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Neu konstruieren Orthogonales Design verändert die Konstruktion zukünftiger Maschinen

Von Dr.-Ing. Dipl. Phys. Ulrich Leiseder 5 min Lesedauer

Erfahren Sie, was ein versierter Physiker mit dem Begriff „Orthogonales Design“ genau meint. Es lohnt sich, denn es kann verändern, wie Systeme in Zukunft konstruiert und/oder verbessert werden können.

Wollen Sie wissen, was man mit orthogonalem Design alles erreichen kann? Dann sollten Sie diesen Beitrag nicht an sich vorbeiziehen lassen. Hier etwa ein Beispiel für eine ultraflache Kupplung, die per 3D-Druck enstanden ist. Aber es geht auch dreidimensional ...(Bild: Leiseder Physik)
Wollen Sie wissen, was man mit orthogonalem Design alles erreichen kann? Dann sollten Sie diesen Beitrag nicht an sich vorbeiziehen lassen. Hier etwa ein Beispiel für eine ultraflache Kupplung, die per 3D-Druck enstanden ist. Aber es geht auch dreidimensional ...
(Bild: Leiseder Physik)

Wer das Rad halbiert, den belohnt die Physik! Denn für Drehmomente maßgebliche Flächenträgheitsmomente profitieren je nach Auslegung spezifisch zigfach, in der Praxis bleibt wie bei der Zugfestigkeit eine mehrfache Verbesserung. Orthogonal design matters! Dieser Satz fasst die Entkoppelung von Wirk- und Montagerichtung zusammen. Von der Entwicklung über die Fertigung bis hin zur Anwendung multiplizieren sich nämlich die Vorteile mit jeder Stufe. So bildet etwa eine ultraflache Kupplung die Basis eines Nullpunktspann-Systems oder eines modularen Roboterarms. Sie vereinfacht so die Montage komplexer Anlagen und lässt sich sowohl manuell als auch vom Roboter bedienen. Der sich wie ein Computer hoch-bootende Ansatz öffnet so die Tür zu sich selbst zusammenbauenden Robotern oder zu voll automatisierten Abläufen in der Fertigung. Man sieht, das Vorteilsspektrum ist weit gefächert.

Einiges zu den Vorteilen und ausgewählte Beispiele

Im so konservativen und vielfach durchgearbeiteten und optimierten Bereich der Mechanik kommt es dabei überraschend zu einer Neuerung, die als Methodik bezeichnet werden kann. Die Innovation besteht darin, höchste Kräfte mechanisch zu beherrschen, was auch bei Drehbewegungen funktioniert. Das Design vereinfacht durch den einfachen Zugang zu den verbindenden Elementen die Entwicklung, die Fertigung, die Wartung und noch vieles mehr. Das gilt über den gesamten Lebenszyklus des Systems. Schrauben fallen systembedingt heraus! Denn sie halten lediglich in der Richtung, in der sie montiert werden, was eine Verknüpfung von Montage und Funktion darstellt und damit den Zugang zur Schraube immer im Blick haben muss. Geschraubt werden kann auch nur, wenn eine gewisse Bauhöhe vorhanden ist. Bevor wir zu den Einzelheiten kommen, sollen hier schon ein paar Beispiele folgen, um die durchaus exotische Bauweise zu erklären. Die Baugruppen halten im Funktionsmodus nämlich sich selbst zusammen und stellen quasi ein 3D-Puzzle eines massiven (Hüll)Körpers dar (der auch Luftanteile haben darf). Mehr zu den Beispielen folgt in eigenständigen Artikeln in nächster Zeit. Hier, außer dem Aufmacher, noch zwei weitere Exemplare:

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