják.

Segíthetünk Önnek is pehelysúlyú csapágyakat tervezni ipari megoldásaihoz? Kérje szakértőnk segítségét és tanácsait!

 

A jövőnk autói

Cégünk támogatja az innovatív találmányokat és az azokat megvalósító csapatokat, így például a Paradicsom Csapatot is, amely 2010 ősze óta tevékenykedik a Műegyetemen. Ők a 2015-ös Shell Eco Marathon-on szeretnének indulni. A csapat az Urban Concept kategóriát célozza meg, melyben energiahatékony egyszemélyes városi kisautó tervezése és megépítése a feladat.

Egy elektromos agymotor tervezése nem kis feladat, de itt egy olyan prototípusról van szó, ahol a már néhány helyen alkalmazott megoldásokon felül is rengeteg újítást hajtottak végre.

Az egyedi konstrukció esetükben egy olyan kerékagymotor, mely nem rendelkezik sem küllőkkel, sem kerékaggyal. De hogy a motor ne csak egy próbapadon forgó különlegesség legyen, egy autót is terveznek köré. A győri ALTrace elnevezésű versenyen a tanulmányautó kategória első helyét szerezték meg. 2014-ben az Ipar Napja különdíjat nyerte el a Franke ezzel az egyedi kerékkel.

Az újszerű megközelítés újszerű megoldásokat követel, ezért például a bevett szokásokkal szöges ellentétben áll a gumi szerelése is. Ugyanis a szokásosan a felni közepében futó, a gumi felhelyezését segítő mélyedés nagymértékben redukálná a motor teljesítményét, mivel a forgórész állandó mágnesei kisebb átmérőre kerülnének, amivel csökkenne az adott mágneses erő miatt ébredő nyomaték. Ezért a szokványos szerelőárkos megoldás helyett oldalról szerelhetőséggel oldották meg az abroncs felhelyezésének problémáját.

A motor meghajtását tekintve szinte teljes mértékben a BLDC motorok közé sorolható. Ezeket többnyire még csak számítógép ventillátorokban, vagy modellmotorokban alkalmazzák. Itt 45 darab (3 fázisba kötött) tekerccsel, és 42 mágnessel rendelkezik. A forgó részen található ritkaföldfém (neodímium) mágnesek a magas üzemi hőmérséklet miatt a szokásos N sorozat helyett a H sorozatból lettek kiválasztva, aminek Curie pontja a 80 °C helyett 100 °C-on van. Ez azt jelenti, hogy ha a motorban uralkodó hőmérséklet meghaladná a 100 °C-ot, az azonnal le is állna, hisz a mágnesek elvesztenék erejüket. Az elektromágneses terek modellezése az online Emetor, és a jobban ismert FEMM szoftverekkel zajlott. Ezek optimalizációja során elméletileg sikerülhet elérni a motor statikus, 20 A-rel táplált üzeme során a 97 %-os hatásfokot.

A motor egy másik unikuma a csapágyazása, melyet egyedileg gyártott, 0,3 kg tömegű drótcsapágyakkal fogunk megoldani. Az erős mágneses tér miatt szükségessé vált, hogy a csapágygolyók anyaga ne a hagyományos nagykeménységű acél, hanem a mágnesesen szigetelő kerámia legyen. A különleges csapágyakat a német székhelyű Franke cég biztosítja számunkra, akik kifejezetten a hasonló típusú csapágyak gyártásával és szerelésével foglalkozik.

Ahogy a karosszériának, az egész járműnek is van egy felsőbb célja a versenyen kívül. Ez pedig annak szemléltetése, hogy mi magyarok továbbra is képesek vagyunk olyan konstrukciók megálmodására és legyártására, melyek akár forradalmi változásokat is eredményezhetnek, esetünkben az autóiparban. Bemutatjuk a világnak, hogy a sci-fikben látható járművek hazánkban már megvalósulni látszanak.

