Im TK Elevator Testturm in Rottweil (Deutschland) forschen Wissenschaftler und Ingenieure an der Zukunft des Aufzugs. Im Gespräch mit Martin Fetzer, Verantwortlicher für den Bereich «Test und Qualifikation», über Drahtseile, Condition Monitoring und die typischen Herausforderungen bei der Weiterentwicklung von Aufzugssystemen.
Von Markus Back, Chefredaktor Print
Das Headquarter von TK Elevator befindet sich im Rheinland, der Testturm steht aber im Schwarzwald. Darf man in Düsseldorf nicht so hoch bauen oder was ist der Grund hierfür?
Der Testturm gehört zur Entwicklungsabteilung von TK Elevator, die in Neuhausen auf den Fildern ansässig ist. Dort wäre zwar theoretisch Platz für einen Testturm gewesen, wegen der Nähe zum Flughafen Stuttgart durfte er aber dort nicht gebaut werden. Bei der Standortsuche kam man schliesslich auf Rottweil, das über die Autobahn schnell von Neuhausen aus zu erreichen ist.
Seit dem Jahre 2000 hat sich weltweit die Anzahl der Gebäude, die mehr als 300 Meter hoch sind, mehr als verdreifacht. Inwieweit lassen sich die Anforderungen an die Aufzugssysteme in solchen Gebäuden in einem nur 246 Meter hohen Turm abbilden?
(lacht) Im Vergleich zu den wirklich hohen Gebäuden, die heutzutage entstehen, ist das hier in Rottweil tatsächlich nur ein Türmchen. Der Turm ist aber so hoch gebaut, dass man alles, was man testen möchte, auch testen kann. In einem Aufzug gibt es drei Dinge, die beim Testen relevant sind. Das sind die Beschleunigung, die konstante Fahrt und die Verzögerung. Die Höhe des TK Elevator Testturms wurde anhand der maximal möglichen Geschwindigkeit ausgelegt, mit der getestet werden soll. Somit können wir alles testen, was aus unserer Sicht notwendig ist, ohne zusätzliche hunderte Meter höher bauen zu müssen.
Im TK Elevator Testturm in Rottweil (Deutschland) forschen Wissenschaftler und Ingenieure an der Zukunft des Aufzugs. Im Gespräch mit Martin Fetzer, Verantwortlicher für den Bereich «Test und Qualifikation», über Drahtseile, Condition Monitoring und die typischen Herausforderungen bei der Weiterentwicklung von Aufzugssystemen.
Von Markus Back, Chefredaktor Print
Das Headquarter von TK Elevator befindet sich im Rheinland, der Testturm steht aber im Schwarzwald. Darf man in Düsseldorf nicht so hoch bauen oder was ist der Grund hierfür?
Der Testturm gehört zur Entwicklungsabteilung von TK Elevator, die in Neuhausen auf den Fildern ansässig ist. Dort wäre zwar theoretisch Platz für einen Testturm gewesen, wegen der Nähe zum Flughafen Stuttgart durfte er aber dort nicht gebaut werden. Bei der Standortsuche kam man schliesslich auf Rottweil, das über die Autobahn schnell von Neuhausen aus zu erreichen ist.
Seit dem Jahre 2000 hat sich weltweit die Anzahl der Gebäude, die mehr als 300 Meter hoch sind, mehr als verdreifacht. Inwieweit lassen sich die Anforderungen an die Aufzugssysteme in solchen Gebäuden in einem nur 246 Meter hohen Turm abbilden?
(lacht) Im Vergleich zu den wirklich hohen Gebäuden, die heutzutage entstehen, ist das hier in Rottweil tatsächlich nur ein Türmchen. Der Turm ist aber so hoch gebaut, dass man alles, was man testen möchte, auch testen kann. In einem Aufzug gibt es drei Dinge, die beim Testen relevant sind. Das sind die Beschleunigung, die konstante Fahrt und die Verzögerung. Die Höhe des TK Elevator Testturms wurde anhand der maximal möglichen Geschwindigkeit ausgelegt, mit der getestet werden soll. Somit können wir alles testen, was aus unserer Sicht notwendig ist, ohne zusätzliche hunderte Meter höher bauen zu müssen.
