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Industrietrends bei Servoantrieben: Neue Qualität schaffen mit Melservo J5 Teil 2

23.04.202510 Minuten Lesedauer

Der zweite Teil des Artikels zu Industrietrends bei Servoantrieben behandelt weitere Herausforderungen wie die begrenzte Herstellergarantie, steigende Energiekosten und den wachsenden Einsatz von Predictive Maintenance zur Optimierung der Wartung.

Die Zukunft der Servosysteme: Herausforderungen und Trends im Überblick (Teil 2/2)

Die Herausforderung begrenzter Garantie- und Supportzeiten durch Hersteller von Servosystemen

Die Dauer von Herstellergarantie und -support ist nicht nur für Endkunden relevant, sondern betrifft auch Systemintegratoren und Maschinenbauer. Einigkeit besteht darüber, dass Anbieter von Automatisierungstechnik ihre Produkte möglichst lange unterstützen sollten. Im Durchschnitt bieten die meisten Hersteller für abgekündigte Produktreihen etwa zehn Jahre lang Support und Ersatzteile nach der Marktrücknahme¹. Doch was passiert danach?

Oft bleibt den Anwendern nur der kostenintensive Komplettaustausch aller Antriebskomponenten oder die aufwendige Suche nach gebrauchten Ersatzteilen – denn nur wenige Hersteller garantieren eine durchgängige Abwärtskompatibilität zwischen alten und neuen Serien².

Mitsubishi Electric setzt seit Jahren auf Nachhaltigkeit durch langanhaltende Abwärtskompatibilität. Ein Beispiel: Die MR-J5-Serie ist über ihre Montageschnittstelle teilweise mit der über 25 Jahre alten MR-J2S-Serie kompatibel. Darüber hinaus ist sie vollständig kompatibel mit der MR-J4-Serie – das ermöglicht einen reibungslosen Übergang und vereinfacht Upgrades.

Was bedeutet diese Abwärtskompatibilität konkret?

  • Gleiche Anschlussmaße bei Motoren und Servoverstärkern
  • Betrieb von MR-J4-Motoren mit der MR-J5-Serie
  • Spezielle Ausführungen der Verstärker (MR-J5-B) mit SSCNETIII/H-Schnittstelle für bestehende Netzwerke
  • Gemeinsame Nutzung älterer und neuerer Servoantriebsserien innerhalb einer Anwendung im Kompatibilitätsmodus
  • Software-Tools für einfache Parameterübernahme zwischen den Generationen

Mitsubishi Electric gewährleistet damit Abwärtskompatibilität auf mehreren Ebenen – sowohl in der Hardware als auch in der Software.

Natürlich ist die Möglichkeit zur Migration nur ein Teil des Ganzen. Deshalb sind die Geräte von Mitsubishi Electric so konzipiert, dass sie mindestens zehn Jahre lang zuverlässig im Einsatz bleiben – selbst Komponenten mit hohem Verschleißpotenzial wie Glättungskondensatoren. Darüber hinaus stellt Mitsubishi Electric sicher, dass Ersatzteile auch bis zu 20 Jahre nach Serienende verfügbar sind.

In Kombination mit der Abwärtskompatibilität bietet dies entscheidende Vorteile:

  • Geringere Betriebskosten durch langlebige and robuste Komponenten
  • Minimierte Ausfallzeiten dank langfristiger Ersatzteilverfügbarkeit
  • Höheres Vertrauen in einen Hersteller, der auf Nachhaltigkeit und Qualität setzt


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[1] Durchschnittliche Daten der zehn führenden Servoantriebshersteller auf dem europäischen Markt.

[2] Nur eines von zehn untersuchten Unternehmen gewährleistet vollständige Abwärtskompatibilität.

Wachsende Energiepreise und gesetzliche Vorgaben – neue Anforderungen an moderne Servosysteme

Energiekrise, Emissionshandel, Gesetze: Die Strompreisentwicklung in Deutschland

In den letzten Jahren sind die Strompreise in Deutschland erheblich gestiegen. Besonders energieintensive Industrien spüren die finanziellen Folgen dieser Entwicklung.

Ein wesentlicher Faktor ist das europäische Emissionshandelssystem (EU-ETS), das Unternehmen verpflichtet, Emissionszertifikate zu erwerben. Die steigenden Zertifikatspreise treiben die Energiekosten weiter nach oben. Zudem führte der Krieg in der Ukraine zu einer Energiekrise, die die Preise für Strom und Gas massiv erhöhte.

Die Bundesregierung versucht mit dem Strompreispaket 2024/2025 kurzfristige Entlastungen zu schaffen, doch Prognosen deuten darauf hin, dass das Preisniveau langfristig weiter steigen wird. Besonders problematisch ist die hohe Volatilität der Strompreise, die viele Unternehmen zwingt, Strom am Spotmarkt zu beschaffen.

