Harmades

Harmonische Getriebe werden seit mehr als vierzig Jahren im Weltraum genutzt. Sie ermöglichen Spielfreiheit in Kombination mit höchster Präzision. Die hohen Untersetzungen ermöglichen den Einsatz von kleinen Motoren, die auch weniger Leistung benötigen um große Massen zu bewegen, zB Solarpaneele.

Harmonic Drive® gears werden heute zumeist mit Fett geschmiert um die notwendigen Lebensdauern zu erreichen. Dies limitiert aber den Einsatzbereich auf „Umgebungstemperaturen“ durch die Gefahr des Outgassing und damit der Kontamination von sensible Oberflächen (Optiken).

Um die Anforderungen der Raumfahrtindustrie zu erfüllen, ergeben sich drei Ziele für das HARMADES-Projekt:

1. Erhöhung der Drehmomentdichte um einen Faktor 2,5 durch Design eines neuen kleineren Getriebes mit höherer Untersetzung 160:1 (HDAG,D),
2. Entwicklung einer Oberflächenbehandlung um die Lasttragkraft in der Verzahnung zu erhöhen (AAC und HMW), und
3. Entwicklung einer Testmethode um Tests über den gesamten extremen Temperaturbereich zu ermöglichen (AAC).

Am Ende des Projektes sollten Getriebe gefertigt werden, die alle diese Verbesserungen beinhalten und unter Thermalvakuum geprüft werden. Ein Erfolg ergibt die technologische Basis welche Europa weltweite Führerschaft in trockengeschmierten Wellgetrieben bringen würde.

Diese Ziele stellen einen deutlichen Innovationsschub dar, dessen technologische Lösung heute nicht existiert. Zum Erreichen des hohen Impacts muss also auch ein hohes Risiko in Kauf genommen werden. Die Überzeugung, dass das Projekt erfolgreich sein kann, wird in schrittweise bisherigen Erfolgen gesehen: im EU-Projekt harmLES wurde gezeigt, dass mit Trockenschmierung aussichtsreiche Lebensdauern erreicht werden können. Hier war ein wesentlicher Schritt die Design-Optimierung des Getriebes. Ein neues MoS2 coating wurde entwickelt und kann auch hier eingesetzt werden. Weiterhin wiesen erste Ergebnisse darauf hin, dass durch Einführung einer Wärmebehandlung eine deutliche Steigerung der Lebensdauer zu erwarten ist.

Im Rahmen von NISSCO wird derzeit die Oberflächen-behandlung optimiert, das Projekt endet aber auf "Materialebene" (erst hier im HARMADES könnten Getriebe geprüft werden). Die Prüfung von Harmonic Drive® Getrieben unter Thermal-Vakuum wird derzeit schon bei AAC durchgeführt.

Ein Konzept für eine Messmethode bei extremen Temperaturen sollte auf Basis dieser Erfahrungen möglich sein. Eine Kooperation zwischen D und Ö würde die vollen Synergien ermöglichen: aus österreichischer Sicht sind Getriebeteile zur Entwicklung der Prozesse und Testmethoden unumgänglich.

Andererseits profitiert HDAG (D) von bereits bestehendem Know-how bei AAC und HMW (Ö). Durch die im Projekt abgebildete vertikale Produktionskette, sind aber auch eine klare Trennung der IPR und Verwertungsmöglichkeiten darstellbar. Schließlich ist zu sagen, dass HARMADES die bisherigen Einzelschritte zusammenführen würde und damit die bereits eingesetzten Fördermittel nachhaltig nutzt.

Projektleitung

Aerospace & Advanced Composites GmbH

Projektpartner:innen

Härterei Michael Welser GmbH (HMW)

Aerospace & Advanced Composites GmbH
Dr. Andreas Merstallinger
Viktor Kaplan Straße 2 F
A-2700 Wiener Neustadt