Das Drahtseil ist bevorzugtes Fördermittel in Aufzügen. Erreicht dieses irgendwann einmal sein Ende oder lässt sich dieses für beliebige Höhen verwenden?
Das Limit liegt bei 500 bis 600 Metern Förderhöhe, wobei sich diese Einschränkung aus zwei Gründen ergibt. Der erste Grund ist das Seilgewicht, das ab einer bestimmten Länge einfach zu schwer wird, der zweite die Physik. Je länger ein Seil ist, desto grösser ist dessen Schwinglänge, die sich kritisch auf die Aufzüge und die Einrichtungen im Schacht auswirkt. Daher wird die maximal mögliche Länge in aller Regel gar nicht ausgereizt. Im höchsten Gebäude der Welt, dem Burji Khalifa in Dubai mit 828 Metern und 163 Etagen, muss man daher auch einmal umsteigen, bis man ganz oben ist.
Mit was für typischen Herausforderungen sehen sich die Aufzugshersteller, einmal von der zunehmenden Höhe der Gebäude, konfrontiert?
Ein Megatrend ist seit Jahren die anhaltende Landflucht, wodurch in den Städten immer mehr hohe Häuser entstehen. Derzeit sehen wir im Bereich zwischen 100 und 200 Metern sehr viele Bauaktivitäten. Doch egal, wie hoch die Häuser letztendlich sind, die grösste Herausforderung ist es, die Menschen in diesen effizient von unten nach oben und umgekehrt zu befördern.
Was heisst effizient in diesem Falle? Sind damit die Wartezeiten gemeint?
Genau, die Kernaufgabe ist es, die Wartezeiten zu verkürzen. In einem Wohngebäude mit acht Parteien sind die Wartezeiten überschaubar und es ist klar, wie viele Aufzüge es darin benötigt. Bei einem Bürogebäude ist das nicht so einfach. Hier bedarf es einer exakten Planung, um die Menschen ohne lange Wartezeiten möglichst schnell im Gebäude zu verteilen.
Testen Ihre Ingenieure vor Ort oder können diese aus dem Headquarter oder sogar bequem aus dem Homeoffice auf die Testanlagen zugreifen?
In den vergangenen zwei Jahren haben wir viel dazu gelernt und bestehende Konzepte wegen Corona hinterfragt und angepasst. Trotzdem ist es so, dass wir weiterhin vor Ort sehr viel testen müssen. Während die Software problemlos andernorts geprüft werden kann, ist das bei der Hardware schwierig bis unmöglich. Daher liegt bei uns der typische Anwesenheitsgrad bei 70 bis 80 Prozent.
Was ist eine typische Tätigkeit, für die Sie hier im Hause sein müssen?
Wenn ein Wert physisch aufgenommen werden muss, beispielsweise das Messen des Rundlaufs mit einer Messuhr, geht das aus der Ferne nur bedingt. Natürlich könnte man einen Roboter hinstellen, der das übernimmt – aber in diesem Falle lohnt sich das nicht. Ausserdem muss der Aufzug und die Hardware meistens vor Ort bedient werden.
Im Testturm lassen sich Geschwindigkeiten von bis zu 18 m/s testen. Ging es auch noch schneller oder ist der Mensch hier das einschränkende Element?
Der Mensch ist an dieser Stelle tatsächlich der limitierende Faktor. Technisch kann man viel machen, aber der Mensch soll sich ja auch noch wohl fühlen. Eine Aufzugsfahrt soll für ihn komfortabel sein und da ist das Hochfahren gar nicht das Problem. Runterfahren ist wegen des Druckausgleichs auf dem Ohr deutlich kritischer. Für einen kerngesunden Menschen geht das, sobald aber jemand nur schon leicht verschnupft ist, baut sich bei einer schnellen Abfahrt ein enormer Druck auf dessen Ohren auf. Daher ist es heute schon so, dass Anlagen, die sehr schnell nach oben fahren, in aller Regel mit maximal 10 m/s nach unten fahren.
Der Panorama-Aufzug ist mit seinen knapp 240 Metern als ein klassischer Seilaufzug ausgeführt. Was sind die Vorteile und was sind die Nachteile dieser Systeme?