 

Fókuszban: az energiatakarékos Franke könnyű csapágyak

A Siemens AG megnevezte a 2010-es üzleti évben világszerte legjobb beszállítóit. A “Globális Hozzáadott Érték” kategóriában az Aaleni székhelyű Franke GmbH-t jelölte meg győztesként.

A Franke győzelmét egy, computer tomográfoknál használt fő csapágy gyártásának egy helyi, kínai partnerhez történő sikeres áthelyezésének köszönheti – mely nyilvánvaló előrelépést jelent a shanghai-I Siemens gyár szerződött beszállítói körét illetően.

“A Siemens az innováció és a fenntarthatóság képviselője – szállítóink kiemelkedő teljesítménye e kategóriákban különösen fontos számunkra”, nyilatkozta Barbara Klux, a Siemens AG igazgatósági tagja, valamint a globális beszerzési vezetője.

Cégünk azonban további sikerekről is beszámolhat. A munkavállalók széleskörű továbbképzése a csökkentett munkaidő mellett, illetve az egyes ágazatok különféle átszervezése már kifizetődni látszik. A gyártási területek modernizációja nagyobb átfolyási teljesítményű és energiahatékonyságú új berendezések bevezetésével zajlik. A termelékenység növekedése mellett, a lehető leghatékonyabban vagyunk képesek az energia és erőforrásaink felhasználására.

Könnyű csapágyak használatával Ön is hozzájárulhat az energiatakarékosséghoz. Ügyfélmagazinunk jelenlegi kiadását is e témának szenteltük. Megkezdtük a felkészülést Ügyfeleink jövőbeli minőségi-, szállítási idő- és megbízhatósági igényeinek kielégítésére. Mindent egybevetve cégünk jól felkészült az újból fellendülő gazdaságra.

Tisztelettel,
Daniel Groz                        Sascha Eberhard
Ügyvezető igazgató       Ügyvezető igazgató

 

E-városi közlekedés – Innovációs E-roller és bicikli Franke csapággyal

A Franke Bearings Kft. támogatja a mobilitást!

2 új, innovatív és stílusos E-városi közlekedési eszköz megalkotásában vett részt a Franke, ugyanis a FLYNN E-roller és az új E-Cyclopic összecsukható bicikli a Franke csapágyak felhasználásával lépnek piacra!

 

E-Cyclopic összecsukható eletromos bicikli Angliából

Ez a következő generációs közlekedési eszköz szokatlan, ámde nagyon praktikus design elemekkel rendelkezik: egy nagy első és egy kisebb hátsó kerékből áll,agy nélkül. Ennek a megoldásnak köszönhetően a kerekeket 5 másodpercen belül egymásba lehet hajtani!

A „Cyclopic“ bicikli fejlesztői együtt dolgoztak a Franke Bearings Kft. brit képviseletével és Alan Rallings, a Cyclopic ügyvezető igazgatója így nyilatkozott a közös munkáról: „ A Franke csapat lelkesedése és technológiai támogatása motivált és inspirált bennünket. Ügyfeleinket biztosíthatjuk arról, hogy a piacon a legmagasabb minőségű és legfejlettebb csapágyak kerülnek felhasználásra a dizájn középpontjában.“ Az E-Cyclopic-ról bővebben: www.cyclopic.co.uk

 

FLYNN E-Scooter a BrakeForce One-tól

Az innovatív, agy nélküli kerékkel ellátott elektromos roller, mely már tervezési díjat is nyert, szintén a Franke „wire-race” csapágyakkal működik. A projekt nemcsak technikai szempontból volt kihívás, hanem az új gyártási és forgalmazási folyamatok felépítése miatt is. Az értékesítési, fejlesztési és logisztikai csapat közös feladata volt, hogy a cég a megfelelő mennyiségben tudja előállítani és időben leszállítani a Franke „wire-race” csapágyakat. 2019-ben 20.000 csapágy elem készlet kerül kiszállításra, ám a cél a 100.000 értékesített készlet!

