Im Technorama sorgen Stossdämpfer von ACE an einer Wippe für eine sichere Funktion Kräfte und Momente am Hebel sicher erleben

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Bibus AG

ACE Stoßdämpfer GmbH

sia Abrasives Industries AG

Vogel Communications Group AG

ATP Hydraulik AG

Im Swiss Science Center Technorama in Winterthur können Besucher an 500 Stationen experimentieren. Im Fokus stehen physikalische Phänomene. Bei einer Wippe, die Hebelgesetze verdeutlicht, sorgen Stossdämpfer von ACE für eine sichere Funktion.

Das Swiss Science Center Technorama ermöglicht unmittelbare Erfahrungen mit Hunderten von Phänomenen aus Natur und Technik. Die Besucher sind an Experimentierstationen eingeladen, Naturphänomene mit allen Sinnen zu erleben. Sie können Exponate manipulieren, um die Welt im wahrsten Sinne des Wortes zu «begreifen». Sie dürfen alles berühren, spielen und experimentieren. Die Entwickler der Stationen haben deshalb selbstverständlich darauf fokussiert, die Sicherheit der Besucher zu gewährleisten. Beim Konstruieren einer Wippe, auf der Besucher grundlegende Hebelgesetze körperlich erfahren können, arbeiteten die Konstrukteure in Winterthur eng mit Experten der Bibus AG und der ACE Stossdämpfer GmbH zusammen.

Hebelkräfte spürbar

Im Sommerhalbjahr können Besucherinnen und Besucher buchstäblich am längeren Hebel sitzen. Auf einer Wippe kann eine Person bis zu drei andere anheben, selbst wenn letztere zusammen viel schwerer sind. Um die Kräfte am eigenen Leib zu erfahren, kann sich die am längeren Hebel befindende Person einen um 3 m schiebbaren Sitzteller auf die entsprechend richtige Position ziehen und dann ein, zwei oder sogar drei am kürzeren Hebel sitzende, aber womöglich schwerere Personen im Gleichgewicht halten oder sogar anheben. Weil es dabei oft lebhafter als im Labor oder im Klassenraum zugeht, war das Team um Werkstattleiter Jürg Oppliger bestrebt, dieses Exponat möglichst sicher und langlebig zu konstruieren. Dabei fallen in der Zeichnung massive Träger und eine ebenso filigrane wie robuste Gitterstruktur der Hebelarme auf. Zum unmittelbaren Verzögern der auftretenden Kräfte an den beiden unterschiedlich langen Balken sah Simon Michel als Mitarbeiter der Technorama-Werkstatt und Konstrukteur der Wippe während einer der Planungsphasen hydraulische Industriestossdämpfer an ihrem Drehpunkt vor. Zusätzlich zeichnete er noch je einen Festkörperdämpfer als Sicherheitselement für den Anschlag ein. So können die Wippenden und die Wippe selbst wildeste Hebelexperimente unbeschadet überstehen.

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Optimal dämpfen

Simon Michel berichtet von der Erprobungsphase des Exponats, während der die Techniker die Konstruktion an den Drehpunkten zuerst ausschliesslich per Festkörperdämpfer ausgerüstet hatten. Diese entpuppten sich dabei bezüglich der gemessenen Dämpfung als ungenügend, was sich vor allem durch ein Aufschaukeln äusserte. «An den Stützen stellten wir dadurch zu hohe Drehmomente in der Endlage fest und beschlossen sodann, durch verbesserte Dämpfung das Wipperlebnis für Besuchende sanfter und für unsere Konstruktion nachhaltiger zu gestalten», blickt Simon Michel zurück. Dass darauf in Winterthur die noch in der Konstruktionszeichnung zu sehenden hydraulischen Industriestossdämpfer gar nicht zum Einsatz kamen, ist den Dämpfungsexperten der Bibus AG zu verdanken, die Simon Michel nach einer Internetrecherche einschaltete.

