Servotecnica Schleifring-Scheinwerfer: Individuelle Anpassung mit Alessandro Gomarasca

Willkommen bei Servotecnica Slip Ring Spotlights, unserer neuen Interviewreihe, die einen Blick hinter die Kulissen auf die Menschen wirft, die bei Servotecnica die Innovation in der Drehübertragungstechnik vorantreiben.

In dieser ersten Ausgabe sprechen wir mit Alessandro Gomarasca, Produktmanager bei Servotecnica, darüber, wie die Individualisierung die nächste Generation von Schleifringlösungen prägt.

F: Danke, dass du bei uns bist, Alessandro. Kannst du uns zuerst ein bisschen was über deinen Hintergrund und deine Rolle bei Servotecnica erzählen?

A: Selbstverständlich! Ich bin nun schon seit mehreren Jahren bei Servotecnica tätig. Ich habe eigentlich im technischen Bereich angefangen und im technischen Büro gearbeitet, wodurch ich mir ein solides Fundament hinsichtlich der Funktionsweise unserer Produkte aneignen konnte. Nach einigen Jahren wechselte ich in die Position des Produktmanagers für mehrere Produktlinien, darunter auch unsere Schleifringe. In dieser Funktion schlage ich eine Brücke zwischen der technischen Entwicklung und den Kundenbedürfnissen und stelle im Wesentlichen sicher, dass unsere internen Entwicklungen auch wirklich die Probleme unserer Kunden lösen. Diese Position ist sehr bereichernd, da ich sowohl mit unserem Ingenieurteam als auch mit unseren Kunden zusammenarbeiten kann, um innovative Lösungen voranzutreiben.

F: Das Thema dieses Interviews ist die kundenspezifische Anpassung. Wie geht Servotecnica bei der Anpassung von Schleifringen für verschiedene Anwendungen vor?

A: Die individuelle Anpassung steht im Mittelpunkt unserer Arbeit mit Schleifringen. Wir wissen, dass keine zwei Anwendungen genau gleich sind, daher haben wir zunächst einmal eine sehr breite Palette an Schleifringdesigns entwickelt. Tatsächlich bietet Servotecnica mehr als 2.000 Standardmodelle von elektrischen Drehverbindungen sowie rund 400 kundenspezifische Modelle, die wir für spezielle Anforderungen entwickelt haben. Dank dieses umfangreichen Portfolios können wir Designs kombinieren oder anpassen, um den Anforderungen unserer Kunden genau zu entsprechen. Unser Ingenieurteam arbeitet eng mit den Kunden zusammen, um jeden Aspekt des Schleifrings individuell anzupassen: Größe, Anzahl und Art der Stromkreise, Auswahl der Steckverbinder und Kabel, Materialien und so weiter. So fertigen wir beispielsweise Schleifringe mit einem Durchmesser von nur etwa 12,4 mm für beengte Platzverhältnisse und größere Durchgangsbohrungs-Schleifringe mit einem Durchmesser von bis zu 100 mm oder mehr für Anwendungen, die eine große Öffnung erfordern (z. B. für die Durchführung eines Rohrs oder einer Welle durch die Mitte).

Wir haben Schleifringe mit Edelstahlgehäuse und Geräte mit Schutzart IP65 für raue Umgebungen entwickelt, in denen Staub oder Wasser ein Problem darstellen. Im Wesentlichen besteht unser Ansatz darin, uns die spezifischen Ziele und Einschränkungen des Projekts anzuhören und dann das Design des Schleifrings entsprechend anzupassen oder neu zu entwickeln. Dies kann so einfach sein wie der Austausch eines Montageflansches oder so aufwendig wie eine komplette Sonderanfertigung von Grund auf. Dies mag zwar zusätzlichen technischen Aufwand erfordern, bedeutet aber, dass der Kunde eine Lösung erhält, die genau auf seine Anforderungen zugeschnitten ist, anstatt sein System an ein handelsübliches Standardteil anpassen zu müssen.