Zusätzlich gelten strenge gesetzliche Vorgaben zur Energieeffizienz. Vorschriften wie das Energieeffizienzgesetz (EnEfG) oder die EU-Richtlinie 2010/75/EU über Industrieemissionen (IED) fordern eine Reduzierung des Energieverbrauchs, was oft hohe Investitionen bedeutet.

Laut der aktuellen Strompreisentwicklung betrug der Preis für Industrieunternehmen 2024 etwa 15,16 ct/kWh für Beschaffung, Netzentgelte und Vertrieb, während die Abgaben bei 1,43 ct/kWh lagen. 2022 lag der Gesamtstrompreis noch bei 38,62 ct/kWh. Diese starken Preisschwankungen verdeutlichen die Unsicherheit der Entwicklung.

Die Preisentwicklung von Strom und Emissionszertifikaten zeigt klare Parallelen, was darauf hindeutet, dass die Preise auch nach einer Stabilisierung der geopolitischen Lage weiter steigen werden. Die EU-Klimapolitik, insbesondere das "Fit for 55"-Programm, legt nahe, dass keine grundlegende Entlastung zu erwarten ist. Unternehmen stehen daher weiterhin unter Druck, ihre Energieeffizienz zu optimieren und neue Strategien zur Kostensenkung zu entwickeln.

Mit der richtigen Antriebstechnik gegen steigende Energiekosten

Es ist zwar schwierig, den steigenden Preisen und der Energiepolitik entgegenzuwirken, aber der Stromverbrauch lässt sich durch den Einsatz energieeffizienter Geräte reduzieren. Ein Beispiel für ein solches System ist das MR-J5D-Gleichstromschienensystem.

In diesem System arbeiten die Servoantriebe innerhalb eines gemeinsamen Gleichstrombusses und profitieren vom Phänomen der Energierückgewinnung. Das bedeutet, dass die mechanische Energie, die beim Bremsen des Antriebs (zum Beispiel beim Abwärtsfahren einer vertikalen Achse) erzeugt wird, zurück in das Servosystem eingespeist wird. Diese zurückgewonnene Energie wird dann auf andere Antriebe verteilt, die im Antriebszyklus aktiv sind. Im Gegensatz zu Standardlösungen, bei denen die beim regenerativen Bremsen erzeugte Energie als Wärme an die Bremswiderstände abgegeben wird, wird die Energie hier sinnvoll genutzt.

Mit den Servoverstärkern der MR-J5D-Serie können je nach Anwendung bis zu 70 %3 des für den Betrieb des Servoantriebs benötigten Stroms eingespart werden. In Kombination mit den hocheffizienten Servomotoren der HK-Serie (mit einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 90 % im Leistungsbereich von 0,1 bis 2 kW) lässt sich der Stromverbrauch sowie die Betriebskosten des Antriebssystems deutlich reduzieren.

Die nebenstehende Abbildung veranschaulicht den Aufbau der MR-J5D-Antriebsserie.

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[3] Quelle: A. Buryło: „Bewertung des Einflusses regenerativer Systeme auf die Energieeffizienz von Servoantrieben“, Krakau, 2023, Technische Universität Krakau

Intelligente Servoantriebe: Wie KI die Wartung zur Predictive Maintenance weiterentwickelt

Seit mindestens einem Jahr beschäftigen wir uns intensiv mit dem Thema künstliche Intelligenz in all ihren Facetten. Es ist mittlerweile kaum vorstellbar, jemanden zu finden, der noch nie von ChatGPT oder anderen KI-basierten Tools gehört hat, die uns bei alltäglichen Aufgaben unterstützen – sei es im Berufsalltag oder im privaten Leben. Doch wie findet sich künstliche Intelligenz in der industriellen Automatisierung? Viele würden wohl auf komplexe, verteilte Systeme verweisen, die auf leistungsstarken Servern und Cloud-Computing basieren. Doch das ist nicht unbedingt der Fall. Künstliche Intelligenz kann auch in kleineren Anwendungen eingesetzt werden und in Standardgeräten wie Industrierobotern, Frequenzumrichtern oder Servoantrieben integriert sein.