Der Seilaufzug ist ein bewährtes, zuverlässiges und stabiles System, das es bereits seit 150 Jahren gibt. Für eine Förderhöhe wie im Panorama-Aufzug hat man bislang keine Alternative. Wir arbeiten an anderen Lösungen, aber Stand heute ist der Seilaufzug das Mittel der Wahl. Dieser bietet einen hohen Komfort und ist durch das Gegengewicht äusserst effizient. Da die Energieeffizienz von Gebäuden immer wichtiger wird, ist das ein starkes Argument, das für ihn spricht.
An was für anderen Lösungen arbeiten Sie? Ich könnte mir eine Lösung basierend auf Elektromagneten sehr gut vorstellen.
Das sind wir bei unserer Innovation Multi, bei der wir das Seil durch einen Linearantrieb ersetzen. Hier im Testturm Rottweil arbeiten wir genau an einer solchen Lösung.
Welche Zukunft hat der Seilaufzug angesichts einer Innovation wie dem Multi?
Seilaufzüge wird es noch sehr lange geben. Selbst wenn eines Tages der Multi kommt, wird dieser in einem Gebäude zunächst nur die Grossverteilung übernehmen und je nach Konzept nur in jedem dreissigsten oder fünfzigsten Stockwerk halten. Wenn man nur aber im 35. Stockwerk arbeitet, möchte man ja nicht für die übrigen Stockwerke die Treppe nehmen, weshalb es weiterhin den Seilaufzug für die Feinverteilung in einem Gebäude brauchen wird.
Der Testturm verfügt über zwölf Schächte, in denen verschiedene Systeme erprobt oder weiterentwickelt werden. Sehr utopisch klingt der Doppeldeckeraufzug. Was hat man sich unter diesem vorzustellen?
Ein Doppeldeckeraufzug ist ein klassischer Shuttle-Aufzug und dient zur Erhöhung der Förderkapazität in einem Schacht. Er dient der Expressverteilung und ist nicht für den Stockwerksverkehr gedacht. Da er zudem angepasste Stockwerkshöhen benötigt, hält er in einem Gebäude beispielsweise nur unten, in der Mitte und oben an. Die Nachverteilung erfolgt weiterhin über Seilaufzüge.
Im Twin fahren zwei Kabinen in einem Schacht. Wie funktioniert das?
Der Twin [Link zur Twin-Broschüre] ist ein Aufzugsystem mit unabhängig voneinander fahrenden Kabinen, die über separate Seile und Antriebe verfügen. Im Gegensatz zum Doppeldecker benötigt dieser keine fixen Stockwerksabstände und lässt sich flexibler verwenden. Morgens kann dieser beispielsweise als Express-Shuttle genutzt werden, um die Menschen schnell im Gebäude zu verteilen, während er tagsüber unabhängig voneinander die Feinverteilung für den unteren und den oberen Teil eines Gebäudes übernimmt.
Der bereits angesprochene Multi soll in sehr hohen Gebäuden den Platzbedarf für den Aufzug um 50 Prozent verringern und die Förderleistung zugleich um diesen Wert erhöhen. Wie wird das erreicht?
Während beim Twin zwei Kabinen im Schacht fahren, können vom Multi theoretisch beliebig viele Kabinen eingesetzt werden. Da er nicht über Drahtseile, sondern Linearantriebe bewegt wird, kann er zudem horizontal verfahren. Die Bewegung erfolgt dabei über einen Permanentmagneten an der Kabine und ein wanderndes Magnetfeld im Schacht, das sich für jede Kabine einzeln ansteuern lässt.
Welchen Einfluss wird der Multi auf die zukünftige Architektur von Häusern haben?
Architekten sind begeistert, da er ihnen neue Gestaltungsmöglichkeiten gibt. Heute gleichen Hochhäuser einem Donut. In der Mitte befinden sich die Aufzugs- und Versorgungsschächte und um diese herum wird ein Kringel mit nutzbarer Fläche gebaut. Der Multi ermöglicht es Architekten, sich von dieser Bauweise zu lösen.
Was bedeutet diese Innovation aus sicherheitstechnischer Sicht? Bedarf es womöglich neuer Standards und Normen?
Für den Multi gelten zunächst einmal die gleichen Standards und Normen wie bei einem Seilaufzug. Die Umsetzung erfolgt technisch bedingt ein wenig anders und die Norm ist tatsächlich eine Herausforderung, da diese für Seil- und Hydraulik-Aufzüge entwickelt wurde.