A futópályákat Aalenben, gyártják, Kínában kerül legyártásra a kosár, a Franke által megadott előírások szerint, továbbá szintén Kínában kerülnek összeszerelésre a csapágyak,.

Az E-scooter megismerhető az alábbi linken:www.go-flynn.com

 

A Franke Direkt Drive csapágya, hatalmas közvetlen nyomaték

Melyek a legfontosabb előnyök az LTD Direkt hajtás során:
- Testreszabott Franke-nyomaték
- Központi agy nélküli kivitel, hatalmas beépítési szabadság
- Kompakt kialakítás
- Szabadon választható alkatrészek
- 4 standard méret a raktárból

Elsődlegesen megcélzott iparágak:
- Orvosi technológia
- Autóipar
- Navigációs / antennarendszerek
- Összeszerelés / egyedi gépépítés
- Automatizálás

 

Karbon csapágyegységek 

A Franke drótcsapágyak különlegességei

Anyag / Material	csapágy házak CFK/housing parts CFK (Karbon), vezető gyűrű/race rings 54SiCr6, golyók/balls 100Cr6, kosár/cage PA12
Hőmérséklet / Temperature	-50°C bis/up to +100°C
Kerületi sebesség / Circumferential speed	20 m/s
Kenés / Lubrication	Klüber ISOFLEX TOPAS NCA52

A drótcsapágyakat bármilyen méretben lehet tervezni a megrendelők igényei szerint. A teherbírás, a merevség és a beállítás épp úgy variálható, mint a magasság, szélesség vagy a furatkiosztás a csapágyon.

A négy darab acél vezetőgyűrű köszörült vezető drótokkal vannak felszerelve – pontosan a golyó átmérőhöz formálva. A golyók könnyedén gördülnek ezen a négy vezető drót gyűrűn.

A Franke csapágyegységek laminált karbon szálból (CFRP) készült csapá- gyházakkal (gyűrű) a legkönnyebb csapágyegységek, melyeket Franke technológiával beépítésre készen szállítunk.

Jellemzők:

A Franke csapágyegységek karbon csapágyházzal (gyűrű) kiválóan alkalmaz- ható ultra könnyű konstrukciókhoz a gépészet és az gépjárműipar területén.

A beépített drót csapágyat úgy tervezték, mint egy két soros önbeálló golyós csapágy, minden irányból felveszi a terhelést. 

Autóipar 

Agy nélküli kerék, Karbon csapágyház, Beépített hajtási rendszer

A kihívás: az ultra könnyű súlyú karbon csapágy

A CFRP fajsúlya mindössze az alumínium 50%-a. A karbon szál felhasz- nálási lehetőségei végtelenek, népszerűségének másik oka a könnyű súlya mellett a CFRP merevsége.

A csapágy gyűrűk tervezése és elrendezése 3D CAD modell programmal készült. A szemcse szerkezetet szintén így tervezték annak érdekében, hogy a terhelés csak a csapágyra nehezedjen feszültség és nyomás alatt egyaránt.

Minden összetevő rendkívül vékony. A csapágy egység belső gyűrűje szétszedhető, míg a külső egy darabból áll. A csapágy beállítása alátétekkel történik. A karbon ház biztosítja a csatlakozást a kapcsolódó szerkezettel, kötőelemekkel, melyek alumíniumból készültek. Ez a
megoldása a csatlakozó elemek biztonságos kötésének,
amely ugyanakkor nem roncsolja a karbon szerkezetet.

A terhelési mutatók megfelelnek az alumíniumból készült azonos típusú csapágyakéval. A merevség némileg alac- sonyabb radiális irányba, ugyanakkor az axiális teherbírás némileg nagyobb az alumínium csapágyakéhoz képest.

 

Kis tömegű csapágyszerelvények 3D nyomtatásban nagy teherbírással és könnyű súllyal kombinálva

A 3D nyomtatás új lehetőségeket nyit a tervezésben!

