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Mechatronik, das Zusammengehen von Mechanik und Elektronik (meist in Form von embedded Systemen) ist schon seit längerem in fast allen Industrien angekommen. Dennoch lohnt es sich, das Konzept und seine Auswirkungen wieder einmal genauer anzuschauen.
Was ist Mechatronik?
Mechatronik ist das interdisziplinäre Gebiet, wo Mechanik, Elektronik, Software und auch Industriedesign zusammenarbeiten, um sinnvolle Produkte zu entwickeln. Man beachte, dass reine Elektronik auch sehr selten geworden ist, es gibt kaum Elektronik ohne einen Prozessor, ohne Software.
Mechatronik ist das Gebiet, wo wir als Solcept mit unserem Komplett-Angebot für Produktentwicklung zu Hause sind.
Wo wird Mechatronik eingesetzt?
Mechatronik wird eigentlich bei allem mechanischen Produkten eingesetzt, es gibt kaum noch mechanische Systeme, welche keine Elektronik enthalten, z.B. Flugzeuge, Fahrzeuge, Bahnen, Haushaltsmaschinen und vieles andere mehr. Kaum ein Produkt kann noch auf das Zusammenspiel von Sensoren, Aktoren und Software mit den mechanischen Komponenten verzichten.
Übrigens gibt es auch kaum Elektronik ohne Mechanik, denn ein (mechanisches) Gehäuse ist immer nötig.
Wieso Mechatronik?
Was sind die Vorteile von Mechatronik?
Wieso macht man keine «reine» Mechanik mehr? Vor allem, um von den Synergien und den Vorteilen der anderen Technologien zu profitieren, die da sind:
- Mechanik: kann mit der physikalischen Welt auch mit grossen Kräften interagieren, bzw. kleiner Kräfte verstärken
- Elektronik: kann Regelung und Steuerung viel kompakter, flexibler und mit weniger Energieverbrauch umsetzen als Mechanik; auch können viele physikalischen Parameter mit Elektronik kostengünstig und genau gemessen und aufbereitet werden
- Software: kann auch vergleichsweise komplizierte Algorithmen implementieren und hat vor allem keine Drift- und Alterungsprobleme; zusätzlich kann man damit viele Unzulänglichkeiten der Mechanik ausgleichen
- Industriedesign: sorgt dafür, dass Software, Elektronik und Mechanik menschengerecht bedient werden können («Usability» von Software und z.B. Knöpfen, Griffen und Anzeigen)
Was sind die Nachteile von Mechatronik? Und wie werden sie minimiert?
Das geht natürlich alles nicht, ohne Nachteile in Kauf zu nehmen, diese lassen sich durch sinnvolle Massnahmen in den Griff kriegen:
- Komplexität des gesamten Systems steigt
- kann durch ein gutes Systems Engineering und durch gute Entwicklungsprozesse in den Griff bekommen werden
- Software führt vor allem mit den Anforderungen an Cybersicherheit dazu, dass sie gepflegt werden muss, dass es Updates braucht, auch im Feld
- die Auswirkungen können durch sinnvolle Update-Konzepte verringert werden, inkl. Remote-Updates («Over-the-Air»)
- Elektronik hat eine begrenzte Lebensdauer, Bauteile sind häufig nicht so lange erhältlich, wie die Mechanik lebt
- auch hier gibt es Strategien zur Nachteilsminimierung, einerseits durch die Auswahl der richtigen Bauelemente und andererseits wiederum durch ein gutes System Design, das es erlaubt, einzelne Komponenten zu ersetzen, ohne das ganze Produkt neu entwickeln zu müssen
Was bedeutet Mechatronik für funktionale Sicherheit?
Funktionale Sicherheit lässt sich in mechatronische Produkte hervorragend integrieren, Beispielsweise ist die Norm ISO 13849 bestens auf Kombinationen von Elektronik, Mechanik, Pneumatik etc. ausgelegt.
Solcept hat die Erfahrungen, zusammen mit Ihren internen Mechanik-Spezialisten oder mit Marenco AG, um die Vorteile von Mechatronik zu nutzen und potenzielle Nachteile möglichst zu minimieren.
Wo auch immer Sie stehen (Idee, Konzept, Lastenheft...) und was immer ihr Status ist (Idee, Startup. etablierte Firma...): kontaktieren Sie mich für einen ersten kostenlosen Workshop, um Ihr Projekt zu diskutieren.
Andreas Stucki
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