Sind die Schachtabmessungen normiert oder entstehen diese nach Bedarf?
Es gibt Standards, von denen Bauherren aber abweichen können. Wird einer unserer Verkäufer beispielsweise nach einem Fördergewicht von 1000 Kilogramm angefragt, schlägt er die Schachtabmessung vor, die sich dafür am besten eignet und daher auch am kostengünstigsten realisieren lässt. Wenn der Schacht nun aber halb so breit und dafür doppelt so tief sein soll, kostet es entsprechend mehr, da das System hierfür individuell ausgelegt werden muss.
Wie viel Condition Monitoring integriert ein modernes Aufzugssystem?
Wir befassen uns mit diesem Thema, um alle Teile, die einem Verschleiss unterliegen, zu erfassen. Klassisch sind das die Seile, aber auch jegliche Rollen und Lager fallen darunter. Bei Seilen wissen wir ziemlich genau, wie lange sich diese benutzen lassen, bevor irgendein Verschleiss eintritt.
Unsere Rollen- und Türführungen integrieren heutzutage Sensorik, die Frequenzen und Fahrtunebenheiten registrieren und entsprechende Analysen im Hintergrund ausführen, um frühzeitig die entsprechenden Ersatzteile beschaffen und entsprechende Wartungsfenster einplanen zu können. Im Idealfall lassen sich aus den aufgezeichneten Daten Rückschlüsse ziehen, die ins Produktdesign mit einfliessen, um Aufzugssysteme weiter zu verbessern.
Beim Condition Monitoring werden unter anderem verschiedene Messwerte korreliert, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Haben Sie ein Beispiel dafür, wo dieses Verfahren bei Ihnen bereits erfolgreich zur Anwendung kam?
Ein Aufzug hängt nicht an einem Seil, sondern an sechs, acht, zehn oder mehr Seilen und diese sind im Idealfall alle gleich gespannt. Jetzt ist das aber so, dass sich während der Fahrt die Seilspannung in Abhängigkeit der Qualität der Treibscheibe entsprechend verändert. Geht diese Spannung aus einem bestimmten Bereich heraus, unterliegt die Treibscheibe am Antrieb einem zusätzlichen Verschleiss. Durch Korrelation von Daten konnten wir diesen Grenzbereich exakt bestimmen.
Kühlschmiermittel werden in einem Aufzug vermutlich nicht benötigt. Sicherlich gibt es aber Komponenten, die regelmässig geschmiert werden müssen. Welche wären das?
Die Lagerstellen am Antrieb und die Rollenführungen werden regelmässig geschmiert. Ein Punkt am Seilaufzug sind die Seile. Diese müssen zwar nicht geschmiert, aber gepflegt werden, damit diese nicht trocken laufen.
Die Lineartechnik ist wichtiger Teil bei Handlingsystemen. Mit smarten mechatronischen Lösungen versucht Bosch Rexroth, die Lineartechnik auf ein neues Level zu heben. Ein Kommentar von Dr. Ulf Lehmann, Leiter des Geschäftsbereichs Linear Motion Technology der Bosch Rexroth AG.
Die Lineartechnik ist wichtiger Teil bei Handlingsystemen. Mit smarten mechatronischen Lösungen versucht Bosch Rexroth, die Lineartechnik auf ein neues Level zu heben. Ein Kommentar von Dr. Ulf Lehmann, Leiter des Geschäftsbereichs Linear Motion Technology der Bosch Rexroth AG.
Die Ressence ist eine revolutionäre mechanische und gleichzeitig elektronische Uhr. Im Uhrwerk ist eine winzige Antriebseinheit von Faulhaber für eine neuartige Aufgabe zuständig.
Die Ressence ist eine revolutionäre mechanische und gleichzeitig elektronische Uhr. Im Uhrwerk ist eine winzige Antriebseinheit von Faulhaber für eine neuartige Aufgabe zuständig.
Nach einer mehrjährigen Entwicklungszeit präsentiert Maxon den Bikedrive Air – ein leichtes und unsichtbares E-Bike-System bestehend aus Mittelmotor, integrierter Batterie und Bedienelement.
Nach einer mehrjährigen Entwicklungszeit präsentiert Maxon den Bikedrive Air – ein leichtes und unsichtbares E-Bike-System bestehend aus Mittelmotor, integrierter Batterie und Bedienelement.
