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Und läuft und läuft und läuft. Was einst als Slogan für den VW Käfer bekannt wurde, lässt sich zuweilen auf Elektromotoren übertragen. Diese Erfahrung hat ein Pumpenhersteller gemacht, der für seine kleinen Produkte winzige Motoren benötigt. Die seien so stabil, dass sie bis zu 30 000 Stunden laufen, sagt er – und ist davon derart angetan, dass das gleich zum guten Vorsatz wird: „Es wäre ein schönes Ziel, wenn unsere Pumpen dies immer erreichen.“
Gesagt hat das Lutz Nowotka, Teamleiter Antriebs- und Steuerungstechnik bei der HNP Mikrosysteme GmbH mit Sitz in Schwerin. Das vor über 25 Jahren gegründete Unternehmen ist spezialisiert auf Mikropumpen und Systeme, die kleine Flüssigkeitsmengen schnell und präzise dosieren – zum Beispiel in der Analytik, für Pipettieraufgaben im Life-Sciences-Bereich, im Maschinen- und Anlagenbau, aber auch in Biotechnik, organischer Elektronik oder Luft- und Raumfahrt.
(Bild: HNPM)
Die Anforderungen dieser Branchen zu erfüllen, ist das oberste Ziel beim Entwickeln neuer, kleiner Pumpen. Diese bewegen geringe Volumenströme – wobei die Rede ist von Mikrolitern pro Minute oder sogar pro Stunde. Eine Dimension, „an die ich mich auch erstmal gewöhnen musste“, sagt Nowotka. Was dafür gelegentlich alles erforderlich ist, fasst erunter dem Begriff „Hochleistungsspagat“ zusammen. Ein Beispiel: Die Motoren sollen klein sein, aber mehr leisten. Oder: Die Motoren sollen noch kleiner sein – und mindestens das gleiche leisten.
Um diesen Wünschen entsprechen zu können, brauchte HNPM schon früh einen Partner, der die für die Pumpen passenden Antriebe zur Verfügung stellt. Vor über 20 Jahren zum Beispiel sollte eine Pumpe mit 8 mm Durchmesser entstehen. Die kleinsten verfügbaren Motoren fanden die Fachleute bei der Schweizer Maxon Gruppe aus Sachseln. Zwei Varianten des Motors vom Typ RE, mit Durchmessern von 13 mm und 16 mm, sind bis heute die am häufigsten bei HNPM verbauten Motoren und werden in der Niederdruckbaureihe eingesetzt.
Diese Pumpen erzeugen einen Druck von 0 bis 5 bar und einen Volumenstrom von 0,15 bis 72 ml/min. „HNPM hat seine Pumpenköpfe, damals an die Motorgröße angepasst“, berichtet Nowotka. So sei eine solche Pumpe, je nach Durchmesser des Motors, zwischen 9 und 11 cm lang.
Vielfältige kleine Antriebe – gern mit integrierter Steuerung
Doch ein kleiner Motor allein reicht inzwischen nicht mehr aus. Um die Pumpen an Kundenwünsche anzupassen, sei Vielfalt auch bei Komponenten erforderlich. Diese biete Maxon, sagt der technische Leiter. Und ein weiterer Aspekt sei wichtig: Die Auftraggeber wünschen sich heute laut Nowotka zunehmend Konzepte, bei denen auch die Steuerung in den Motor integriert ist. Solche Lösungen ermöglicht der Schweizer Motorenhersteller mit seinen Produkten.
(Bild: Maxon)
Neben den rein technischen Anforderungen gibt es aber auch übergeordnete Ziele, die HNPM sich setzt. Dazu gehört die Nachhaltigkeit. „Wir bauen die Pumpen so, dass wir sie demontieren und wieder zusammenbauen und an den Kunden zurückgeben können“, sagt Nowotka. Das sei zwar um so schwieriger, je kleiner eine Pumpe ist, aber dennoch machbar. Neben kompakten Bauformen, dem Preisdruck und der Lebensdauer der Produkte gehöre Nachhaltigkeit bereits zu den Anforderungen, die Auftraggeber ausdrücklich formulieren.
Nachhaltigkeit durch Bauteile aus Europa erreichen
Nachhaltigkeit in der Praxis heißt aber auch, dass die Qualität der Komponenten zählt. „HNPM setzt definitiv auf Qualität aus Europa“, sagt Nowotka. Genauer gesagt, auf Komponenten aus Deutschland und aus der Schweiz. Es habe aus Kostengründen zwar schon eine Testreihe mit günstig in Fernost eingekauften Motoren gegeben. Das habe sich aber nicht bewährt, der Teamleiter spricht von „schlechten Erfahrungen“, die das Unternehmen damit gemacht hat.
Dass sowohl Maxon als auch HNPM auf die Fertigung in Europa setzen, sehen die Fachleute aus beiden Unternehmen als wichtige Gemeinsamkeit an. Für
den Pumpenhersteller ist aber ebenso wichtig, dass der Austausch von technischen Informationen gut funktioniert sowie die Beratung zur Auswahl geeigneter Produkte.
Über die Motoren hinaus funktioniert das auch dann, wenn HNPM Bauteile aus Industriekeramik benötigt – denn die Mikropumpen fördern nicht nur Wasser, sondern auch wässrige Lösungen, Lösungsmittel, niederviskose Öle und Schmierstoffe. Unter diesen Bedingungen sind Rotorwellen aus Keramik, wie Maxon sie liefert, deutlich beständiger als Komponenten aus dem sonst üblichen Hartmetall. Somit erhöht sich die Lebensdauer der Pumpen – ein weiterer Punkt, an dem eine technische Lösung zur Nachhaltigkeit beitragen und Kundenanforderungen erfüllen kann. (op)
(Bild: Maxon)
Über HNPM
Ihre Wurzeln hat die HNP Mikrosysteme GmbH in einer Forschungsarbeit am Fraunhofer IPA in Stuttgart, in der es um winzige Zahnräder ging. Diese für kleine Pumpen für verschiedene Branchen zu nutzen, ist noch heute die Geschäftsidee des Unternehmens. Die Pumpe erhielt ein unverwechselbares Profil – kleiner Bauraum, hohe Standzeiten, leistungsfähige Werkstoffe und Präzision.
Über Maxon
Die Suche nach neuen Antriebslösungen ist seit über 60 Jahren ein Grundpfeiler des Schweizer Unternehmens Maxon. Dessen Antriebe werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter Industrieautomation, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt sowie Mobilitätslösungen. Des Weiteren entwickelt und produziert Maxon Keramikbauteile die unter anderem Getriebe präziser und zuverlässiger machen.
