Fachartikel vom 09/04/2012

Kraftvolle DC-Kleinstantriebe für Nutzfahrzeugmodelle

Die Großen als Vorbild

Detailgetreue Nutzfahrzeugmodelle finden als Simulationsfahrzeug für hochwertige Industrieprodukte zunehmend Verwendung. Voraussetzung ist dabei immer eine in Form, Funktion und technischer Ausstattung möglichst detailgenaue Nachbildung.

Vorbildgetreue Modelle in unterschiedlichster Ausführung (Bild: Scaleart)

Hochwertiger technischer Modellbau stellt besondere Anforderungen an Material und Technik. Zum einen muss die Bauform im richtigen Maßstab möglichst originalgetreu übernommen werden, zum anderen erfordert die technische Funktion aus fertigungstechnischen und physikalischen Gründen oft Kompromisse zum Beispiel bei Getrieben oder Hydraulikkomponenten. Die Firma Scaleart aus dem pfälzischen Waldsee hat sich dieser schwierigen Aufgabe gestellt und fertigt LKW, Schaufellader und andere Modelle im Maßstab 1:14,5, die dem Original nicht nur äußerlich nachempfunden sind. Um den Modellen einen realistischen Bewegungsablauf in allen Details zu ermöglichen, arbeiten die Präzisionsexperten aus der Pfalz mit dem Kleinstantriebsspezialisten Faulhaber aus Schönaich bei Stuttgart zusammen. Kompakte DC-Antriebe in verschiedenen Größen und Leistungsklassen lassen die Modelle vorbildgetreu agieren.

Originalgetreu in Form und Funktion

Kompakte Bauweise ist bei allen Komponenten gefordert, hier der Getriebeblock mit angeflanschtem Elektromotor (Bild: Scaleart)

Die Nachbauten von LKW, Anhängern, Aufliegern, Baggern und Raupen bieten Technik vom Feinsten. Bei einem Gewicht von 18 bis 20 kg sind sie bestimmt kein „Spielzeug“, sie können durchaus in Wettbewerben „ihren Mann stehen“. Dass es nicht nur um Detailtreue geht, sondern auch um Funktion, zeigt sich schon am Firmensitz: Ein Baustellen-Parcours über zwei Etagen erlaubt dem Kunden, sein Modell gleich vor Ort im „harten Betriebsalltag“ zu testen. Hier wird auch gleich deutlich, vorbildgetreue Technik ist der Schlüssel zum Erfolg. So können die voll beladenen LKW bergab die Geschwindigkeit auf steilen Rampen problemlos allein durch Motorbremse halten, wie die großen Originale. Für die Bergfahrt stehen dann je nach Modell ferngeschaltete Mehrganggetriebe, Vorgelege und sperrbare Differentialachsen zur Verfügung. Dass dabei selbst bei vergleichsweise großen Modellen mit rund 1 m Baulänge der Platz knapp wird, ist verständlich.

Die treibende Kraft der Entwicklung, Firmengründer Bernd Brand meint dazu: „Unser Credo ist, alles so originalgetreu wie möglich zu gestalten. Neben der Originalfarbe und Schriftzüge beim Lack setzen wir unter anderem auf originalgetreue Anlasser- und Motorengeräusche, funktionierende Hydraulikkomponenten beziehungsweise komplette Lichtanlagen mit Sonderfunktionen wie Blinklichtern. Das alles benötigt ein entsprechendes Bauvolumen. Bei der Antriebstechnik müssen wir daher auf jeden Millimeter achten, ohne dabei auf Leistung, gute Effizienz und leichte Regelbarkeit zu verzichten. Nur so kann das Potenzial des Modells im Einsatz auch wirklich genutzt werden. Faulhaber-Antriebe sind für uns die erste Wahl.“ Dies zeigt sich zum Beispiel beim Raupenlader: Die Ketten werden unabhängig voneinander von je einem circa 200-W-Motor angetrieben und erlauben so das Drehen auf dem Teller, das heißt auf der Stelle um die Hochachse durch gegenläufige Ketten.

