Zentrum für Antriebs- und Fördertechnik

Das Zentrum für Antriebs- und Fördertechnik (ZAFT) ist aktiv auf dem Gebiet der Antriebs- und Fördertechnik. Die Antriebstechnik und die Fördertechnik sind die Fachgebiete mit der umfangreichsten Geschäftstätigkeit im deutschen Maschinenbau, der beschäftigungsintensivsten Industriebranche in Deutschland (VDMA in Zahl und Bild 2013, S.7, S.30). Neben dem Entwicklungsstand der Produkte ist dies auch speziell der Querschnittseigenschaft dieser Disziplinen geschuldet. Kaum ein industrieller Prozess kommt ohne Antriebstechnik und Fördertechnik aus.

Das ZAFT arbeitet in besonderer Hinsicht auf die Profilschwerpunkte der TH Georg Agricola - Rohstoff, Energie und Umwelt. Neben den klassischen Zielen der Sicherstellung von Funktion und Wirtschaftlichkeit stehen die Ziele der Sicherheit (Gesundheitsschutz) und der Nachhaltigkeit (Material- und Energieeffizienz) dabei im Fokus.

Das Zentrum für Antriebs- und Fördertechnik ZAFT ist als zentraler Bestandteil des Maschinenbaus der TH Georg Agricola Säule der im Hochschulentwicklungsplan von 2014 aufgeführten Kernkompetenz „Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von Produkten und Prozessen“.

Das ZAFT kooperiert insbesondere mit einschlägigen Unternehmen der Region sowie profilergänzenden Professuren an der TH und an weiteren Hochschulen. Wesentliches Element des Zentrums ist die Bearbeitung praxisorientierter, wissenschaftlicher Projekte.

Die Kompetenz des ZAFT begründet sich durch langjährige Tätigkeit auf den Gebieten der Antriebstechnik und Fördertechnik. Auf dem Gebiet der Antriebstechnik stehen Kupplungen und Bremsen als Maschinenelement im Fokus, insbesondere schaltbare Kupplungen wie Sicherheitskupplungen und Freiläufe. Im Rahmen der Fördertechnik spannt sich der Rahmen der Betrachtung vom Element, wie der Kette, über die Baugruppe, wie dem Hubwerk, bis hin zum System wie einer Krananlage. Neben den Antrieben werden hier insbesondere auch Tragwerke beleuchtet. Für diese Produkte wird die Analyse, zum Beispiel nach Produktversagen, genauso behandelt wie die Planung, Gestaltung und Berechnung. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Berücksichtigung der normativen, sicherheitstechnischen (Produktrecht, Regelwerke) Belange.

• Krane, Hebezeuge, Lastaufnahmemittel
• Tragwerke
• Kupplungen, Bremsen
• Betriebsfestigkeit dynamisch beanspruchter Strukturen
• Normen, Produktrecht, Risikoanalyse
• Sicherheit und Nachhaltigkeit

Die Aktivitäten gliedern sich in vier Kompetenzschwerpunkte:

• Kompetenzschwerpunkt Antriebe - sicher und leise
• Kompetenzschwerpunkt Hebezeuge und Krane - sicher und leicht
• Kompetenzschwerpunkt Bergbaumaschinen - sicher und nachhaltig
• Kompetenzschwerpunkt Montage - sicher und effizient

(Auswahl)

Vöth, S.: Emergency braking of fast running coal handling gantry hoists, Proceedings, ICPC 2016, Volume 1, Pages 135-140, St. Petersburg Mining Institute, St. Petersburg, 2016

Vöth, S.: Aspects on modern industrial braking systems, Proceedings, International research and practice conference “Innovations in transportation and mechanical engineering”, Section “Technological processes in mechanical engineering”, Volume 3, Pages 18-21, National Mineral Resources University, Saint-Petersburg, 2016

Vöth, S.: Notbremsungen von schnell laufenden Hubwerken im Umschlagbetrieb, Proceedings of the 18. ITI-Symposium, ITI, S. 167-174, Dresden, 2015

Vöth, S.: Hubwerke mit Sicherheitsbremsen, Teil 1: Belastungen von Komponenten, Hebezeuge und Fördermittel, Heft 3, 2015

Vöth, S.: Hubwerke mit Sicherheitsbremsen, Teil 2: Bremsprozess, Hebezeuge und Fördermittel, Heft 4, 2015

Vöth, S.: Hubwerke mit Sicherheitsbremsen, Teil 3: Intelligentes Bremsen, Hebezeuge und Fördermittel, Heft 5, 2015

Vöth, S.: Safety Concepts for Container Crane Hoists, Proceedings of the 17th ITI-Symposium, ITI, S. 127-133, Dresden, 2014

