Supraleiter

Festo zeigt auf der HMI 2014 neue Forschungsträger
Pressemitteilung
Supraleiter – einzigartige Potenziale
für die Automatisierungstechnik
Datum
Supraleiter haben faszinierende Eigenschaften: Auf eine bestimmte
Temperatur gekühlt verlieren sie nicht nur ihren elektrischen Widerstand,
sie können zudem das Feld eines in der Nähe positionierten
Permanentmagneten „einfrieren“ und den Magneten damit in einem
bestimmten Abstand zum Supraleiter fixieren. Der dadurch entstehende
stabile Luftspalt ermöglicht die berührungslose Lagerung und Bewegung von
Objekten ohne Regelungstechnik und ohne Reibungsverluste. Festo erforscht
seit mehreren Jahren die Vorteile der Supraleiter-Technologie für die
Automatisierungstechnik und zeigt auf der Hannover Messe 2014 (HMI) drei
neue, einzigartige Anwendungskonzepte.
Februar 2014
Erste Forschungsträger auf der Hannover Messe 2013 zeigten unter anderem bereits die
schwebende Lagerung und das berührungslose Bewegen von Objekten. Mit den drei
aktuellen Exponaten zu SupraMotion 2.0 – SupraHandling 2.0, SupraShuttle und
SupraChanger – hat Festo diese Ideen weiterentwickelt. Sie zeigen die lineare und rotative
Bewegung von schwebenden Objekten in alle Richtungen und in allen Raumlagen. In allen
drei neuen Applikationen werden elektrische Kühlaggregate mit Kryostaten (Kühlbehälter)
verwendet. Die Exponate werden dezentral gesteuert und benötigen keine
Regelungstechnik für das Schweben lassen der Objekte. Sie zeigen konkrete
Anwendungsmöglichkeiten der Technologie in der Automation mit einem kompletten
Lösungspaket von der Steuerungstechnik bis zur Temperaturüberwachung.
Supraleiter: Materialien mit besonderen Eigenschaften
Zu den Supraleitern zählen Metalle, Metallverbindungen oder keramische Materialien mit
ganz besonderen Eigenschaften, die sie beim Unterschreiten einer so genannten
null ab, der Supraleiter speichert auch das Feld eines Permanentmagneten in einem zuvor
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festgelegten Abstand. Kühlt man den Supraleiter bis seine Sprungtemperatur herunter und
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entfernt den Abstandhalter, schwebt der Magnet anschließend stabil über dem Supraleiter
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Sprungtemperatur erhalten: Dann fällt nicht nur ihr elektrischer Widerstand schlagartig auf
und nimmt auch dann wieder exakt die gespeicherte Position ein, wenn er entfernt oder
bewegt wurde. Bei den von Festo verwendeten Hochtemperatur-Supraleitern aus
keramischem Material liegt die Sprungtemperatur bei circa 93 Kelvin (-180 Grad Celsius).
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SupraHandling 2.0: Lineare Bewegung in drei Raumlagen
Beim SupraHandling 2.0 bewegt sich ein schwebender Schlitten über zwei 2,5 Meter lange
Magnetschienen. Dieser ist mit drei Kryostaten mit Supraleitern versehen. Das komplette
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System kann bis zu 180 Grad um seine Längsachse gedreht werden, wodurch der Schlitten
auch senkrecht oder über Kopf hängend fahren kann. Das SupraHandling 2.0 demonstriert
so eine stabile berührungslose Lagerung, die beispielsweise den schwebenden Transport
von Objekten in der Produktion ermöglichen könnte.
SupraShuttle: Schweben und Bewegen in alle Richtungen
Mit dem SupraShuttle zeigt Festo die Bewegung eines schwebenden Objektes in alle
Raumrichtungen sowie erstmals die Handhabung des Supraleiter-Elements selbst – der
Kryostat mit dem supraleitenden Material wird von einem elektrischen Achssystem an ein
zweites übergeben. Zusätzlich demonstriert das Exponat, wie schwebende Objekte ganz
einfach in hermetisch dichte Räume hinein und innerhalb dieser Räume bewegt werden
können. Diese Funktion bietet sich etwa für Anwendungen an, in denen mit Gasen oder
einem Vakuum gearbeitet wird.
SupraChanger: Kontrollierte Rotation
Mit dem SupraChanger überträgt erstmals eine Applikation eine Rotationsbewegung
kontrolliert und berührungslos auf einen Magneten, der dank Supraleitung schwebt. Das
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Exponat zeigt diesen Effekt an drei automatisch wechselnden, unterschiedlichen
Anwendungen: einer Zentrifuge, einem Mixer und einem schwebenden Rundschalttisch.
Ein künftiges Einsatzgebiet dieser Applikationen könnte die Laborautomation sein; dort
werden oft nacheinander mehrere Bearbeitungsschritte an einem Objekt durchgeführt.
Elektrische Kühlung der Supraleiter
Alle Supraleiter der neuen Exponate zu SupraMotion werden über elektrische
Kompressoren mit einer langen Lebensdauer gekühlt. Die Kühler halten die Temperatur
des supraleitenden Materials konstant auf etwa 93 Kelvin (-180 Grad Celsius) bei einem
Energiebedarf von ca. 12 Watt pro Kryostat. Dadurch können SupraHandling 2.0,
SupraShuttle und SupraChanger energieeffizient und unabhängig von Kühlmedien wie
flüssigem Stickstoff betrieben werden.
Vielfältige Anwendungen möglich
Denkbare Anwendungen in der Automatisierungstechnik der Zukunft sind energieeffiziente,
stabil schwebende Lagerungen, die ohne aufwendige Mess- oder Regelungstechnik
auskommen. Ebenso ist mit Supraleitern ein Bewegen von Gegenständen durch Wände
hindurch in abgeschlossenen Räumen und in allen Lagen möglich. Aufgrund der
berührungslosen Handhabung gibt es auch überall dort große Einsatzpotenziale, wo Anlagen
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einfach oder während des laufenden Betriebs gereinigt werden müssen, zum Beispiel in der
Laborautomation, Medizintechnik oder Lebensmittelindustrie.
Festo auf der Hannover Messe Industrie: Halle 15, Stand D07
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BILDTEXTE:
SupraMotion_2.0_HM_Preview_1.jpg
Kühlt man den Supraleiter bis seine Sprungtemperatur herunter und entfernt den
Abstandhalter, schwebt der Magnet anschließend stabil über dem Supraleiter.
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Beim SupraHandling 2.0 bewegt sich ein schwebender Schlitten über zwei 2,5 Meter lange
Magnetschienen.
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Das komplette System kann bis zu 180 Grad um seine Längsachse gedreht werden.
Bilder: Festo
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