Der Schweizer Maschinenbau hat einen hervorragenden Ruf in der ganzen Welt. Diese Seite ist dieser grossen und wichtigen Branche gewidmet. Viele Artikel und eine interaktive Schweizer Maschinenbaukarte.
Der Schweizer Maschinenbau hat einen hervorragenden Ruf in der ganzen Welt. Diese Seite ist dieser grossen und wichtigen Branche gewidmet. Viele Artikel und eine interaktive Schweizer Maschinenbaukarte.
Neue Tools machen möglich, wovon produzierende Betriebe schon lange träumen: Sie verhindern Fehler. «Technik und Wissen» stellt einige solcher Tools vor, die helfen können, Fehler zu vermeiden und ein Schritt hin zur Null-Fehler-Produktion sind.
Neue Tools machen möglich, wovon produzierende Betriebe schon lange träumen: Sie verhindern Fehler. «Technik und Wissen» stellt einige solcher Tools vor, die helfen können, Fehler zu vermeiden und ein Schritt hin zur Null-Fehler-Produktion sind.
Augmented Reality bietet viele Vorteile für Unternehmen. Wie diese genau aussehen und wieso sich der Einstieg trotz der hohen Anschaffungskosten schnell rechnet, erklärt Urs Rüegg von Microsoft Schweiz.
Augmented Reality bietet viele Vorteile für Unternehmen. Wie diese genau aussehen und wieso sich der Einstieg trotz der hohen Anschaffungskosten schnell rechnet, erklärt Urs Rüegg von Microsoft Schweiz.
Mehr Wissen. Immer auf dem Laufenden sein. Folge uns auf Linkedin.
Werkzeuge aus hochharten Diamanten stellen alle anderen Schneidstoffe in den Schatten. Doch wer in diese hochwertigen Werkzeuge investiert, sollte sie auch richtig einsetzen!
Werkzeuge aus hochharten Diamanten stellen alle anderen Schneidstoffe in den Schatten. Doch wer in diese hochwertigen Werkzeuge investiert, sollte sie auch richtig einsetzen!
Motoren von Maxon auf dem Mars: Das gehört inzwischen zusammen. Nun kommt eine weitere Mission dazu und mit ihr auch Motoren in einem neuen Mars-Helikopter.
Motoren von Maxon auf dem Mars: Das gehört inzwischen zusammen. Nun kommt eine weitere Mission dazu und mit ihr auch Motoren in einem neuen Mars-Helikopter.
In einem Mars-Antrieb steckt sehr viel mehr Standardtechnologie als vermutet! Wieso das so ist und was es für eine erfolgreiche, Standort-übergreifende Forschung und Entwicklung braucht, erzählt CTO Ulrich Claessen von der Maxon-Gruppe während einer Tasse Kaffee.
In einem Mars-Antrieb steckt sehr viel mehr Standardtechnologie als vermutet! Wieso das so ist und was es für eine erfolgreiche, Standort-übergreifende Forschung und Entwicklung braucht, erzählt CTO Ulrich Claessen von der Maxon-Gruppe während einer Tasse Kaffee.
Der Cybathlon, das Projekt Varileg und das Projekt «VariLeg enhanced» und die Wichtigkeit von Kooperationen zwischen Industriefirmen und Hochschulen.
Der Cybathlon, das Projekt Varileg und das Projekt «VariLeg enhanced» und die Wichtigkeit von Kooperationen zwischen Industriefirmen und Hochschulen.
Eine preisgekrönte Multimediastory von Chefredaktor Eugen Albisser über den 3D-Druck im Mikrometerbereich.
Eine preisgekrönte Multimediastory von Chefredaktor Eugen Albisser über den 3D-Druck im Mikrometerbereich.
Eine Multimediastory über HP und wie sie den disruptiven Weg vom 2D-Druck in die dritte Dimension fand.
Eine Multimediastory über HP und wie sie den disruptiven Weg vom 2D-Druck in die dritte Dimension fand.
Autor: Markus Back, Chefredaktor Print
Redaktionelle Bearbeitung: Technik und Wissen
Eine Publikation von Technik und Wissen
TK Elevator testturm.tkelevator.com tkelevator.com