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13.02.2018

"Ein Quantensprung in Sachen Präzision"

Inkoma baut neuartigen Elevationsantrieb für weltgrößtes Radioteleskop

Stolze Truppe: Das Team von Inkoma vor dem Elevationsantrieb. | © Inkoma Maschinenbau GmbH

Einen Elevationsantrieb für das weltweit größte, in Bau befindliche Radioteleskop, das Square Kilometre Array (SKA), hat die Inkoma Maschinenbau GmbH in Osterweddingen nach erfolgreicher Abnahme zur Installation in Südafrika übergeben. Inkoma hatte den Antrieb im Auftrag des Mainzer Spezialisten für Teleskope und Antennen, MT Mechatronics GmbH, entwickelt und gefertigt.

„Dieser Antrieb ist ein Paradebeispiel für ingenieurtechnische Spitzenleistungen aus Sachsen-Anhalt“, sagte der Wirtschafts-Staatssekretär Dr. Jürgen Ude. Gleichzeitig begrüßte er die Wachstumspläne des weltweit tätigen Innovationsführers in Osterweddingen und sagte dem von der Investitions- und Marketinggesellschaft (IMG) betreuten Unternehmen die Unterstützung des Landes zu.

Herzstück des Systems ist ein völlig neuer servoelektrischer Direkt-Spindel-Hubantrieb (DSH) | © Inkoma Maschinenbau GmbH

Manfred Obermeier, Vorsitzender des Vorstandes der Inkoma AG, betonte die enormen technischen Anforderungen in diesem Projekt: „Die Antenne besteht im Wesentlichen aus dem Parabolspiegel, den Antrieben für die horizontale Bewegung (Azimut) und vertikale Bewegung (Elevation), dem Tragwerk und den elektronischen Geräten. Anhand der technischen Anforderungen an dieses Beobachtungssystem, entwickelte die Inkoma Maschinenbau GmbH das Herzstück des Systems, einen völlig neuen servoelektrischen Direkt-Spindel-Hubantrieb (DSH) für die Elevationsbewegung des Parabolspiegels. Das ist ein Quantensprung in Sachen Präzision.“

Trotz einer Gesamtlänge von ca. 6.500 mm und einem Gewicht von ca. 3 t stelle der DSH-Antrieb ein kompaktes Antriebssystem mit hoher Leistungsdichte dar. Obermeier: „Solche Meisterstücke sind nur mit Menschen zu schaffen, die qualifiziert, engagiert, aufgeschlossen gegenüber technischen Neuerungen und immer auf der Suche nach der wirtschaftlichsten Lösung sind.“

Parabolantennen mit 15 Metern Spannweite

Installation des Elevationsantriebs an einem Parabolspiegel. | © MT Mechatronics GmbH

Die jetzt in Südafrika zu installierenden Parabolantennen mit einer Spannweite von 15 Metern, sind das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit unter der Führung es mittelständischen Unternehmens MT Mechatronics. Der erste SKA Prototyp wurde am 6. Februar 2018 der Öffentlichkeit vorgestellt.

Ein zweiter Prototyp, finanziert durch die Max Planck Gesellschaft, befindet sicher derzeit im Bau und wird Anfang April 2018 zum letztendlichen Standort in die südafrikanische Karoo Wüste gebracht. Nach einer Testphase des Antriebes und der Prototypenantenne in Südafrika werden erste wissenschaftliche Ergebnisse ab 2020 erwartet.

Torquemotor treibt integrierter Gewindetrieb an

Kernstück des getriebelosen Antriebes ist ein integrierter Gewindetrieb, der direkt und spielfrei von einem Torquemotor angetrieben wird, was u.a. geringste mechanische Verluste gewährleistet. Die Hubgeschwindigkeit des DSH-Antriebes ist stufenlos regelbar in einem Bereich von 0 bis 62 mm/s. Der maximale Spindelhubweg beträgt etwas über 3600 mm.

Auf die Spindel wirken Zug- und Druckkräfte von mehr als 130 kN im Fahrbetrieb und bis zu 300 kN im Stillstand, die aus den Eigen- und Windlasten des Parabolspiegels entstehen. Die Kräfte werden durch entsprechend abgestimmte Axiallagerungen aufgenommen und über die kardanische Antriebslagerung in die Befestigungskonsole abgeleitet. Ein integriertes Messsystem ermöglicht dabei hochpräzise Gleichlauf- und Positioniergenauigkeiten, womit sich am Parabolspiegel Schwenkwinkel bis auf eintausendstel Grad genau realisieren lassen.

Der DSH- Antrieb ist mit zusätzlichen Schutzeinrichtungen ausgestattet wie z.B. einer Not- und Haltebremse, integrierten Hardstops, Spindelschutz bis hin zu Sicherheitsendschaltern.

Hintergrund zum SKA Projekt

| © MT Mechatronics GmbH

Das SKA wird nach seiner Fertigstellung im Jahr 2024 das leistungsstärkste und empfindlichste Radioteleskop mit einer Antennenfläche von insgesamt 1.000.000 Quadratmetern sein. Dabei handelt es sich nicht um ein Einzelteleskop, sondern um eine Vernetzung von bis zu tausenden Einzelantennen. Hauptstandorte sind die südafrikanische Karoo Wüste und die westaustralische Region Murchis.

Das SKA dient der Erforschung des Universums und wird neue Erkenntnisse zu vielen wissenschaftlichen Fragen ermöglichen, wie z.B. zur Entstehung der ersten Sterne und Galaxien nach dem Urknall, zu unserer Vorstellung von Raum und Zeit und möglicherweise auf die Frage nach außerirdischem Leben.

Das Projekt wird durch die SKA- Organisation am Jodrell Bank Observatory in der Nähe von Manchester geleitet. Mitgliedsstaaten der Organisation sind Australien, Kanada, China, Italien, Neuseeland, Südafrika, Schweden, die Niederlande, Indien und das Vereinigte Königreich. Weitere Unternehmen und Forschungseinrichtungen in mehr als 20 Ländern, auch in Deutschland, beteiligen sich an der Umsetzung dieses Projektes.

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