F: Können Sie uns ein Beispiel für eine von Ihnen entwickelte kundenspezifische Schleifringlösung nennen und erläutern, wie diese eine bestimmte Herausforderung gelöst hat?

A: Mir fallen zwei herausragende Projekte ein. Das eine betraf ein starres Festflügelsegel, das im Schiffsantrieb eingesetzt wird. Der Kunde benötigte eine Möglichkeit, Kraft und Steuersignale an Sensoren und Aktoren innerhalb einer rotierenden Segelkonstruktion zu übertragen, die Salznebel, Wind und Vibrationen ausgesetzt ist. Wir entwickelten einen kundenspezifischen 20-Kanal-Schleifring in einem Gehäuse der Schutzart IP65, der kompakt genug ist, um in den engen mechanischen Raum des Segels zu passen, und gleichzeitig einen zuverlässigen Betrieb unter rauen Meeresbedingungen gewährleistet.

Der andere Auftrag betraf Windkraftanlagen, für die wir einen robusten Schleifring für Pitch-Steuerungssysteme und Sensor-Feedback entwickeln sollten. Da diese Turbinen an abgelegenen Standorten und unter extremen Wetterbedingungen betrieben werden, musste der Schleifring Hochstromkanäle mit rauscharmer Signalübertragung kombinieren und dabei vollständig gekapselt und wartungsarm sein. Unsere modulare, langlebige Lösung trug dazu bei, eine konstante Leistung der Turbinen zu gewährleisten und gleichzeitig Ausfallzeiten und Wartungsaufwand zu minimieren.

In beiden Fällen war die Anpassung entscheidend, um die anspruchsvollen technischen und ökologischen Anforderungen zu erfüllen.

F: In welchen Branchen oder Anwendungsfällen haben Sie die größte Nachfrage nach kundenspezifischen Schleifringkonstruktionen festgestellt?

A: Wir sehen eine starke Nachfrage nach kundenspezifischen Schleifringen in Branchen, die die Grenzen der Leistungsfähigkeit von Standardkomponenten ausreizen. Oft liegt dies an besonderen Einschränkungen wie extrem begrenztem Platzangebot, ungewöhnlichen elektrischen Spezifikationen (z. B. sehr hohen Spannungen oder einer großen Anzahl von Stromkreisen) oder rauen Betriebsumgebungen, für die Standardgeräte nicht ausgelegt sind. Beispielsweise erfordert der Luft- und Raumfahrt- sowie der Verteidigungssektor häufig kundenspezifische Lösungen, wie z. B. Schleifringe in Satelliten oder militärischen Radarsystemen, wo Zuverlässigkeit unter extremen Bedingungen unabdingbar ist und die Konstruktionen möglicherweise Vakuum, Strahlung oder hohen G-Kräften standhalten müssen. Medizinische Geräte sind ein weiterer Bereich; ein gutes Beispiel sind medizinische Bildgebungsgeräte (wie CT- oder MRT-Geräte), die Schleifringe für die Strom- und Datenübertragung in den rotierenden Scannern verwenden. Diese erfordern oft speziell angefertigte Ringe, um eine absolut saubere Signalübertragung zu gewährleisten und strenge Sicherheitsstandards zu erfüllen. Die fortschrittliche Robotik (einschließlich humanoider Roboter und Roboterarme) ist für uns ein wachsender Bereich. Diese Roboter unterliegen oft sehr engen Platz- und Gewichtsbeschränkungen in ihren Gelenken, daher entwickeln wir maßgeschneiderte Miniatur-Schleifringe, die auf diese Anforderungen zugeschnitten sind. In der Robotik werden wir manchmal auch gebeten, elektrische Kanäle mit beispielsweise Flüssigkeits- oder Glasfaserleitungen zu kombinieren, je nach den Funktionen des Roboters. Darüber hinaus haben wir Sonderanfertigungen für industrielle Automatisierungssysteme in extremen Umgebungen hergestellt. Beispiele hierfür sind eine Montagemaschine, die rund um die Uhr mit hoher Geschwindigkeit läuft, oder eine Verarbeitungsanlage, in der die Geräte einer korrosiven Atmosphäre ausgesetzt sind. Kurz gesagt: Jede Anwendung mit Anforderungen, die außerhalb der Norm liegen, kommt in Frage. In diesen Fällen geht es bei einem maßgeschneiderten Schleifring nicht darum, die Komplexität um ihrer selbst willen zu erhöhen, sondern vielmehr darum, sicherzustellen, dass die Komponente die Aufgabe zuverlässig bewältigen kann, wo eine generische Lösung nicht ausreichen würde.