Die Schweizer Unternehmensgruppe Bibus ist unter anderem bekannt als Anbieter von hydraulischen wie pneumatischen Antriebs- und Steuerungssystemen sowie als Lieferant kompletter Anlagen. Dazu passend vertreibt das Unternehmen aus Fehraltorf im Zürcher Oberland auch Hydraulik- und Pneumatikkomponenten für Sondermaschinen und spezielle Konstruktionen, auch als Einzelstücke und in kleinen Mengen. Bei Industriestossdämpfern und ähnlichen Komponenten vertraut das Unternehmen schon seit Jahrzehnten auf Lösungen der ACE Stossdämpfer GmbH aus Deutschland. Dabei arbeiten Michael Weber als Teamleiter der Abteilung Dämpfungstechnik bei der Bibus AG und seine Kollegen aus dem technischen Vertrieb von ACE in Langenfeld stets eng zusammen. In diesem Fall wurde Christoph Berning vom technischen Vertrieb bei ACE hinzugezogen. Er erinnert sich: «Wir finden diese Applikation sehr reizvoll, weil dabei vor allem die Zielgruppe der Kinder und Jugendlichen die Gesetzmässigkeiten der Hebelwirkung spielerisch erforschen kann. Dieser Einsatzfall ist im Vergleich zu unserer sonstigen täglichen Arbeit auch von der Auslegung der Dämpfungselemente her unkonventionell gewesen.» Das liegt vor allem an der schon kurz angeführten Besonderheit, dass die Konstruktion auf der einen Seite drei Sitze mit einem kurzen Hebelarm und auf der anderen einen Sitz mit einem langen Hebelarm aufweist, wobei dieser vom Abstand her noch angepasst werden kann, um die Hebelarme zu verlängern oder zu verkürzen. Dadurch war eine exakte Berechnung der Dämpfung in den Drehpunkten schwierig, weil es zu viele Variablen gab. Im Team erarbeitete man, dass eine gewisse Dämpfung und somit ein Hauptteil des Energieabbaus erreicht werden soll, um die Konstruktion zu schützen, gleichzeitig jedoch noch genügend Energie im System zu erhalten sei, um ein Wipperlebnis zu ermöglichen und den Spassfaktor zu erhalten.

Sicher mit bewährten Dämpfern

Aufgrund dieser Entscheidung konnte das Trio die von Simon Michel noch in der Konstruktionszeichnung vorgesehenen hydraulischen Sicherheitsstossdämpfer in der Realität durch Struktur-Sicherheitsdämpfer der Reihe Tubus von ACE ersetzen. Diese verdankt ihren Namen dem rohrähnlichen Aufbau der Komponenten, die aus Co-Polyester Elastomer gefertigt werden. Insgesamt bietet ACE mehr als 150 unterschiedliche Grundtypen dieser Struktur- und Sicherheitsdämpfer in acht unterschiedlichen Familien an. Als geeignet für die Wippe in Winterthur erwies sich die Variante TC83-73-S.

Mit 1940 Nm Energieaufnahme pro Hub bei maximal 73 mm Weg erfüllt die Sicherheitskomponente nicht nur im Swiss Science Center Technorama zuverlässig ihre Aufgaben, sondern auch die Bedingungen der Construction Management Association of America (CMAA), da diese kompakten Kraftpakete ursprünglich eigens für den Gebrauch in Krananlagen entwickelt worden sind. Mit einer Art von Doppel-Tubus gelang es ACE, die für Krananlagen geforderte Federrate zu erreichen. Nicht nur vor dem Hintergrund der Entwicklungsgeschichte der balgähnlichen, speziellen Dual-Bauform der Produktfamilie TC-S zeigt sich das Team in Winterthur von der Konstruktion überzeugt: «Bibus und ACE haben den guten Eindruck, den wir bereits online erhielten, in der persönlichen Beratung und durch die gelieferten Sicherheitsdämpfer verfestigen können. Die Besucher und unsere Hebelwippe sind jetzt durch die Komponenten, die sich übrigens auch montageseitig sehr leicht in die bestehende Konstruktion integrieren liessen, prima geschützt. Den von uns konzipierten Wippwinkel von 7 Grad konnten wir beibehalten, wobei der Kraftabbau weich und mit leichter werdendem Rückpralleffekt erfolgt, sodass für Spass gesorgt ist, egal, ob man am längeren oder kürzeren Hebel sitzt», resümiert Werkstattleiter Jürg Oppliger zufrieden.

(kmu)

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