Vöth, S., Sippel, J.: Eigenschaften von drehmomentgesteuerten Schaltkupplungen nach dem Rastprinzip, Der Konstrukteur, Antreiben-Steuern-Bewegen, S. 50-52, Vereinigte Fachverlage, 2014

Vöth, S.: Maschinenelemente Aufgabensammlung, 1. Auflage, 197 Seiten, Teubner, 2007, ISBN 978-3-8351-0054-1

Vöth, S.: Dynamik schwingungsfähiger Systeme, 1. Auflage, 208 Seiten, Vieweg, 2006, ISBN-13 978-3-8348-0111-1

• Kleinportalkran
• Rollenförderer mit Kettenausschleuser
• Bandförderer
• Prüfeinrichtung Schaltkupplung
• Prüfeinrichtung Sicherheitskupplung
• Prüfeinrichtung Betriebsfestigkeit
• Prüfeinrichtung Verschleiß
• Mobile Technik zur Messung mechanischer und akustischer Größen
• Software für Berechnung und Simulation

2016

• Schutzeinrichtungen aus transparenten Kunststoffen
• Spielfreie Schraubenverbindung
• Ausarbeitung eines Konzeptes für die wirtschaftliche Optimierung eines
• Mahltellergehäuses
• Nachweis der Belastbarkeit eines Kupplungsprüfstandes
• Steigerung des Wirkungsgrades eines Shredders

2015

• Untersuchungen im Hinblick auf die Auslegung von Schwingsieben
• Projektierungssoftware für Bremsen
• Konstruktion eines Prüfstandes für Rohrliner
• Prozessoptimierung in der Papierverarbeitung
• Mechanische Analyse einer Schaltkupplung
• Analyse und Synthese von Sperrsystemen für Hubwerke
• Abgestimmtes Bremsen sicherheitsgerichteter Hubwerke
• Dynamik von Kettezügen mit Bezug zum Polygoneffekt
• Substitutionswerkstoffe mit speziellen magnetischen Eigenschaften

2014

• Hubwerke von Containerkranen
• Schraubenreinigungsvorrichtung
• Berechnung Kleinstoßdämpfer,
• Spielfreie Schraubenverbindung
• Reibschlüssige Elektromagnet-Federkraftbremse
• Polygoneffekt bei Kettentrieben, 2014
• Befettungsmechanismen für Sonderwälzlager, 2014
• Maßnahmen zur Sicherheitssteigerung an Kettenzügen
• Lastaufnahmemittel für Papierrollen

2013

• Testvorrichtung für Abschreckeinrichtung für Schienen,
• Konstruktion Kleinstoßdämpfer
• Konstruktion einer Verschleißprüfeinrichtung
• Bedämpfung von Kettenzügen
• Steuerung für einen Rollenförderer

Unternehmen sind eingeladen, mit dem ZAFT zu kooperieren: Expertenvorträge,
Personalworkshops, Exkursionen, Abschlussarbeiten und Projekte sind regelmäßige Aktivitäten.
Das ZAFT arbeitet mit zahlreichen Unternehmen aus folgenden Branchen zusammen:

• Heben von Lasten (Krane, Hubwerke, Lastaufnahmemittel)
• Fördertechnik
• Maschinenelemente (Bremsen & Kupplungen)
• Bergbaumaschinen und Bergbau

Modul Maschinenelemente I
Ziele:
Die Absolventen kennen den Aufbau grundlegender Maschinenelemente und können diese geeignet, entsprechend dem Einsatz, auswählen. Aufbauend auf die Kenntnisse der Technischen Mechanik und Werkstofftechnik haben die Absolventen die Befähigung, Maschinenelemente nachzuweisen. Hierzu verfügen sie über die Kenntnis grundlegender Anforderungen aus Regelwerken. Die Absolventen sind zum Stand der Forschung in Einzelaspekten (Kontaktproblematik in Bolzenverbindungen) informiert. An praxisrelevanten Aufgaben haben die Absolventen die geeignete Anwendung ihrer Kenntnisse eingeübt und sich mit der Extrapolation auf Aufgabenvarianten auseinandergesetzt. Neue Situationen werden hierbei erkannt und können im Rahmen des allgemeinen Standes der Technik erarbeitet werden. Wesentlicher Bestandteil dieser Einübung ist die Informationsbeschaffung auf Grundlage von Aufgabenverständnis und entwickeltem Lösungsansatz. Die Absolventen haben Erkenntnisse zur Einordnung der Inhalte insbesondere unter Berücksichtigung der Aspekte Kompetenz, Verantwortung und Sicherheit.
Inhalt:
Konstruktion: Methodische Grundlagen des Konstruktionsprozesses, Pflichtenheft, Aspekte der Bauteilgestaltung; Werkstoffe: Werkstoffgruppen und ihre grundlegenden Eigenschaften für die Konstruktion; Festigkeit: Statischer und dynamischer Bauteilnachweis allgemein und in Ansätzen unter Berücksichtigung einschlägiger Regelwerke (z.B. DIN 743, DIN 18800); Verbindungselemente: Schraubenverbindungen, Gestaltung und Nachweis insbesondere in Anlehnung an VDI 2230, Federn; Antriebselemente: Wellen, Gleitlager, Wälzlager, Sicherungselemente, Gestaltung und Nachweis; Tribologie: Öle, Fette und Feststoffe als Schmierstoffe, Grenz-, Misch- und Flüssigkeitsreibung, Coulomb´sche Reibung

