Intellectual Property: Top 5 Patente & Innovationen von thyssenkrupp

Ingenieurskunst | Innovationen | Wissenswertes | Zum fünften Mal in Folge ist thyssenkrupp unter den 100 aktivsten Unternehmen im jährlichen Ranking des Europäischen Patentamts. Allein im Jahr 2019 meldete der Konzern weltweit mehr als 600 Erfindungen erstmalig zum Patent an. Zum Internationalen Tag des geistigen Eigentums stellen wir fünf bemerkenswerte thyssenkrupp Innovationen aus 125 Jahren Patentgeschichte vor.

In den vergangenen Jahren haben die thyssenkrupp Geschäftsbereiche mit ihren Erfindungen die Grundlage für ein Portfolio von mehr als 22.000 Patenten und Gebrauchsmustern geschaffen. Die Patentierung dieser Innovationen ist wichtig, um alle Technologien des Konzernes zu schützen.

Hier ist unsere Top 5 der thyssenkrupp Innovationen und Patente der letzten Jahre.

Wie unsere Aufzüge Bodenhaftung bewahren

Die Architektur moderner Städte verlangt Aufzugsanlagen immer mehr ab­ – Gebäude werden höher, das Passagieraufkommen steigt. Konventionelle Aufzüge mit Seilantrieb stoßen hier schnell an ihre Grenzen. In der Aufzugsbranche wird daher der Linearantrieb als zukunftsweisende Alternative gehandelt. Auch der MULTI – der weltweit erste seillose und seitwärtsfahrende Aufzug für Hochhäuser – fährt mit Linearantrieb. Im Rahmen seiner Entwicklung haben sich unsere Experten besonders mit den Folgen eines solchen Antriebs auf die Sicherheit der Fahrgäste auseinandergesetzt.

Ihre Lösung: das Patent mit dem Aktenzeichen PCT/EP 2017/071339 und dem Titel „Verfahren zum Betreiben einer Aufzuganlage“. Einfach formuliert geht es bei diesem Patent um eine sanfte und sichere Abbremsung des Aufzuges. Bei der Fahrt nach oben darf eine Aufzugskabine höchstens mit Erdbeschleunigung abgebremst werden. Tatsächlich können beim Bremsen eines Aufzugs aber noch zusätzliche nach unten gerichtete Bremskräfte auf den Fahrkorb einwirken. Das Resultat: Der Aufzug wird, anders als die Passagiere, mit einer Verzögerung abgebremst, deren Kräfte größer als die maximale Erdbeschleunigung sind.

Ähnlich wie in einem Parabelflug würden Passagiere in dieser Situation die Bodenhaftung verlieren und wären einer erheblichen Verletzungsgefahr ausgesetzt. Um zu verhindern, dass aus der Aufzugfahrt ein Ausflug in die Schwerelosigkeit wird, haben die thyssenkrupp Experten daher ein Verfahren entwickelt, das die lineare Antriebsleistung beim Bremsvorgang kontinuierlich verringert und die Beschleunigung des Drehfelds überwacht. So können Gegenmaßnahmen frühzeitig eingeleitet werden und die Verzögerung beim Bremsvorgang deutlich geringer als die Erdbeschleunigung gehalten werden.

Bei herkömmlichen Aufzugsanlagen mit Seilantrieb besteht diese Gefahr übrigens nicht. Dort zieht ein Gegengewicht die Kabine kontinuierlich nach oben und verhindert den Eintritt eines Parabelflugs.

Wie wir die Härte unserer Großwälzlager steigern

Während die fossilen Rohstoffe immer knapper werden, wächst der Bedarf an Energie weltweit. Die begrenzten Ressourcen und steigenden Energiepreise sind globale Herausforderungen und ein Ansporn für unsere Experten bei thyssenkrupp rothe erde, innovative Lösungen zu schaffen. Als belastbare Verbindungselemente leisten Großwälzlager und Ringe in Windenergieanlagen, Strömungs- und Gezeitenkraftwerken sowie Solaranlagen einen wesentlichen und nachhaltigen Beitrag zur weltweiten Ressourcenschonung und zum Klimaschutz.

