Tailored Innovation

Moving Away from German Perfectionism

The mechatronics solutions of the future are created in an engineer-to-engineer dialog – driven by innovation management within the company. This also applies to digitization in the fields of maintenance, repair, and overhaul. From time to time, however, German engineering perfectionism gets in the way. We spoke with Dr. Stefan Stenzel about the drivers of innovation in the supplier industry.

Please note: This interview was published in its original form in DUB UNTERNEHMER magazine on April 27, 2021.

Military, civil aviation, the rail sector – as a mechatronics manufacturer, VINCORION is active in very traditional industries.

Stefan Stenzel: Although we are part of the Jenoptik Group, we largely lead our own life as a provider of mechatronic solutions with our independent VINCORION brand. Extremely long product life cycles apply in our industries. To us, this means a constant balancing act between 30 years of maintenance and obsolescence in the past and 30 years of forward-looking solutions in the future. It’s a challenge that I’ve always found extremely appealing.

Where do you get the ideas for the forward-thinking part of your business?

Stefan Stenzel: Our dialog with our customers is the main engine driving our innovation activities. We aren’t in the business of manufacturing off-the-shelf products, but instead develop tailored solutions for very specific problems. The engineer-to-engineer dialog that we maintain with our customers to this end is at the very core of our work. Our advantage is that we’ve mastered the engineering triathlon – we’re experts when it comes to combining electronic components, mechanic components, and materials. And this is how we create products that have never existed before, and what gives us our unique position. It may not be the latest iPhone, but it offers the customer real added value. Innovation doesn’t always have to be fancy.

So the drive to innovate tends to come into the company from the outside…

Stefan Stenzel: Not exclusively, of course. We also have an institutionalized innovation process that promotes and drives new ideas. This is of vital importance, including for our corporate culture. And it has already led to some highly successful product innovations. But we have to keep
an eye on marketability – there are also some exciting ideas out there that we can’t pursue. This is also an important business decision.

German industry is known for its engineering-driven approach and improving things down to the last detail. Is this focus on tiny details blocking the path to major disruptions?

Stefan Stenzel: I don’t think dividing things up into “disruptive” and “non-disruptive” is helpful – you only ever know afterwards anyway. I think the categories “meets customer needs” and “does not meet customer needs” are more relevant. And that applies in global competition. I think that this, above all else, is why we have to move away from the last 20 percent of the German desire to optimize every now and then. There are solutions out there that aren’t perfect down to the last detail – but they also only cost half as much. We in Germany have to be able to listen to the customer, ask them what they want, and not simply try to impose our own ideals.

What does digital transformation mean to you when it comes to your company?

Stefan Stenzel: In my view, digitization has two dimensions in an industrial context: product digitization and process digitization. This involves, for example, connecting machines in the automotive sector that we develop ourselves. But as part of the Jenoptik Group, it’s also about sharing experiences and spreading lessons learned. If we determine that something has worked well in one division, we naturally check whether it can be transferred to another.

Stefan Stenzel

In the context of Industry 4.0 and the Internet of Things, how do you collaborate with your customers at the data level?

Stefan Stenzel: To be honest, this remains extremely limited in most areas of the company. But our goal is clearly greater connectivity. We believe predictive maintenance offers tremendous potential. If our products are intended to last 30 years, then there are obviously going to be points in time when such products need to be serviced.

Can you give us an example?

Imagine an electric rescue hoist attached to a mountain rescue helicopter. Inside it are a number of electronic components, but also a lot of mechanical components with a long rope attached to them. These are, of course, subject to regular maintenance cycles. And this maintenance is extremely expensive. Now imagine you operate a rescue helicopter in Munich. And the device suddenly stops working. Then it must first be detached from the helicopter and sent to us. This means that during this time, the helicopter can no longer perform rescue operations. This needs to happen as infrequently as possible, and it’s also possible to minimize this time period – through predictive maintenance.

What does this look like in detail?

While a rescue hoist was as intelligent as a garden hose on a reel ten years ago, today it is a highly sophisticated product with a whole host of software and sensor technology. This not only measures the use or the wear of the brakes, but in principle all of the relevant physical conditions, such as the humidity, the wind, the sun, and also the heating conditions. An algorithm then connects the dots between the readings. As a result of this analysis, the customer receives a suggestion for the best possible time to perform maintenance. In general, software accounts for an increasingly large percentage of our products – enabling hoists, for example, to deliver optimum performance in a specific field of application. That is one of our strengths. And that’s why engineers that work in electronics and software already account for around 50% of all our engineers.

Energiespeicher

Energiespeicher

Auch wenn es um die Entscheidung für einen passenden Energiespeicher geht, analysiert VINCORION mit umfangreicher Expertise und Erfahrung das Anforderungsprofil. Batterien und elektrische Superkondensatoren, englisch Ultracapacitators, werden heute für die meisten militärischen Anforderungen eingesetzt. Dabei zeigt sich, dass die Vielfalt geeigneter Speichertechnologien auch für militärische Anwendungen stetig zunimmt. Dazu Daniel Zeitler: „Als Integratoren und Systemspezialisten entwickeln wir gemeinsam mit dem Kunden den passenden Zuschnitt des Energiespeichers.“

Die Funktion von Batterien basiert auf chemischen Reaktionen. Sie haben eine hohe Energiedichte und sind von der Performance und vom Gewicht – je nach chemischer Basis – mit unterschiedlichen Vorteilen gut zu handhaben. Jedoch können sie je nach Nutzung und Technologie nur ca. 2.000- bis 5.000-mal wieder aufgeladen werden – in der Regel bei langsamem Lade- und Entladevorgang.

