Leistungsstarke Antriebe müssen heute immer kompakter, robuster und effizienter sein und Entwickler stehen unter dem Druck, maximale Performance in minimale Gehäuse zu integrieren. Ein führender Hersteller von Akku-Handgeräten stand genau vor dieser Herausforderung. Sein Produkt war an sich solide, doch es gab einen Schwachpunkt. Der Kugelgewindetrieb eines anderen Anbieters hatte über Jahre hinweg gute Dienste geleistet, doch mit den steigenden Anforderungen geriet er an seine Grenzen:
- Sinkender Wirkungsgrad – kleine Reibungsverluste addierten sich zu einem spürbaren Leistungsverlust.
- Zunehmender Verschleiß – ungleichmäßige Lastverteilung führte zu Materialermüdung und verkürzte die Lebensdauer drastisch.
- Steigende Ausfallraten – Reklamationen häuften sich, der Wartungsaufwand stieg, und Garantiefälle wurden zu einer wirtschaftlichen Belastung.
Jede Reklamation kostete Zeit, Geld und Vertrauen – ein Problem, das in der Produktion nicht ignoriert werden konnte.
Doch die Herausforderung hatte eine weitere Dimension. Mehr Leistung war nötig, aber der begrenzte Bauraum liess keine grösseren Komponenten zu. Eine stärkere Standardlösung hätte das Problem nicht gelöst. Eine größere Bauform passte nicht ins Design. Ein Systemwechsel hätte bedeutet, dass viele Komponenten neu entwickelt werden müssten – mit immensen Kosten und Verzögerungen. Der Markt ließ das nicht zu. Es musste eine Lösung her, die maximale Performance aus exakt dem vorhandenen Bauraum holt. Der Hersteller brauchte eine echte Optimierung – ohne das Gerät neu entwickeln zu müssen.
Was ist eine Kugelumlaufspindel?
Eine Kugelumlaufspindel, oft synonym mit Kugelgewindetrieb verwendet, ist ein zentrales Bauteil für die präzise Umsetzung von Dreh- in Linearbewegung. Sie nutzt umlaufende Kugeln zwischen Spindel und Mutter, um eine besonders effiziente Kraftübertragung mit minimalem Reibungsverlust zu ermöglichen.
Im Vergleich zu Trapezgewindespindeln bietet die Kugelumlaufspindel einen deutlich höheren Wirkungsgrad, eine längere Lebensdauer und eine hohe Positioniergenauigkeit – wesentliche Faktoren für leistungsfähige Antriebssysteme. Doch in diesem Fall zeigte sich, dass eine Standardlösung nicht ausreichte, um die geforderte Performance zu erreichen.
Problemanalyse des bestehenden Triebs
In solchen Fällen ist detailgenaue Ingenieurskunst gefragt. Unsere Entwickler analysierten die mechanische Belastung, die Laufbahnen und den Energieverlust der bisherigen Lösung. Schnell war klar: Das Problem lag nicht in der Leistungsfähigkeit der Kugelumlaufspindel an sich – sondern in der Art, wie er unter diesen spezifischen Bedingungen arbeitete.
Die bestehenden Defizite:
- Die Geometrie der Laufbahn war nicht optimal. Dadurch wurden Kräfte ungleichmäßig verteilt, was punktuellen Verschleiß verursachte.
- Der Wirkungsgrad war durch Reibungsverluste limitiert. Kleine Verluste pro Umdrehung führten auf Dauer zu einem signifikanten Energieverlust.
- Die Belastungsspitzen verkürzten die Lebensdauer. Der Kugelumlauf war nicht ideal an das dynamische Lastprofil angepasst, was die Komponenten unnötig beanspruchte.
Unsere Entwickler erkannten: Es ging nicht darum, einfach einen leistungsstärkeren Kugelgewindetrieb einzusetzen – sondern darum, die Geometrie so auf den Anwendungsfall anzupassen, dass die vorhandene Bauform effizienter genutzt werden konnte.
Die Innovation: Mehr Leistung durch Detailarbeit
Das bedeutete: umdenken. Ziel war es, die Belastungen gleichmäßiger zu verteilen um Verschleissspitzen zu eliminieren, Reibungseffekte zu minimieren und den Wirkungsgrad zu maximieren. Durch gezielte Anpassungen an den Details konnte die Spindel mehr Leistung übertragen, ohne dass sich die äußeren Dimensionen änderten. Gleichzeitig reduzierte sich die Materialbelastung, wodurch die Lebensdauer signifikant verlängert wurde.
Das Resultat? Doppelte Leistung, dreifache Lebensdauer und erhöhte Laufruhe – in exakt demselben Bauraum. Mit dieser Lösung konnte das Handgerät nicht nur leistungsstärker arbeiten, sondern auch seine Wartungsintervalle deutlich verlängern. Der Kunde sparte langfristig Kosten, während seine Endkunden ein robusteres, zuverlässigeres Produkt erhielten.
Grenzen klassischer Antriebstechnik verschieben – Live auf der HMI
Diese gezielte Weiterentwicklung zeigt: Wer an den Grenzen klassischer Kugelgewindetechnik arbeitet, braucht keinen stärkeren Standard – sondern eine durchdachte, maßgeschneiderte Lösung.
Wie sich bestehende Kugelgewindetechnik durch maßgeschneiderte Optimierungen auf ein neues Level heben lässt, präsentieren wir in unserer Masterclass auf der Hannover Messe. Die Plätze sind begrenzt.