Um die Großwälzlager für ihren Einsatz in den Naturgewalten besonders widerstandfähig zu machen und auf alle Axial- und Radialkräfte, die auf sie einwirken, vorzubereiten, haben unsere Experten ein besonderes Verfahren entwickelt, um die Härte der Lagerringe zu steigern. Das Patent „Verfahren zum Herstellen eines Lagerringes für Großwälzlager mittels Induktionshärten“ mit dem Aktenzeichen PCT/EP2006/001266 beschreibt, wie ein Lagerring bei seiner Herstellung im elektrischen Feld eines Induktors erwärmt und anschließend abgeschreckt wird – und so eine Laufbahnfläche für die Wälzkörper mit einem ganzflächig hohen Härtegrad erhält.

Zwar nutzen schon frühere Verfahren zwei gegenläufige Induktoren zur Härtung von Lagerringen, die im Vorschubverfahren über den Lagerring bewegt werden. Allerdings wird dabei ein bereits gehärteter Bereich wiedererwärmt, wenn die Induktoren erneut aufeinandertreffen. Das Ergebnis: ein sogenannter Schlupf – ein kleines, verfahrensbedingt unvollständig gehärtetes Segment, in dessen Bereich der Lagerring weicher bleibt.

Die Lösung der thyssenkrupp Experten: In einem automatisierten Prozess erwärmen mindestens zwei Induktionsspulen den Lagerring gleichmäßig auf Härtetemperatur. Zusätzlich zu den zwei Spulen wird eine dritte Induktionsspule bereitgestellt, die durch Pendelbewegungen für eine gleichmäßige Heizzone und konstante Heiztiefe im Schlupfbereich sorgt. Bewegliche Brausen, die an den beiden Induktionsspulen angebracht sind, können das Material dann gleichmäßig abschrecken.

Durch diese aufeinander abgestimmten Bewegungen erzielt das Verfahren eine einheitliche und gemeinsame Heizfläche. Durch das koordinierte Abschrecken wird ein Schlupf vermieden.

Wie unsere Dämpfer für mehr Fahrkomfort sorgen

1954 revolutionierte thyssenkrupp BILSTEIN die Dämpfungstechnologie und überzeugt seitdem mit Spitzenqualität und Höchstleistung im Motorsport und als Originalequipment großer Automarken. Für Kunden wie Mercedes-Benz und andere Premiumhersteller haben unsere Experten die automatische Dämpfkraftverstellung BILSTEIN DampTronic X® entwickelt, die unter dem Namen „Regelbarer Schwingungsdämpfer“ und dem Aktenzeichen 10 2015 102 478.0 patentiert wurde.

Hinter dem Namen DampTronic X® steckt ein Dämpfer mit elektromagnetisch verstellbarem Dämpfungssystem. So wirkt die Dämpfung je nach Bedarf härter oder weicher und steigert so den Fahrkomfort und die Fahrzeugstabilität. Das Ergebnis: Das Fahrzeug ist immer optimal an die jeweilige Fahrsituation angepasst.

Herzstück der patentierten Technologie ist ein elektromagnetisch regelbarer getrennter Bypass für das Dämpfungsmedium. So bietet BILSTEIN DampTronic X® durch hohe Leistungsreserven maximale Sicherheit und eignet sich perfekt für den Serieneinsatz in Fahrzeugen von Mercedes-Benz und anderen Fahrzeugherstellern. Besonders in Minivans, SUVs oder MPVs, die zu Wankbewegungen neigen, sorgt die Technologie für mehr Komfort und eine ruhige und gleichmäßige Fahrt.

Wie aus unseren Hochofengasen etwas Wertvolles wird

In Sachen Klimaschutz hat sich thyssenkrupp ein klares Ziel gesetzt: Wir wollen bis 2050 klimaneutral werden und unsere Emissionen bis 2030 um 30 Prozent reduzieren. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Stahlproduktion – denn hier werden rund 95 % der CO2-Emissionen des Konzerns freigesetzt. Unter dem Namen Carbon2Chem haben thyssenkrupp-Experten aus dem Stahl-Bereich und dem Anlagenbau deshalb eine nachhaltige Lösung geschaffen, mit deren Hilfe der unbeliebte „Klimakiller“ in wertvolle Rohstoffe umgewandelt wird.

Seit 2018 ist ihre Innovation unter dem Aktenzeichen PCT/EP2014/003318 und dem Namen „Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes“ als Patent beim Europäischen Patentamt angemeldet. Für dieses Verfahren betrachten die Entwickler CO2 nicht als schädlichen Abfall, sondern als Wertstoff. Der im CO2 enthaltene Kohlenstoff ist schließlich ein wichtiger Ausgangsstoff für die organische Chemie und wesentlicher Rohstoff und Nebenprodukt der Stahlherstellung.

