Nun ja, vielleicht nicht ganz das Quantenreich, aber miniaturisierte mechatronische Meisterwerke sind überall um uns herum und ermöglichen präzise Bewegungen in einer Vielzahl von Anwendungen. Doch wie lassen sich die mechanischen Eigenschaften, die traditionell verwendet werden, miniaturisieren? Während es noch keine subatomare Federtechnologie gibt, existiert bereits eine miniaturisierte Federtechnologie, die trotz ihrer geringen Größe eine beeindruckende Leistung erbringt – vergleichbar mit ihren „erwachsenen“ Pendants.
Obwohl es wie etwas aus einem Science-Fiction-Film klingt, ist Miniaturisierung nichts Neues. Von der Erzeugung von haptischem Feedback in tragbaren Gaming-Controllern über die präzise Betätigung von Steuerungssystemen in der Luftfahrt bis hin zu robotergestützten chirurgischen Eingriffen bei minimalinvasiven Operationen – Miniaturisierung ist allgegenwärtig und ermöglicht mechanische Funktionen auf extrem kleinem Raum. Die Herausforderung besteht darin, physikalische Kontrolle und Bewegung auf engstem Raum zu übertragen, Gewicht zu reduzieren und Ingenieuren den Zugang zu bisher unerreichbaren Bereichen zu ermöglichen (ja, unsere Technologie wird auch im Weltraum eingesetzt!).
TFC spielt eine entscheidende Rolle in dieser wissenschaftlichen Realität, indem Smalley® Wellenfedern für immer kleinere Anwendungen entwickelt werden. Der Vorteil der Wellenfedertechnologie liegt vor allem in der erheblichen Reduzierung von Bauraum und Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Runddrahtfedern. Darüber hinaus können die Smalley Wellenfedern in hoher Stückzahl mit einem Durchmesser von nur 3 mm gefertigt werden. Neben den offensichtlichen Platz- und Gewichtseinsparungen liegt der größte Vorteil darin, dass diese Miniaturfedern trotz ihrer geringen Größe die gleiche Federkraft wie ihre „erwachsenen“ Alternativen bieten.
Herausforderungen der Miniaturisierung
Bei der Miniaturisierung stellen sich häufig folgende zentrale Fragen:
1. Wie kann der ohnehin begrenzte Einbauraum optimal genutzt werden?
2. Wie kann die Baugröße einer Baugruppe weiter reduziert werden?
3. Wie können Kollisionen zwischen einzelnen Komponenten vermieden werden?
Die Wellenfedern aus dem Smalley®-Portfolio von TFC erweisen sich häufig als optimale Lösung. Besonders in der Medizintechnik und Dentaltechnik bieten sie enormes Optimierungspotenzial, wenn es darum geht, Federwege, Vorspannung oder Rückstellkräfte zu realisieren. Der Grund: Im Vergleich zu herkömmlichen Runddrahtfedern benötigen diese aus Flachdraht gefertigten Wellenfedern bis zu 50 % weniger axialen Bauraum und etwas weniger radialen Platz – bei gleicher Federkraft und Federweg. In Branchen wie Gaming, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Biotechnologie und Unterhaltungselektronik kann dieser geringe Platzvorteil entscheidende und wettbewerbsrelevante Optimierungen ermöglichen – selbst unter strengsten Anforderungen. Miniaturisierung spielt in vielen Bereichen eine Schlüsselrolle, da präzise Miniaturmechatronik mittlerweile in nahezu jedem mechanischen Aspekt des modernen Lebens Einzug hält.
Nur 3,0 mm Durchmesser?
Ja, wir haben es bereits erwähnt – aber wie ist das möglich und das auch noch in hoher Stückzahl und mit gleichbleibender Qualität? Eine innovative Weiterentwicklung der traditionellen Kantenwickeltechnik, entwickelt vom US-amerikanischen Hersteller Smalley®, ermöglicht die Fertigung sowohl von einlagigen als auch mehrlagigen Wellenfedern in einer Vielzahl von Größen und Materialien – unabhängig von der gewünschten Losgröße. Besonders für Miniaturmechatronik-Baugruppen in der Medizintechnik oder Luft- und Raumfahrtindustrie ist es entscheidend, dass diese Wellenfedern in speziellen Materialien wie Edelstahl, Titan oder Superlegierungen in Serie produziert werden können. TFC bietet Smalley® Wellenfedern ab Lager bereits ab 5 mm Größe an – kundenspezifische Sonderanfertigungen sind bis zu einem Durchmesser von nur 3,0 mm möglich.
Viele Konstrukteure konzentrieren sich auf Crest-to-Crest®-Wellenfedern. Diese Federn bestehen aus durchgehenden Mehrfachwindungen und sind in zwei Varianten erhältlich: mit konischen Enden oder mit geschlossenen, parallelen Enden über 360°. Diese Bauform ermöglicht die größte Reduzierung des Einbauraums. Darüber hinaus bietet TFC einlagige Wellenfedern mit offenen oder überlappenden Enden sowie Nested-Wellenfedern mit mehreren parallel überlappenden Windungen an. Der Federweg einer solchen Wellenfeder steigt proportional mit der Anzahl der Windungen, wodurch sehr hohe Vorspannungskräfte erreicht werden können.
TFC unterstützt Sie bei Ihrer Konstruktion
Das spezialisierte Engineering-Team von TFC steht Ihnen zur Seite, um die optimale Lösung für Ihre Anwendung zu definieren und sowohl Prototypen als auch Serienfertigungen zu liefern – dank der exklusiven Partnerschaft mit dem Hersteller Smalley®.
Ingenieuren und Einkäufern, die weitere Detailformationen dazu wünschen, denen sei die Anforderung einer Gratis-Musterbox und ein Blick auf die aktuelle TFC-Website empfohlen.
Wer sich einen direkten Eindruck von den Produkten verschaffen möchte, kann die Firma TFC gemeinsam mit dem Hersteller Smalley auf der diesjährigen Hannover Messe in Halle 3 Stand B76 besuchen. Kostenlose Messetickets erhalten Sie direkt bei TFC. Teilen Sie Ihre Miniaturisierungs-Herausforderung mit TFC – TFC begleitet Sie ins Quantenreich der Federtechnologie!