Modul Maschinenelemente II
Ziele:
Die Absolventen kennen den Aufbau weiterführender Maschinenelemente und können diese geeignet entsprechend dem Einsatz auswählen. Aufbauend auf die Kenntnisse der Technischen Mechanik und Werkstofftechnik haben die Absolventen die Befähigung, Maschinenelemente nachzuweisen. Hierzu verfügen sie über die Kenntnis grundlegender Anforderungen aus Regelwerken. Die Absolventen sind zum Stand der Forschung in Einzelaspekten (Schaltverhalten von Sicherheitskupplungen) informiert. An praxisrelevanten Aufgaben haben die Absolventen die geeignete Anwendung ihrer Kenntnisse eingeübt und sich mit der Extrapolation auf Aufgabenvarianten auseinandergesetzt. Neue Situationen werden hierbei erkannt und können im Rahmen des allgemeinen Standes der Technik erarbeitet werden. Wesentlicher Bestandteil dieser Einübung ist die Informationsbeschaffung auf Grundlage von Aufgabenverständnis und entwickeltem Lösungsansatz. Die Absolventen haben Erkenntnisse zur Einordnung der Inhalte insbesondere unter Berücksichtigung der Aspekte Kompetenz, Verantwortung und Sicherheit.
Inhalt:
Welle-Nabe-Verbindungen: Polygon, Passfeder, Pressverbände, Klebverbindungen; Kupplungen und Bremsen: Ausgleichskupplungen, Schaltkupplungen, Sicherheitskupplungen, Bremsen; Getriebe; Zahnradgetriebe, Riemengetriebe, Kettengetriebe: Stoßdämpfer; Industriestoßdämpfer; Normalien, Bedien- und Spannelemente, Mess- und Prüfelemente.

Modul Konstruktionstechnik
Ziele:
Die Absolventen kennen die wesentlichen Methodiken zur Ziel gerichteten Vorgehensweise in der Konstruktion. Sie sind in der Lage, diese Methodiken entsprechend dem Bedarf fallweise oder in Gänze heranzuziehen. Aufbauend auf die Kenntnisse der Technischen Mechanik, der Werkstofftechnik und der Maschinenelemente haben die Absolventen die Befähigung, Bauteile, Baugruppen und ganze Maschinen zu planen und nachzuweisen. Hierzu verfügen sie über grundlegende Kenntnis der Anforderungen betreffend Produktsicherheit. An praxisrelevanten Aufgaben haben die Absolventen die geeignete Anwendung ihrer Kenntnisse eingeübt. Die Aufgabenstellungen fokussieren sich auf den Bereich der Antriebstechnik und Fördertechnik, sind allerdings nicht hierauf begrenzt. Wesentlicher Bestandteil der Aufgabenbearbeitung ist die Informationsbeschaffung auf Grundlage von Aufgabenverständnis und entwickeltem Lösungsansatz. Die Absolventen haben Erkenntnisse zur Einordnung konstruktiver Aufgabenstellungen insbesondere unter Berücksichtigung der Aspekte Kompetenz, Verantwortung, Sicherheit, Zeiten und Kosten.
Inhalt:
Grundlagen der Konstruktionslehre, Ausarbeitung von Lastenheft und Pflichtenheft, Bauteilgestaltung, Projektmanagement in der Konstruktion, Entwurf, Ausarbeitung und Bewertung