 

Alumínium, műanyag, karbon – a kis tömegű csapágy szerelvények beépített drót csapággyal már sikeresen teljesítettek számos különböző anyag kombinációjában. Áttértünk az alternatív gyártási folyamatra a csapágyház alkatrészeinek gyártásánál. A lézer szinterelt(3D nyomtatott )alumínium gyűrűk jelenleg a legkorszerűbbek. Ez az eljárás lehetővé teszi, hogy létre hozzunk egyfajta méhsejtszerű, lyuggatott struktúrát a csapágyház alkatrészeinek anyagában, ezáltal az anyag egyszerre könnyű és merev lesz. 

Jelenleg egy csapágyegység prototípusát teszteljük. Végül a széleskörű teszt fogja mutatni, hogyan szerepel a nyomtatott könnyűsúlyú csapágy a terhelés és precízió szempontjából, amikor összehasonlítjuk a hagyományosan gyártott alumínium csapágyakkal.

 

Az Egyedi Darabtól a Nagy Sorozatokig

A rugalmas gyártási metodológiának köszönhetően bármilyen kiszerelés lehetséges

A Franke olyan réspiaci szállítónak tartja magát, mely hozzáadott hasznot biztosít felhasználóinak olyan ügyfélspecifikus komponensek segítségével, melyeket máshol nem kaphatnak meg. A jól tervezett gyártási módszereknek köszönhetően egyedi darabok és nagy sorozatok legyártására egyaránt képesek vagyunk.

Ügyfeleink az orvosi technológia, a gépgyártás, a textilipar és számos más területen működnek. A Franke Gördülőcsapágyak világszerte piacvezetők, kiváltképp a computer tomográfiában és a körkötőgépeknél történő felhasználásban.
Egyre több az alkalmazási lehetőség a szolártechnológiában is. A Franke Gördülőcsapágyak fejlesztési és felhasználási lehetőségeinek köre még közel sincs kimerítve. A könnyű kivitel és a csökkentett energiafelhasználás egyre jelentősebb szempont az apadó nyersanyag- és energiaforrások idejében.

A Franke számtalan extrát kínál:

• Multifunkciós, kompakt csapágytípusok
• A technológiai csapat támogatása
• Energiatakarékosság a könnyű kivitelnek köszönhetően
• Minőségirányítási és telepítési támogatás
• Rövid szállítási idő

Érjük el együtt a legjobbat!
A fejlesztési partnerség mindkét félnek előnyöket biztosít

Ami kínálunk:

• Helyszíni tanácsadás
• Az aktuális állapot elemzése
• Alternatívák kidolgozása
• Felhasználási optimalizáció
• Komponens-legyártás
• Műszaki workshopok

Minden egyes ügyfél egyedi igényekkel rendelkezik, mindennemű mozgás megvalósításának megvan a maga sajátossága. A több, mint 60 éves csapágygyártási tapasztalatunknak köszönhetően partnerként állunk rendelkezésére új, innovative megoldások létrehozásában.

A Franke csapágyak új kivitelezési lehetőségeket kínálnak a tervezőmérnököknek, és nagy szabadságot a külső gyűrűk anyágának és formájának megválasztásában. Az olyan anyagok, mint például az acél, az alumínium, a korrózióálló acél, a kerámia, a Teflon, a műanyag vagy a bronz alkalmazás-specifikus alapon kombinálhatóak, mely lehetővé teszi a jövőbeni igények kielégítését a környézetvédelemre való tekintettel, illetve tisztaszobai és élelmiszeripari alkalmazhatósággal egyetemben.

Termékeinket műszakilag az egyedi megvalósításhoz igazítjuk, az ügyfeleinkkel való szoros együttműködés során. A koncepciótól a prototípus megvalósításán keresztül a széleskörű tesztelési fázisig egyedi megoldásokat fejlesztünk, melyeket olykor a speciálisan házon belül fejlesztett gépek segítségével gyártunk le.