Es ist nicht das erste Mal, dass sich die schlanken Lösungen im Weltraum bewähren, die Lager bewährten sich bereits auf dem Mars und auf der ISS. Die Kaydon-Dünnringlager von SKF kommen nun im Hauptroboterarm, dem Probensammelturm, dem Werkzeugkarussell und der Baugruppe für die Probenhandhabung des Rovers Perseverence zum Einsatz. Sie ermöglichen die Bewegung des Roboterarms und des Werkzeugkarussells. Die verbauten Lager basieren auf mehreren Modellen der Kaydon-Dünnringlager, die individuell für die Anwendungen angepasst wurden. Gewicht und Baugröße wurden dabei weiter reduziert, gleichzeitig sind Funktionalität und Zuverlässigkeit gewährleistet – schließlich ist bei einer solchen Mission eine Reparatur oder ein Austausch keine Option.
Roboter auf Mars-Mission
Die Wahl fiel wie gesagt nicht zufällig auf Kaydon-Dünnringlager, schließlich reisten derartige Komponenten schon einmal zum Mars: Bereits 2008 genügte die kompakte und leistungsstarke Technik den Kriterien der NASA. So wurde für die Phoenix Mars Lander Mission 2008 die Hand-Arm-Konstruktion eines Roboters so optimiert, dass sie sich im Weltraum von der Erde aus direkt fernsteuern ließ.
Präzision und strenge Gewichtsreduzierung standen dabei im Fokus. Das System konnte durch konsequente Materialeinsparung um 26 auf 14kg reduziert werden. Für die Hohlwelle vom Antrieb wurde ein Lager benötigt, das in den Außendurchmesser des Gelenks passt, aber trotzdem im Inneren noch die Kabelführung ermöglicht.
Der Roboter wurde auf dem Mars u.a. für die Entnahme von Bodenproben eingesetzt. Dafür müssen die Lager sehr hohe Kräfte aufnehmen – zum Durchbrechen der Eisschicht und zum Graben bis in eine Tiefe von etwa 50cm wird eine Kraft von mehr als 45kg benötigt.
Eine Sonderausführung von Dünnringlagern der Ultra-Slim-Reihe war die passende Lösung für diese High-Tech-Anwendung im All: Sie sind aus wärmebehandeltem 440C-Edelstahl gefertigt, der zusätzlich noch gehont wurde, um eine besonders glatte Oberfläche und ein besseres Laufverhalten zu erreichen. Eine zusätzliche Wärmebehandlung ermöglicht den Einsatz bei extremer Kälte, denn die Gelenke des Roboterarms sind für eine Temperatur von bis zu -108°C ausgelegt.
Dementsprechend sind die Lager mit Spezialschmierstoff mit niedriger Ausgasung befettet, der bei großer Kälte nicht zu zäh wird und in der dünnen Atmosphäre nicht verdampft.
Im Einsatz auf der ISS
Kaydon-Dünnringlager bewähren sich im Weltraum jedoch auch in anderen Anwendungen: So verrichten sie rund 400km über der Erde in einem Roboter auf der Außenseite an der Internationalen Raumstation ISS ihren Dienst. Caesar (Compliant Assistance and Exploration SpAce Robot) – eine Entwicklung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) – ist mit einem 3m langen Arm und sieben Gelenken ausgestattet, in denen Dünnringlager der Real-Slim-Serie verbaut sind.
Ausgewählt wurden in diesem Fall Dünnringschrägkugellager, die besonders effizient sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufnehmen können und dabei besonders raumsparend sind. Im Rahmen des Vorgänger-Projekts Rokviss (Robotic Components Verification on the ISS) war von 2005 bis 2010 schon einmal ein Roboter vom DLR an der ISS im Einsatz, in dessen Gelenken Kaydon-Dünnringschrägkugellager von Rodriguez erfolgreich für reibungslose Bewegungen sorgten.
Hohe Präzision auch im Flug
Dünnringlager können auch bei anderen innovativen aeronautischen Anwendungen Probleme lösen. Bestes Beispiel: Ein Micro-Laser-Communication-Terminal für kleine Flugobjekte, das ein deutsches Unternehmen zur Marktreife gebracht hat.