Modul Fördertechnische Systeme
Ziele:
Die Absolventen kennen wesentliche Bauarten von fördertechnischen Systemen. Sie sind in der Lage, Anlagen entsprechend den Anforderungen grundlegend zu projektieren. Aufbauend auf die Kenntnisse der Technischen Mechanik, der Werkstofftechnik und der Maschinenelemente sowie insbesondere der Fördertechnischen Komponenten haben die Absolventen die Befähigung, Bauteile und Baugruppen Fördertechnischer Anlagen zu planen und nachzuweisen. Hierzu verfügen sie über grundlegende Kenntnis der Anforderungen betreffend Produktsicherheit und Arbeitssicherheit. An praxisrelevanten Aufgaben haben die Absolventen die geeignete Anwendung ihrer Kenntnisse eingeübt. Die Aufgabenstellungen fokussieren sich auf den Bereich Krananlagen, sind allerdings nicht hierauf begrenzt. Die Absolventen haben Erkenntnisse zur Einordnung fördertechnischer Aufgabenstellungen insbesondere unter Berücksichtigung der Aspekte Kompetenz, Verantwortung, Sicherheit, Zeiten und Kosten.
Inhalt:
Einteilung der Transporttechnik und Fördertechnik: Stetigförderer, Unstetigförderer; Kernfunktionen fördertechnischer Geräte: Last tragen, Last bewegen, Bewegung steuern; Anlagenplanung Umschlagleistung, Arbeitsspiel; Krananlagen; Lastaufnahmemittel: LAM für Stückgut, LAM für Schüttgut; Tragwerke, Sicherheitskonzepte, Kraftgrößenverfahren, Weggrößenverfahren, EN 13001; Triebwerke: Hubwerke, Fahrwerke, Drehwerke, Wippwerke; Sensorik und Steuerungen: Energiezuführung, Steuerungsbausteine (Distanzierung, Pendelregelung, u.a.); Arbeitssicherheit: Unfallverhütungsvorschriften.

Modul Maschinendynamik
Ziele:
Die Studierenden werden zunächst grundsätzlich für Fragestellungen der Maschinendynamik sensibilisiert. Sie lernen verschiedene Fragestellungen kennen, können die anstehenden Aufgaben in mathematischen Modellen formulieren und sind in der Lage, diese einer Lösung zuzuführen. Dabei steht die Modellierung diskreter elastischer Modelle im Vordergrund. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Bewertung von Modellannahmen und Ergebnissen. Es werden Beobachtungen an Maschinen und Prüfeinrichtungen vorgenommen. Die Absolventen des Teilmoduls sind in der Lage, Schwingungsphänomene zu beobachten und einzuordnen. Für mechanische Systeme können Sie für eine gegebene konstruktive Konstellation ein mathematisches Modell für das schwingende System ableiten und lösen. Als spezielle Phänomene können die Studierenden zum Beispiel behandeln: Systemreduktion, Unwucht, Tilgung, Fundamentlasten.
Inhalt:
Allgemein: Schwingungserscheinungen, Klassifikation, Harmonische Analyse, Phasendiagramm; Systemparameter: Masse, Steifigkeit, Dämpfung, Systemvereinfachung, Maxwell-Modell, Kelvin-Voigt-Modell; Einmassenschwinger: Modellentwicklung für mechanische Systeme, Mit und ohne Dämpfung, mit und ohne Anregung (Kraftanregung, Weganregung), Betrachtung im Zeitbereich, Betrachtung im Frequenzbereich, Auswuchten in einer Ebene; Mehrmassenschwinger: Modellerstellung für mechanische Systeme, DGL-System zweiter Ordnung, Reduktion auf DGL-System erster Ordnung, Eigenverhalten, Tilgung, Fundamentlasten; Einzelthemen: Modale Analyse. Betriebsfestigkeitsrechnung, Weggrößenverfahren (Stabsysteme), Näherungsverfahren (Finite Elemente Methode).

Modul Produkt+Produktion
Ziele:
Die Studierenden haben in der Lehrveranstaltung eine intensive Auseinandersetzung mit der Interaktion von Konstruktion und Produktion erfahren. Aus dieser Auseinandersetzung heraus haben sie eine besondere Befähigung erreicht, aus der integrativen Betrachtung heraus die Produktivität einer produzierenden Wertschöpfungskette bestehend aus Entwicklung, Konstruktion und Produktion zu steigern. Die Absolventen des Moduls sind in der Lage, eine produzierende Wertschöpfungskette in ihrer Gesamtheit zu betrachten, d.h. zu analysieren und zu synthetisieren. Ausgehend von der Marktanalyse können sie ein geeignetes Produkt entwickeln und die Maßnahmen für die Vorbereitung einer wirtschaftlichen Produktion ergreifen. Der spezielle Fokus liegt dabei in der Fähigkeit einer integrierten Betrachtung von Konstruktion und Produktion einerseits aus Sicht des Einzelfertigers und andererseits aus Sicht des Serienfertigers.
Inhalt:
Entwicklung: Marktanalyse, Anforderungsliste, Lastenheft, Pflichtenheft, Lösungsfindung, Lösungsauswahl und Lösungsbewertung, Kreativitätstechniken, Produktkonzept; Konstruktion: Design to X, Funktionsgerechte Konstruktion, Kostengerechte Konstruktion, Beanspruchungsgerechte Konstruktion, Materialgerechte Konstruktion, Fertigungsgerechte Konstruktion, Montagegerechte Konstruktion, Rechtsgerechte Konstruktion; Produktion: Produktionskonzept, Fertigungs- und Montageablaufplan, Betriebsmittel, Arbeitsorganisation, Zeitermittlung, Arbeitsplan, Herstellkosten, Make or Buy.