Kleine, leistungsfähige Antriebe sind heute in den unterschiedlichsten Sparten gefragt, von der Industrieautomation bis ­hin zur Medizin- und Weltraumtechnik – und in eher exotischen Einsatzbereichen: Im Miniatur Wunderland in Hamburg ­beispielsweise tragen zahlreiche DC-Kleinstantriebe dazu bei, dass die Besucher auf rund 1.500 Quadratmetern unterschiedliche Regionen und Kulturen unserer Erde im Kleinformat und in wenigen Stunden erkunden können.

Das Miniatur Wunderland in der Hamburger Speicherstadt ist mehr als eine große Modelleisenbahn. Neben den mehr als 1.000 Zügen, die täglich mehrere Hundert Kilometer zurücklegen, sorgen über 9.000 Autos, zahlreiche Schiffe und über 260.000 Miniatur-Einwohner dafür, dass die Besucher viele Szenenbilder im Maßstab 1:87 betrachten können: Polizisten stellen Radarfallen auf und jagen Kriminelle, die Feuerwehr ist im Einsatz, die Bewohner besuchen Feste. Zu den neueren fertiggestellten Abschnitten gehört der Flughafen Knuffingen Airport, ein originalgetreuer Nachbau des Hamburger Flughafens. Von der Technikhalle bis zur Flugabfertigung überrascht der Airport mit vielen Details: 46 Mini-Flugzeuge werden von einem Start- und Landekatapult in die Luft befördert und rollen, gesteuert von einem Satellitensystem, über das Rollfeld.
Gerrit Braun, der das Miniatur Wunderland mit seinem Bruder Frederik ins Leben gerufen hat, erläutert das Vorgehen: „Einer unserer Grundsätze war es schon immer, sich jeder technischen Herausforderung zu stellen, egal wie aussichtslos sie am Anfang erscheinen mag. Mit dieser Einstellung haben wir es geschafft, Effekte zu kreieren, die die Besucher immer wieder zum Staunen bringen.“ Rund 400.000 Lichter, die durch eine eigens entwickelte Lichtsteuerung dynamisch an- und ausgehen, sorgen für eine nahezu perfekte Tag- und Nachtsimulation. Viele der Fahr- und Flugzeuge werden per Computer automatisch gesteuert oder können mit den Tastern von den Besuchern in Bewegung gesetzt werden.

DC-Kleinstmotoren in Flugzeugen & Co.
Mit dabei DC-Kleinstmotoren von Faulhaber. „Wir setzen verschiedene Baugrößen entsprechend der jeweiligen Antriebsaufgabe ein“, erläutert Systemtechniker Mathias Stamm. Bei den Flugzeugmodellen des Airports Knuffingen beispielsweise finden Motoren der Serie 1717 Verwendung. Auch die kleine Feuerwehr des Flughafens und viele der Züge werden von diesen Motoren angetrieben. Sie erreichen ein Dauer-Drehmoment von 2,8 mNm bei einem Motordurchmesser von 17 mm. Dadurch lassen sie sich auch bei den beengten Einbauverhältnissen in den Modellen gut integrieren. Zudem benötigen sie nur sehr geringe Anlaufspannungen, sind gegenüber Spannungsschwankungen tolerant und arbeiten mit einem hohen Wirkungsgrad von bis zu 87 Prozent. Damit eignen sie sich besonders für akkugestützte Einsatzfälle wie in der beschriebenen Anwendung. Des Weiteren erleichtert die lineare Charakteristik der Motoren die Regelung. Für Kleinstmotoren gibt es im Miniatur Wunderland aber noch weitere Einsatzbereiche. Bei der Bewegung von Rolltoren beispielsweise fiel die Wahl auf einen noch kleineren Motor: „Der Motor der Baureihe 1524 mit 15 mm Durchmesser ist dabei innen liegend integriert und dreht das Tor nach oben“, beschreibt Stamm.

Zuverlässige Antriebe mit geringem Trägheitsmoment
Die DC-Kleinstmotoren unterscheiden sich von herkömmlichen Ausführungen hauptsächlich durch den Rotor. Dieser ist nicht auf einen Eisenkern gewickelt, sondern besteht aus einer freitragenden, in Schrägwicklung hergestellten Kupferspule. Der leichte Rotor überzeugt durch ein geringes Trägheitsmoment und rastmomentfreien Lauf, was wiederum der Dynamik zugutekommt. Bei Motoren mit kleiner Leistung haben sich die Edelmetall-Kommutierungssysteme zudem wegen ihres geringen Übergangswiderstands bewährt.
Von diesen Eigenschaften lässt sich auch in vielen anderen Anwendungen profitieren. Die Kleinstmotoren stehen mit Durchmessern von sechs bis 22 mm zur Verfügung und werden ergänzt durch eine umfangreiche Auswahl an Standardkomponenten wie hochauflösende Encoder, Präzisionsgetriebe und Steuerungen. Für besondere Anforderungen lassen sie sich modifizieren. Zu den häufigsten Anpassungen gehören beispielsweise Vakuumtauglichkeit, Erweiterung des Temperaturbereichs, modifizierte Wellen, andere Spannungstypen sowie kundenspezifische Anschlüsse oder Stecker. Dementsprechend breit gefächert ist das Anwendungsspektrum; es reicht von der Medizin- und Kameratechnik bis hin zu Robotik oder beliebigen Automatisierungsaufgaben.

Professioneller Service auch bei geringen Losgrößen
Im Miniatur Wunderland konnten die Motoren vor allem durch ihre Zuverlässigkeit überzeugen: „Sie sind qualitativ sehr hochwertig und laufen wartungsfrei“, betont Mathias Stamm. Zum anderen ist es aber auch der professionelle Support, der überzeugt. „Wir nehmen eher kleine Mengen ab“, so Stamm. „Trotzdem können wir bei Fragen direkt auf den telefonischen Support des Herstellers zugreifen.“ Auch bei einer besonderen Aktion im englischen Fernsehen konnte das Miniatur Wunderland 2011 durch Faulhaber-Technik punkten. Der bekannte BBC-Moderator James May war in seiner Sonntagabend-Show „Toy Stories“ im Miniaturzugrennen gegen ein Team des Miniatur Wunderlands angetreten. Die Aufgabe lautete, die historische, neun Meilen lange Eisenbahnstrecke von Bideford nach Barnstaple mit einer Modelleisenbahn als Schnellster zurückzulegen. Für die Show hatten sich die Verantwortlichen des Miniatur Wunderlands einen besonderen Gag einfallen lassen. „Wir entwickelten einen Zug, der mit Biotreibstoff angetrieben wurde. Den ließen wir auf halber Strecke dramatisch explodieren, aber mit einer anderen Bahn erreichten wir das Ziel als Erster“, freut sich Gerrit Braun. Die Zugmaschinen für dieses Rennen wurden vorher mit Faulhaber-Kleinstmotoren ausgerüstet, um der anspruchsvollen Aufgabe gewachsen zu sein.


Autoren
Andreas Seegen, Leiter Marketing bei Faulhaber
Ellen-Christine Reiff, Redaktionsbüro Stutensee

Bild: Faulhaber