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Fachartikel: Smarte Lösungen für die Industrie


September 2013

In der Industrie findet ein schneller und beständiger Technologiewandel statt: Immer präzisere Werkzeuge und Maschinen kommen auf den Markt; Vernetzung und Kommunikation wird immer wichtiger und neue Sicherheitsvorschriften müssen eingehalten werden. Intelligente Materialien und neue Materialbearbeitungs-Technologien spielen bei der Umsetzung des Wandels eine zentrale Rolle – 3M ist bei der Entwicklung vorne mit dabei.

Die Entwicklung der Technologie macht immer schnellere Schritte. So zum Beispiel bei der Mobiltelefonie: Während der Schritt vom ersten mobilen Telefon zum ersten SMS noch über 20 Jahre dauerte, kamen neue Features wie Farbdisplay, Kamerafunktion und Internetfähigkeit schon im Zweijahrestakt hinzu. Heute kommen jeden Monat Handys mit neuen Fähigkeiten auf den Markt: HD-Kameras, Video, Beamer, sogar 3D-Funktion – was heute brandneu ist, ist im nächsten Jahr schon selbstverständlich.

Auch in der Industrie ist dieser Trend zu beobachten, zum Beispiel in der Schleiftechnologie: Während früher Körner aus Flint (Glas), Granat (Silikat) und Schmirgel (Korund, Magnetit, Hämatit und Quarz) zum Einsatz kamen, werden heute synthetische Schleifmittel mit Aluminiumoxid, Siliziumkarbid und Keramik verwendet. Die Erfolgsgeschichte von 3M begann vor über 100 Jahren mit der Erfindung von wasserfestem Schleifpapier. Seit damals arbeitet der Konzern daran, die Schleiftechnologie zu perfektionieren.

Schleifkorn der neusten Generation
Dank der langjährigen Erfahrung und Forschungsarbeit gelang 3M in der Schleiftechnologie ein Durchbruch – mit dem PSG (Precision Shaped Grain) Schleifkorn, das in flexiblen Schleifmedien der 3M Cubitron II-Produktreihe zum Einsatz kommt: Schleifbänder, Schleifscheiben und bald auch Trennscheiben zur Bearbeitung von Metallen wie Normalstahl, Edelstahl oder Aluminium. Die Schleifmedien basieren auf einem neu entwickelten keramischen Schleifkorn. Unter dem Mikroskop betrachtet hat jedes Schleifkorn die präzise Form eines kleinen Dreiecks, das wie ein Schneidwerkzeug wirkt. Den Ingenieuren von 3M ist es gelungen, jede dieser dreieckigen Strukturen mittels elektrostatischer Streumethoden einheitlich auszurichten, sodass sich die Abtragsleistung und die Oberflächenqualität stark verbessert im Vergleich zu herkömmlichen Schleifmitteln. Der Clou: Wenn die Körner beim Schleifen durch das Metall schneiden, schärfen sie sich gleichzeitig selbst, indem ihre Spitzen ausbrechen. Dadurch schneiden sie nicht nur präziser und halten bis zu viermal länger, sie erzeugen auch weniger Reibung. Damit ist die Schleiftemperatur tiefer und der Materialverzug geringer. Diese Schleifkorntechnologie kommt seit Kurzem ebenfalls in gebundenen Schleifmitteln zum Einsatz.

Bequemer Ohrenschutz
Bei den meisten industriellen Arbeiten wie Schleifen, Stanzen, Fräsen oder Hämmern entsteht ein hoher Lärmpegel. Dieser kann mit der Zeit zu schweren Hörschäden führen. Der Schutz der Mitarbeitenden spielt daher in der Industrie eine wichtige Rolle. Um das Gehör richtig zu schützen, muss der Gehörschutz den ganzen Tag getragen werden. Wenn er nur einige Minuten pro Tag abgesetzt wird, ist die Sicherheit erheblich beeinträchtigt.

Die Peltor X Serie von 3M wurde deshalb nicht nur auf eine optimale Schutzwirkung, sondern auch auf hohen Tragkomfort ausgelegt: Die Kapselgehörschützer sind leicht, präzis individuell einstellbar und gleichzeitig sicher und robust. Eine neue, innovative Technologie macht dies möglich: Speziell für diesen Zweck entwickelte Dämmkissen kombiniert mit intelligenten Dichtungsringen garantieren einen hohen Komfort und gleichzeitig eine hohe Dämpfleistung. Dies sogar in extrem lärmbelasteten Umgebungen, in denen teilweise neben dem Kapselschutz zusätzlich Gehörschutzstöpsel getragen werden. Hier garantiert Peltor X5, die höchste Dämpfungsstufe, ausreichenden Schutz auch ohne Stöpsel. Aber auch in den lautesten Umgebungen müssen Mitarbeitende miteinander kommunizieren, um ihre Arbeit gut machen zu können. Auch dafür gibt es eine Lösung: Die 3M Peltor WS-Serie bietet eine Bluetooth-Funktion, mit der Mitarbeitende kabellos kommunizieren und telefonieren können – oder sich mit Musik nach Wahl eine eigene Klangkulisse schaffen.

Intelligent nachrüsten
Im Bereich der Verteilnetze steht die Entwicklung Richtung Smart Grid im Vordergrund. Um eine Vielzahl an dezentralen Einspeisungen kosteneffizient und ohne negative Auswirkungen auf die Versorgungssicherheit integrieren zu können, muss das Netz mit Stromproduzenten sowie Konsumenten kommunizieren. So kann bei zu hoher Einspeisung eine Anlage abgeschaltet bzw. vom Netz getrennt werden. Bei zu tiefer Stromproduktion werden ausgewählte Geräte bei Bezügern zeitweilig abgeschaltet.