F: Aus technischer Sicht, welche Herausforderungen stellen sich Ihnen bei der Konstruktion eines kundenspezifischen Schleifrings?

A: Die Konstruktion eines kundenspezifischen Schleifrings kann eine komplexe technische Aufgabe sein. Oft müssen wir mehrere konkurrierende Faktoren gegeneinander abwägen. Nach meiner Erfahrung gehören zu den größten Herausforderungen:

• Platzbeschränkungen: Viele kundenspezifische Projekte kommen zu uns, weil der verfügbare Platz sehr begrenzt ist. Wir müssen möglicherweise viele Funktionen in einen Miniatur-Schleifring integrieren, ohne dabei Abstriche bei der Leistung zu machen. Die Herausforderung besteht darin, ihn extrem kompakt zu gestalten und gleichzeitig die erforderlichen Schaltkreise zu integrieren, ohne Kompromisse bei der Haltbarkeit einzugehen. Jeder Millimeter zählt, insbesondere bei Anwendungen wie Robotergelenken oder kleinen Instrumenten.
• Signalintegrität: Bei der Übertragung von Daten (oder einer Mischung aus Strom und Daten) über einen Schleifring ist die Aufrechterhaltung der Signalqualität von entscheidender Bedeutung. Wir müssen sicherstellen, dass durch die Drehung keine Störungen oder Interferenzen entstehen. Dies kann eine Herausforderung sein, wenn sich Hochgeschwindigkeitsdatenleitungen neben Stromleitungen im selben Schleifring befinden. Wir begegnen diesem Problem durch eine sorgfältige interne Konstruktion unter Verwendung von Abschirmungen, der Trennung von Signaltypen und möglicherweise sogar der Verwendung von Glasfaserkanälen für besonders empfindliche Signale. Das Ziel ist, dass die Signale sauber übertragen werden, als gäbe es überhaupt keine rotierende Schnittstelle.
• Haltbarkeit und Verschleiß: Schleifringe haben naturgemäß bewegliche Kontakte (in den meisten Ausführungen), was bedeutet, dass sie irgendwann verschleißen. Bei kundenspezifischen Einheiten, insbesondere wenn sie in Dauerbetriebssystemen oder missionskritischen Systemen eingesetzt werden, müssen wir Materialien und Kontakttechniken wählen, die eine maximale Lebensdauer gewährleisten. Dies kann die Verwendung spezieller Legierungen für Kontakte, verschleißarme Bürsten oder sogar die Erforschung berührungsloser Technologien wie induktiver Kopplung bedeuten, wenn dies angemessen ist. Es ist immer eine Herausforderung, eine lange Lebensdauer zu gewährleisten, während das Gerät ständig in Bewegung ist.
• Umgebungsbedingungen: Viele kundenspezifische Anwendungen sind mit rauen Bedingungen verbunden. Dazu können hohe/niedrige Temperaturen, Staub und Feuchtigkeit ebenso gehören wie Vibrationen und Stöße. Bei der Konstruktion eines Schleifrings für solche Bedingungen verwenden wir häufig Dichtungen, robuste Gehäusematerialien und stoßdämpfende Strukturen. Beispielsweise können wir O-Ringe und IP-zertifizierte Gehäuse für die Wasserdichtigkeit oder Edelstahl und spezielle Beschichtungen für die Korrosionsbeständigkeit verwenden. Jede zusätzliche Schutzmaßnahme kann jedoch zu einer Vergrößerung oder Komplexität führen, sodass wir ein Gleichgewicht finden müssen. Ein wichtiger Teil unserer Arbeit besteht darin, sicherzustellen, dass das endgültige Design den Umgebungsbedingungen standhält, ohne zu versagen.