Ein herausragendes Beispiel für den Einsatz modernster KI-Technologie ist Maisart, die künstliche Intelligenz von Mitsubishi Electric, die in vielen Automatisierungsgeräten zum Einsatz kommt. Ein besonders anschauliches Beispiel für ihre Anwendung ist die vorausschauende Wartungsfunktion (Predictive Maintenance) – eine Maschinendiagnosefunktion, die in die Servoverstärker der MELSERVO J5-Serie integriert ist. Diese Funktion ermöglicht es, einen vorausschauenden Ansatz nicht nur auf die Antriebskomponenten selbst, sondern auch auf die dazugehörigen mechanischen Systeme wie Kugelgewindetriebe, Riemen- und Zahnradantriebe sowie mechanische Getriebe anzuwenden.

Die Maschinendiagnosefunktion ermöglicht es, den Servoantrieb nicht nur als Stellglied in der Anwendung, sondern auch als fortschrittlichen Sensor zu verwenden. Der Servoantrieb kann den aktuellen Zustand überprüfen und die ersten Anzeichen eines mechanischen Komponentenausfalls auf der Grundlage geschätzter Reibungs- und Vibrationswerte für Kugelgewindetriebe oder Werte für Riemenspannungsänderungen bei Riemenantrieben vorhersagen.

Durch die Nutzung dieser Funktionen lassen sich Ausfallzeiten in Produktionsanlagen zu minimalen Wartungskosten deutlich reduzieren, da jeder Antrieb der MR-J5-Serie standardmäßig damit ausgestattet ist. Künstliche Intelligenz (KI) wird oft mit komplexen Algorithmen assoziiert, deren Implementierung spezielles Fachwissen erfordert. Maisart, die KI-Technologie in den Servoantrieben, nutzt jedoch maschinelles Lernen, um genau dieses Problem zu lösen. Die Einrichtung und Aktivierung der KI-gestützten Wartungsfunktionen ist denkbar einfach und dauert nur wenige Minuten. Der gesamte Prozess beschränkt sich auf die Konfiguration weniger Parameter direkt im Servoverstärker.

Die integrierte Maschinendiagnose stellt einen wichtigen Schritt hin zu Predictive Maintenance und damit zur vorausschauenden Wartung dar – ein Kernelement von Industrie 4.0. Jedes Fertigungsunternehmen, das langfristig wettbewerbsfähig bleiben möchte, sollte auf diese Entwicklung setzen. Durch den Einsatz von KI-gestützter Predictive Maintenance lässt sich nicht nur das Vertrauen der Kunden in die Maschinen erhöhen, sondern auch die Wartungsfreundlichkeit deutlich verbessern. Dank intelligenter Maschinendiagnose können notwendige Wartungsmaßnahmen und der Austausch von Komponenten frühzeitig erkannt und geplant werden – ohne das Risiko unerwarteter Ausfälle und damit verbundener Kosten.

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[6] Der weltweite Markt für Industrie 4.0 wird bis 2026 voraussichtlich ein Volumen von 165,5 Milliarden US-Dollar erreichen, verglichen mit 73,9 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022, was einer jährlichen Wachstumsrate von 20,6 % entspricht (das Wachstum zwischen 2021 und 2022 betrug 39,12 %). Quelle: „Industry 4.0 Market Size, Share & Industry Growth Analysis Report by Technology (Industrial Robots, Blockchain, Industrial Sensors, Industrial 3D Printing, Machine Vision, HMI, AI in Manufacturing, Digital Twin, AGV's, Machine Condition Monitoring) and Geography - Global Growth Driver and Industry Forecast to 2026“, Market&Markets

Zusammenfassung

Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen einen kompakten Einblick in die aktuellen Entwicklungen der Maschinenbauindustrie geben konnte. Diese befindet sich im ständigen Wandel – mit steigenden Anforderungen an Energieeffizienz, Wartungsstrategien und Zukunftssicherheit. Mitsubishi Electric wächst mit diesen Anforderungen – und die MELSERVO-J5-Serie wurde genau dafür entwickelt: für energieeffizienten Betrieb, KI-gestützte Predictive Maintenance und gleichzeitig maximale Abwärtskompatibilität.

Selbstverständlich können wir in einem Artikel nicht alle Funktionen und Parameter abdecken. Besuchen Sie daher gerne unsere Produktseite, um mehr über die MR-J5-Serie und weitere Servoantriebe aus unserem Portfolio zu erfahren.

Mehr Informationen

Servo System – MELSERVO-J5-Serie

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Servoantriebe im Wandel der Industrie – jetzt weiterlesen

Im ersten Teil unserer Blogserie werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Trends, die den Einsatz moderner Servoantriebe prägen. Erfahren Sie, wie die MR-J5-Serie von Mitsubishi Electric mit

  • höherer Präzision und kürzeren Reaktionszeiten,
  • verbesserter Maschinen- und Anlagensicherheit,
  • offenen Netzwerkanbindungen und
  • kompakter Bauweise

Antworten auf die aktuellen Herausforderungen der Industrie liefert.

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