Supraleiter sind Materialien, die unterhalb einer bestimmten Temperatur das Feld eines Permanentmagneten in einem definierten Abstand „einfrieren“ können und ihn so schweben lassen. Der so entstehende Luftspalt bleibt in jeder Raumlage stabil. Auf diese Weise lassen sich ferromagnetische Objekte ganz ohne Regelungstechnik berührungslos lagern und mit wenig Energieaufwand bewegen. „Es gibt zwar bereits verschiedene Lösungen, um Objekte berührungslos zu lagern und zu führen. Aber nur mit Supraleitung gelingt es, gleichzeitig eine räumliche Rotation um 360° in beliebige Richtungen durchzuführen – und das ohne aufwendige Regelungstechnik“, erklärt Georg Berner, Leiter Strategische Unternehmensentwicklung Konzern-Holding bei Festo.
Neben klassischen Automatisierungsfeldern wie dem schwebenden energiearmen Transport von Werkstücken in einer Fertigung kann Automatisierung mit Supraleitern in Bereiche vordringen, die bislang als nicht oder nur sehr schwer automatisierbar galten. So ist beispielsweise eine Handhabung von Objekten durch „Wände hindurch“ möglich. Da das Objekt schwebt, lässt es sich über auf- und zugehende Türen durch abgeschottete Bereiche ohne Unterbrechung durchtransportieren. Hier kann dann beispielsweise ein Lackierung oder spezielle Behandlung mit Gasen erfolgen. Die Beförderung des Objektes erfolgt durch die Supraleitertechnologie, die sich außerhalb des abgeschotteten Bereiches befindet.
SupraCarrier - Lagern und Bewegen auf schwebenden Walzen
Festos Zukunftskonzept SupraCarrier befasst sich mit dem Bewegen von nicht ferromagnetischen Objekten. Bei SupraCarrier sind auf einer elektrischen Achse zwei Kryostate mit Supraleitern montiert, über denen jeweils zwei magnetische Transportwalzen schweben. Auf den Walzen liegt ein flacher Werkstückträger. Mit der Achse werden die Supraleiterelemente in horizontaler Richtung verfahren. Zwischen ihnen und den schwebenden Walzen befindet sich eine Abdeckung mit Öffnungen, durch die die Walzen durch Absenken der Kryostate verschwinden; der Werkstückträger liegt dann auf der Abdeckung auf.
Mit solchen schwebenden Transportwalzen können flache und eben nicht ferromagnetische Produkte in beliebiger Größe bewegt werden. Die Transporteinheit ist frei von Schmierstoffen und sehr einfach zu reinigen – die Abdeckung schützt die Automatisierungsmodule vor Verschmutzungen, die passiven Walzen können leicht entfernt und getrennt von der Anlage mit Chemikalien oder Hitze gereinigt werden. Dazu kommen weitere positive Eigenschaften der Supraleiter-Technologie: Die Applikation ist nahezu wartungsfrei, sehr robust, arbeitet lautlos und der Luftspalt wirkt isolierend.
SupraCycle - berührungslose Übergabe von Objekten
Das Konzept SupraCycle zeigt die aktive Übergabe eines schwebenden Permanentmagneten von einem Supraleiter-Automatisierungsmodul zu einem anderen. Auf einer Grundplatte wurden drei um 360° drehbare Kryostate mit Supraleitern verbaut. Zwei Magnete werden jeweils mit einem Schwebeabstand von einigen Millimetern zu den Supraleitern eingefroren und anschließend reihum von einem Kryostat auf den nächsten übergeben. Eine mögliche Anwendung, die sich aus dem SupraCycle ableiten lässt, ist die berührungslose Übergabe des Objektträgers zwischen zwei Systemen. Damit lassen sich beliebig lange Prozessketten realisieren.
Pilotprojekte als nächster Schritt
Nach mehreren Jahren intensiver Forschungsarbeit untersucht Festo nun konkret mit Partnern und Kunden deren Anwendungsideen. „Wir zeigen mittlerweile nicht mehr nur beeindruckende Schwebeeffekte und die Möglichkeiten der Supraleiter-Technologie, sondern diskutieren aktiv mit der Automatisierungsbranche über ihre Potentiale. Derzeit arbeiten wir daran, erste Pilotprojekte auf den Weg bringen“, sagt Georg Berner.
