Konzepte für morgen – schon heute entwickelt

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RECOM Power GmbH

Panasonic Electric Works Europe AG

Elektrotechnik und Elektronik verschmelzen mit IT und Internet. Wie geht Ihr Unternehmen mit der daraus resultierenden Komplexitätssteigerung um?

Das scheint nur so, wenn man die Dinge von außen betrachtet. Zerlegt man aber die Systeme in einzelne physikalische Schritte, dann kann man die Prozesse einfach auflösen. Das Relais als Vermittler zwischen Logik und Last bleibt davon verschont bzw. profitiert davon. Jede Funktion, die ausgeführt werden soll, braucht eine Aktion, einen Schaltimpuls. Das funktioniert im menschlichen Körper nicht anders als bei jeder Maschine. Man kann ein Gebäude manuell steuern oder über ein intelligentes Leitsystem. Dann brauche ich aber mehr Relais um Heizung, Klima, Licht usw. zu- oder abzuschalten. Der Markt verlangt hier kleine Relais, die mit geringer Schaltleistung arbeiten, damit man den notwendigen Schaltimpuls aus dem Bus verwenden kann. Das gilt auch in der Industrieautomation und im Automobilbereich. Hier haben wir in den letzten Jahren vor allem polarisierte Relais entwickelt, um den Marktanforderungen gerecht zu werden.

Was bedeuten Safety und Security für Panasonic in einer zunehmend vernetzten Welt?

Als führender Hersteller von Relais mit zwangsgeführten Kontakten ist uns dieser Trend hochwillkommen. Aktuell arbeiten wir an einer neuen Serie von Sicherheitsrelais, die in den kommenden Generationen von Sicherheitsbausteinen verwendet werden. Diese Relais werden hauptsächlich in der Bahn- und Automatisierungstechnik verwendet. Ein weiteres Gebiet ist die Spannungsüberwachung in Elektrofahrzeugen und Solaranlagen. Hier ist ein neuer Markt entstanden, den wir gerne bedienen.

Neue Materialien, 3-D-Druck und Nanotechnologie sind Ursache für eine schleichende Revolution, die viele Produkte in Funktion und Herstellung radikal verändern wird. Was bedeutet das für Ihr Unternehmen?

Der 3-D-Druck ist ein gutes Hilfsmittel in der Projektphase und hilft unseren Entwicklern in der Prototypenphase. Es ist aber kein Mittel der Massenproduktion und hat keinen Einfluss auf unsere Produktionsprozesse. Aus der Nanotechnologie gibt es Werkstoffansätze unter Verwendung von Carbon Nanotubes die neben den bewährten Werkstoffgruppen, wie Silber/Zinnoxid, großes Potenzial haben. Es zeigt sich, dass man mit diesen Materialien sehr niedrige und vor allem stabile Kontaktwiderstände im Kleinlastbereich erzielen kann. Hier stehen wir erst am Anfang. Ein kommerzieller Einsatz wird noch ein paar Jahre dauern.

Welche Entwicklungen sehen Sie jenseits der aktuell diskutierten Trends?

Es geht immer um das dahinterstehende physikalische Prinzip. Das Relais unterteilt sich in Antrieb und Lastseite. Zurzeit diskutierte Antriebe mit dielektrischen Polymeren, die nahezu verlustfrei schalten, sind wie Piezoaktoren sicher interessant, aber einem magnetischen Antrieb noch deutlich unterlegen. Um einen entsprechenden mechanischen Hub zu erhalten, benötigt man hier sehr hohe Spannungen bis 1000 V und zudem ist die Schaltgeschwindigkeit zu langsam. Auf der Lastseite hat man, wenn man bei Kupfer bleibt, feste Randbedingungen aus Kontaktkraft und Stromtragfähigkeit. Eigentlich gibt es hier keine Möglichkeit mehr, viel kleiner zu werden. Ein Beispiel sind hier die viel diskutierten MEMS-Relais. Man erreicht hier nicht die notwendigen Kontaktkräfte für einen dauerhaft stabilen Kontaktwiderstand. Dieser wird aber in der Messtechnik gefordert. Hier bieten Halbleiter eine bessere Performance.

Wie entwickeln sich Relais an sich? Werden zusätzliche Funktionen integriert?

Diese Frage wird oft gestellt und kontrovers diskutiert. Im Einzelfall mag es ein Vorteil sein, intelligente Funktionen direkt ins Relais zu implementieren. Allerdings ist die Halbwertszeit von Halbleitern deutlich kürzer als die der Elektromechanik. Auf lange Sicht, wenn man die Lebensdauer von Relais mit der Ansteuerelektronik vergleicht, ist es von Vorteil, das Relais auf seine Schaltfunktion zu reduzieren. Ansteuerung, Kontaktüberwachung oder ähnliche Funktionen können dann vom Anwender optimal auf die Applikation angepasst werden. Sie können das sehr schön bei speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) beobachten. In manchen Interface-Modulen laufen unsere Relais nahezu unverändert seit 20 Jahren – während die SPS schon drei Generationen weiter ist.

Werden EM-Relais zukünftig durch andere Komponenten/Schaltprinzipien verdrängt? Wenn ja, in welchen Bereichen?

Unschlagbar bleibt das Relais, wenn eine galvanische Trennung oder eine sichere Isolation gefordert ist. Das ist der Fall, wenn die Sicherheitskleinspannung überschritten wird. Hier gibt es zum Relais keine Alternative.

Für Anwendungen im Signalbereich kann man Relais in vielen Fällen durch Halbleiter ersetzen. Hier haben wir die Konkurrenz direkt im Haus. Das Wachstum bei unseren PhotoMOS-Relais liegt deutlich im zweistelligen Bereich. In Testsystemen werden Reed- und Signalrelais nach und nach durch Halbleiterrelais ersetzt. Ganz allgemein können Halbleiter zwar die meisten Schaltfunktionen ohne Probleme bewältigen. Das Führen von hohen Strömen erfordert jedoch Kühlkörper. Und MOSFETs degradieren bei induktiven Lasten und man benötigt eine Schutzbeschaltung. Relais sind hier deutlich robuster und im Gesamtpaket typischerweise auch günstiger.

Immer wenn es um die Sicherheit von Mensch/Maschine geht, würde ich persönlich einem Halbleiter oder einer Wahrscheinlichkeitsrechnung nicht vertrauen. Jeder, der ernsthaft mit für den Menschen gefährlichen Strömen arbeitet, legt erst mal einen Schalter um oder schraubt die Sicherung heraus. Maschinen werden in der Regel mit Sicherheitsrelais in einen sicheren Betriebszustand gebracht. Denn wer hängt sein Leben schon an eine np-Sperrschicht von wenigen hundert Nanometern…?

Vielen Dank für das Gespräch.

Panasonic Electric Works Europe AG

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