Superkondensatoren hingegen lassen sich bis zu 1.000.000-mal wieder aufladen. Bei schnellen Lastwechseln spricht das Aufladen im Sekundentakt für Superkondensatoren. Eine vollständige Entladung ist ebenso möglich, so dass ein Lufttransport unmittelbar realisiert werden kann. Da bei Ultracapacitators keine chemische Reaktion stattfindet, sind sie beim Einsatz unter extremen Hoch- und Tieftemperaturen zu bevorzugen.

Hybride Architektur

Die einsatzerprobte Kompetenz von VINCORION bei konventionellen militärischen Aggregaten in Verbindung mit Energiespeichern und der optionalen Integration weiterer Energiequellen vereint sich zu einer Expertise in hybrider Architektur. Die System- und Speicherlösungen von VINCORION berücksichtigen die entsprechenden Schnittstellen für die Kompatibilität von Aggregaten, Speichersystemen sowie externen Energiequellen und verbinden die Komponenten zu einem taktisch überlegenen Systemverbund.

Welche substanziellen Vorteile dieser Ansatz bieten kann, zeigt das Beispiel eines hybriden Aggregats für das Luftabwehrsystem PATRIOT. Wesentliche Ergebnisse im Vergleich zum herkömmlichen Aggregat: vierfach höhere Ausfallsicherheit, halbierte Stillstandzeit, halbierter Kraftstoffverbrauch und ⅔ weniger Tankvorgänge.

Der VINCORION Programmmanager für PATRIOT, Alexander Ackermann, führt aus: „Basierend auf der Tatsache, dass die Grundlast beim PATRIOT einen sehr hohen Anteil an den Betriebszeiten hat, wurde das hybride System mit einem deutlich kleineren Dieselmotor ausgelegt und die Lastspitzen werden über Energiespeicher bedient. Gleichzeitig kann das gesamte System auch am öffentlichen Stromnetz betrieben werden, wobei Speicher und Aggregat jederzeit die unterbrechungsfreie Stromversorgung absichern.“

Neu entwickelte Aggregate sollen ihre Kompaktheit, sprich Größe und Gewicht, verbessern. Dies lässt sich mit einer höheren Effizienz sowie einem exakten Zuschnitt des Aggregats auf das jeweilige Last- und Anforderungsprofil erreichen.

Daniel Zeitler, Produktmanager

Lastprofil-Management

Auf welche Parameter achtet VINCORION bei der Analyse des Energiebedarfs? Das Augenmerk wird auf das fallbezogene Lastprofil gelegt. In der Vergangenheit wurden militärische Aggregate hauptsächlich am maximalen Leistungsbedarf ausgelegt. Bei Systemen, die überwiegend eine geringe Grundlast haben, lässt sich so ein überdurchschnittlicher Kraftstoffverbrauch und Verschleiß nicht vermeiden. Der Ansatz von VINCORION ist daher, Aggregate am gesamten Lastprofil auszurichten. Danach erfolgt mit geeigneter Speichertechnologie, etwa mit Superkondensatoren, die Auslegung des Motors auf den durchschnittlichen Lastbedarf. Natürlich werden dabei nötige Sicherheitsreserven und De-Ratings für die jeweiligen taktischen Einsatzszenarien berücksichtigt.

Einsatz im Feldlager

Ein sinnvolles Einsatzgebiet für VINCORION Aggregate sind militärische Feldlager. Grundsätzlich ist die Aufgabe, sich flexibel auf das Einsatzgebiet einzustellen. Einsätze an der NATO-Ostflanke zur Landes- und Bündnisverteidigung werden zum Beispiel meist über das lokale Stromnetz versorgt. Hier fungieren Aggregate hauptsächlich als Back-up. Bei den UN- und EU-Missionen in Mali läuft die Energieversorgung mangels Stromnetz hingegen fast ausschließlich über Aggregate.

Wichtig ist, das komplexe Energieverbrauchsprofil eines Feldlagers genau zu analysieren. Eine passgenaue Energieversorgung berücksichtigt Doppelbelegungen bei Mannschaftswechseln, tagesabhängige Lastspitzen sowie Peaks beim Heizen und Kühlen. Hier kommen die Systemkompetenzen von VINCORION voll zum Tragen. Das An- und Abschalten von Aggregaten im Parallelbetrieb, Lastabfederung über Energiespeicher, Auskopplung von Warmwasser aus dem Kühlkreislauf der Aggregate oder das Ausschalten unkritischer Systeme sind einige Parameter für intelligentes Energiemanagement.

Zukunftssicher – Versorgung von Hochenergiewaffen

Die Verbindung diverser Kompetenzen in der Aggregat-Konzeption bringt VINCORION auch in aktuelle Projektstudien zu Hochenergiewaffen wie Lasersystemen ein. Hier muss sehr viel Energie in elektromagnetische Impulse, Licht oder Wärme umgesetzt werden. Wenn beispielsweise der Laser pulst, sind in sehr kurzer Zeit extreme elektrische Energien erforderlich, im Stand-by-Betrieb ist das Lastprofil jedoch deutlich geringer. VINCORION Produktmanager Daniel Zeitler erklärt: „Auch bei den Waffensystemen der Zukunft ist VINCORION mit intelligentem Lasten-Management und der Expertise, Aggregate ultrakompakt umzusetzen, ein Innovationstreiber.“

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