Jedes Projekt kann uns vor neue Herausforderungen stellen, aber genau diese Herausforderungen zu meistern, macht das individuelle Design für Ingenieure so spannend und lohnenswert.

F: Haben Sie abschließend noch einen Ratschlag für Ingenieure oder Kunden, die eine maßgeschneiderte Schleifringlösung in Betracht ziehen?

A: Auf jeden Fall. Ich habe ein paar Ratschläge für alle, die überlegen, sich für eine individuelle Lösung zu entscheiden:

• Definieren Sie Ihre Anforderungen im Voraus klar und deutlich: Je detaillierter Sie Ihre Anforderungen beschreiben, z. B. Anzahl der Schaltkreise, Strom/Spannung, Signaltypen (Ethernet, analog, RF usw.), Drehzahl, Größenbeschränkungen, Umgebungsbedingungen, desto reibungsloser verläuft der Konstruktionsprozess. Bei der kundenspezifischen Anpassung geht es darum, die Anforderungen genau zu erfüllen. Daher ist es für uns sehr hilfreich, wenn wir von Anfang an ein klares Bild vom Einsatzszenario haben.
• Überlegen Sie, ob ein Standardprodukt geeignet ist, aber seien Sie ehrlich hinsichtlich der Kompromisse: Es lohnt sich immer zu prüfen, ob ein Standard-Schleifring Ihren Anforderungen entspricht, und wir sagen Ihnen, ob eines unserer Katalogmodelle gut geeignet ist, um Ihnen Zeit und Kosten zu sparen. Versuchen Sie jedoch nicht, ein Standardgerät in eine Anwendung zu zwängen, wenn es die Spezifikationen nicht wirklich erfüllt. Die Verwendung eines Schleifrings, der nicht für die Aufgabe geeignet ist, kann langfristig zu höheren Kosten und Ausfallzeiten führen. Ich habe Fälle gesehen, in denen ein Serienbauteil Probleme verursachte (Überhitzung, Signalverlust, vorzeitiger Verschleiß), weil die Anwendung zu anspruchsvoll war, und der Anwender am Ende doch zu einer Sonderanfertigung zurückkehrte. Es ist besser, die Anforderungen von Anfang an direkt anzugehen.
• Enge Zusammenarbeit mit dem Ingenieurteam des Lieferanten: Maßgeschneiderte Konstruktionen sind ein gemeinschaftlicher Prozess. Wenn Kunden frühzeitig und offen mit uns zusammenarbeiten, können wir in der Regel schneller eine bessere Lösung finden. Es ist hilfreich, die Herausforderungen gemeinsam zu besprechen – oft können wir Ideen vorschlagen, die sie vielleicht noch nicht in Betracht gezogen haben, wie alternative Konfigurationen oder die Kombination von Funktionen. Denken Sie daran, dass wir wahrscheinlich schon ähnliche Probleme gelöst haben, also nutzen Sie diese Erfahrung. Eine gute Partnerschaft kann die Entwicklung wirklich rationalisieren und sicherstellen, dass das Endprodukt den Erwartungen entspricht.
• Plan for a bit more lead time: Custom slip rings do take longer than picking something off the shelf. There’s design, prototyping, testing, and refinement involved. Depending on complexity, it could take several weeks or a few months from concept to finished product. For instance, a fully bespoke slip ring assembly might have a lead time on the order of 10–12 weeks or more. So factor that into your project timeline. The earlier you start the conversation, the better. And likewise, custom units will cost more than standard ones due to the engineering effort, it’s an investment toward getting exactly what you need. Just keep that in mind for budgeting.