Kühllager zum Beispiel kommen für eine bestimmte Zeit ohne Strom aus, ohne dass die Temperatur über einen kritischen Wert steigt. Voraussetzung ist, dass Netz, Produzenten- und Verbraucherseite miteinander kommunizieren können und dass das Stromnetz genau überwacht wird. Mit den neuen Kabelgarnituren von 3M mit integrierter Messsensorik lässt sich der Zustand der Verteilnetze in Echtzeit erheben. Wahlweise in Stecker- oder Endverschluss-Ausführung verfügbar, lassen sich damit Ortsnetzstationen einfach und schnell nachrüsten. Die Sensoren liefern eine Vielzahl von Messgrössen wie Phasenspannungen und -ströme, Wirk-, Blind- und Scheinleistung, Energie oder Oberschwingungsspannungen und -ströme.

Zukunftsvision 3D-Printing
Eine Alternative zur Herstellung von Teilen aus Kunststoff, Metall und sogar Keramik mit lärmigen Maschinen ist der 3D-Druck. Damit können geometrisch komplexe Teile Schicht für Schicht aufgebaut und so dreidimensionale Objekte schnell hergestellt werden. Im industriellen Bereich wird das Fertigungsverfahren heute hauptsächlich bei der Herstellung von Prototypen angewendet. Verbesserungen in der Material- und Drucktechnologie führen aber dazu, dass der 3D-Druck immer mehr auch bei der Fertigung von Serienteilen zum Einsatz kommt. So wird es künftig möglich sein, Massenprodukte zu individualisieren oder Teile unabhängig von bestimmten Werkzeugen überall herzustellen. 3M will in diesem Markt eine wichtige Rolle spielen. Einen Trend sieht der Konzern beispielsweise in der Standardisierung von individuellen Anpassungen. Heute mag das widersprüchlich klingen, doch mit der Hilfe von 3D-Druck wird es möglich sein, individuell angepasste Produkte in Serie herzustellen. Um das Potenzial der neuen Technologie voll auszuschöpfen, müssen aber gerade im Bereich der druckbaren Materialien weitere Fortschritte erzielt werden: Metallpulver, Polymere und Keramikgranulate für den Einsatz in 3D-Druckern müssen entwickelt werden. Als führendes Werkstoffunternehmen wird 3M auch hier in Innovation investieren.

3M, Cubitron, Peltor WS und Peltor X sind geschützte Marken des 3M-Konzerns.

3M: Lösungen für globale Megatrends
Innovation und Erfindergeist prägen die Geschichte des Multi-Technologieunternehmens 3M. Aktuell wurden 20 Entwicklungstrends identifiziert und in globale Megatrends konzentriert. Sechs davon stehen für 3M besonders im Fokus: Alternde Gesellschaft, verändertes Konsumverhalten, rascher Technologiewandel, globale Vernetzung sowie Energieknappheit und alternde Infrastruktur.

In Bezug auf den Megatrend rascher Technologiewandel hat sich 3M schon seit einiger Zeit zur Devise gemacht, einen wichtigen Anteil ihres Umsatzes mit Produkten zu machen, die nicht älter sind als 5 Jahre. So werden neu entwickelte Verfahren, Materialien und Produkte für industrielle Anwender verfügbar: Zum Beispiel biometrische Zutrittskontrollsysteme, Zylinder-Sprühstoffklebstoffe, die eine erhöhte Produktivität beim Fahrzeugbau ermöglichen oder neuartige Schutzanzüge, die vor Flüssigkeiten, Chemikalien und radioaktiven Partikeln schützen und gleichzeitig leicht und geschmeidig sind.

Das wasserfeste 3M Scotch Cellophan-Klebeband
Herkömmliche Körnung (links) verglichen mit dem PSG Korn (rechts): Die pyramidenförmigen Körner schleifen sich im Einsatz durch Kornausbruch selber nach.

Das erste wasserfeste Schleifpapiers
Cubitron im Einsatz: Die Schleifmedien schleifen bis zu viermal länger und führen dank tieferen Schleiftemperaturen zu weniger Materialverzug.

Das erste wasserfeste Schleifpapiers
Gehörschützer der Peltor-Serie sind auf eine optimale Schutzwirkung und auf hohen Tragkomfort ausgelegt.

Bildquelle für alle Bilder: 3M

Über 3M
Als führendes Unternehmen in Forschung und Entwicklung produziert 3M rund 50‘000 Produkte für die unterschiedlichsten Märkte – von reflektierenden Folien und Beschriftungen für den Strassenverkehr über innovative Kunststoffe für die Bauindustrie bis hin zu individuell anpassbaren Hörschutzsystemen. Auf der Basis von mehr als 45 Technologieplattformen entwickelt das Unternehmen eine breite Palette von kundenspezifischen Anwendungen, unter anderem einen Hochleistungsklebstoff für den A380 oder eine mikrostrukturierte Folie für das Boot des BMW Oracle-Racing-Team. Mit einem Umsatz von rund 30 Milliarden US-Dollar im Jahr 2012 beschäftigt 3M weltweit 88‘000 Mitarbeiter in mehr als 65 Ländern. Die 3M (Schweiz) AG feiert 2013 das 50-jährige Jubiläum. Erfahren Sie mehr auf der 3M Jubiläumsseite www.3M-net.ch/50y3M.
Weitere Informationen: www.3M.com/ch oder auf Twitter: @3M_Schweiz

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