Aus Spaß wird Ernst

Kompakte Elektromotoren mit angepasster Leistung von 1,4 bis über 200 W je nach geforderter Funktion „beleben“ die Modelle (Bild: Faulhaber)

So faszinierend die Modelle für Hobbyisten und Liebhaber sind, es gibt auch andere Einsatzfelder. Die Industrie arbeitet mit zunehmend komplexeren Maschinen, die eine gründliche Ausbildung für den Betreiber erfordern. Bei schlechter Ausbildung können Sachwerte und im schlimmsten Fall sogar Menschenleben gefährdet sein. Die Ausbildung am Großgerät ist aber sehr teuer, sie kann fast mit der Pilotenausbildung verglichen werden. Im Gegensatz zum Piloten im recht teuren Simulator kann aber der Steuermann zum Beispiel einer Betonpumpe vergleichsweise preiswert trainieren. Statt einen 32-m-Ausleger mit hohem Treibstoffverbrauch auf einem entsprechend großem Gelände zu positionieren, kann auch ein originalgetreues Modell eingesetzt werden. Alle Abläufe werden über die originale Bedieneinheit gesteuert. Das Modell setzt dann die Steuerbefehle identisch zum Original in Bewegung um. Der Lerneffekt ist hoch und die Betriebskosten niedrig. Da Übung bekanntlich den Meister macht, kann so mehr geübt und das Potential der großen Maschinen voll ausgenutzt werden.

Antrieb nach Maß(stab)

Originalgetreues Modell der Betonpumpe mit allen Funktionen um den Bediener preiswert einlernen zu können (Bild: Faulhaber)

Die begrenzte Energiemenge, die heutige Akkus liefern können, ist bei kabellosen Modellen ein echter Engpass. Der Fahrspaß verlangt nach möglichst langen Einsatzzeiten. Hier erreichen die graphitkommutierten Motoren mit 78 bis 85 Prozent Wirkungsgrad eine optimale Umsetzung der knappen Energie in gewünschte Bewegung. Je nach Antriebsanforderung im Modell bietet die große Vielfalt an Standardmotoren aus dem Schönaicher Produktprogramm eine optimale Auswahl des Antriebs. Leistungen von 1,5 bis über 200 W bei Motordurchmessern von 16 bis 38 mm erlauben den realistischen Betrieb von Zusatzfunktionen ebenso wie ein kraftvolles Vorankommen durch den Hauptantrieb. So bringt die in manchen Modellen verbaute Hydraulikpumpe als Beispiel einen Systemdruck von rund 17 bar. Das erlaubt im Falle des Baggers oder der Raupe bis zu 50 kg mit der Schaufel anzuheben. Für Nebenfunktionen wie dem Ausfahren von Auflieger-Rampen beim Tieflader eignen sich „Kraftzwerge“. Hier ist nicht pure Kraft gefragt, sondern vor allem ein kleines Bauvolumen und eine exakte Regelung.

Allen Motoren gemein ist die einfache Regelung der Drehzahl und Abgabeleistung über Pulsweitenmodulation. So kann der Anwender über eigene Steuerungsmodule den Motor an sein jeweiliges technisches Umfeld anpassen. Im Falle der Modelle ist dies unverzichtbar, um alle Bewegungen im dem Modell-Maßstab entsprechenden Geschwindigkeitsbereich ablaufen zu lassen. Zudem ist diese Art der Ansteuerung effizient, toleriert auch Schwankungen in der Versorgungsspannung und kann sehr robust ausgelegt werden. Gerade bei den hochwertigen Modellen aber auch bei anderen Maschinen ist die Zuverlässigkeit ein wichtiger Gesichtspunkt. Geschäftsführer Brand dazu: „Wir gewähren auf alle unsere Modelle eine lebenslange Garantie. Neben den Komponenten aus eigener Fertigung tragen dazu auch die ausgesuchten Zulieferteile bei.“

Moderne Kleinstantriebe lassen sich als feinfühlige und zuverlässige Aktoren in vielen Bereichen einsetzen. Ob im Anlagenbau oder im technischen Modellbau, eine breite Produktpalette erlaubt den Einsatz preiswerter Motoren „von der Stange“ ohne Abstriche bei den geforderten Eigenschaften. (il)

Autoren

Andreas Zeiff und Dietrich Homburg arbeiten im Redaktionsbüro Stutensee.