Einfach erklärt dient der patentierte Anlagenverbund dazu, die Abgase aus der Stahlproduktion – auch Hüttengase genannt – in ihre chemischen Bestandteile zu zerlegen und mit dem richtigen Prozess zu so genannten Synthesegasen weiterzuverarbeiten. Diese Synthesegase sind wertvolle chemische Rohstoffe, die als Vorprodukte für die Herstellung von Methanol, Ammoniak oder Polymeren dienen. Stoffe, aus denen wiederum Treibstoff, Düngemittel oder Plastik hergestellt werden kann.

Für diese chemischen Prozesse wird zum Teil mehr Wasserstoff benötigt, als in den Hüttengasen enthalten ist. Der zusätzlich benötigte Wasserstoff wird durch Wasserelektrolyse hergestellt, bei der Wasser mit Elektrizität in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten wird. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Anlagenverbund auch über einen Energiespeicher zur Deckung des Strombedarfes verfügt.

Das Resultat: Das klimaschädliche CO2 wird nicht mehr in die Atmosphäre abgegeben und stattdessen in etwas Wertvolles verwandelt. Die fossilen Energieträger, die heute noch den Kohlenstoff für die Chemie liefern, werden so nicht mehr gebraucht. Zusätzlich ermöglicht der Anlagenverbund, große Industrieanlagen wie Stahl- oder Chemiewerke als Energiepuffer zu nutzen.

Im Carbon2Chem-Technikum wird das patentierte Verfahren schon heute praktisch angewandt. In fünf bis sieben Jahren wird Carbon2Chem großtechnisch einsetzbar sein. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Projekt mit mehr als 60 Millionen Euro.

Wie wir Beifang reduzieren und Weltmeere schützen

Die Hochseefischerei steht auch heute noch unter großem Druck, sowohl nachhaltig als auch kosteneffizient zu fischen. Vor allem unerwünschter Beifang ist ein großes Problem in der Branche: Trotz ausgefeilter Technik an Bord und jahrelanger Erfahrung können Kapitäne nie sicher wissen, wie ein Fischschwarm in ihrer Nähe genau zusammengesetzt ist. Das Ergebnis: Neben dem Zielfisch gehen den Fischern große Mengen anderer Fischarten und Meerestiere ins Netz und kosten sie wertvollen Umsatz. Denn der Beifang darf nicht einfach zurück ins Wasser geworfen werden. Stattdessen müssen die Fischer ihre ungeliebte Beute an Land bringen und zu niedrigen Preisen an Fischmehlproduzenten verkaufen. Eine Situation, die weder Fischer noch Fische erfreut.

Um die Fischerei lukrativer für die Fischbetriebe zu gestalten und die Ökologie der Meere vor unnötigem Beifang zu schützen, haben die Entwickler von thyssenkrupp Marine Systems ein autonomes Unterwasserfahrzeug namens oXeanpedia entwickelt, mit dessen Hilfe der Fischer vorm Auswerfen seiner Netze genau prüfen kann, welche Art von Fischschwarm sich gerade in seiner Nähe befindet. Die patentierte Technologie ermittelt Fischarten und Größenverteilung der Fische mittels Kamera, sodass der Fischer auf den Fang verzichten kann, wenn es sich um einen Jungtierschwarm handelt oder einen gemischten Schwarm, der Fischarten enthält, die als Beifang zu werten sind.

Diese Basistechnologie wurde bereits durch das Patent DE 10 2017 216 608 B3 geschützt. Inzwischen wurden sieben weitere Patentanmeldungen eingereicht, welche sich auf Themen wie effiziente Fertigungsmethoden, Navigation, optische Erfassung oder Wiederaufnahme des Unterwasserfahrzeugs beziehen. So nutzt oXeanpedia unter Wasser intelligente Algorithmen, um den Fischschwarm besonders effizient zu durchqueren und ein repräsentatives Bild der Fische zu bekommen. Zur Erkennung der Fische werden Verfahren verwendet, die auf künstlicher Intelligenz basieren. Hierdurch kann das System schnell lernen, welche Fische es in einem Schwarm sieht.

Um oXeanpedia im Fischeralltag leicht einsetzbar zu machen, wurde das Unterwasserfahrzeug besonders leicht konzipiert, um von einem Fischer allein über Bord geworfen und leicht wieder auf das Schiff zurückgeholt werden zu können. So leistet thyssenkrupp einen kleinen Beitrag, um den Eingriff der Fischerei in die Ökologie der Weltmeere zu minimieren.

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