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Das neue Kilo kommt

Text: Anja Schütz, Maxon Motor
Das Kilogramm soll auf Basis einer Naturkonstanten neu definiert werden. Realisert wird das über eine Wattwaage und für die erfordert es vakuumtaugliche Motoren.

Nicht auf einer Naturkonstante sondern auf einem materiellen Artefakt aus dem Jahre 1889 basiert das Kilogramm. Das so genannte Urkilogramm besteht aus einem 39 x 39 mm großen Zylinder aus einer Platin-Iridium-Legierung. Als materielles Objekt verändert sich dieses Artefakt über die Jahre hinweg, zum Beispiel durch Ablagerungen von Schmutz oder Abnutzung. 40 Kilogramm-Prototypen wurden damals in der ganzen Welt verteilt. Bei einem Vergleich der Prototypen untereinander wurden Differenzen im Mikrogrammbereich festgestellt. Diese Unsicherheit über die Maßeinheit hat dazu geführt, dass auch das Kilogramm durch eine Naturkonstante bestimmt werden soll.

Das geschieht demnächst im Schweizer Institut für Metrologie (Metas), wo auch schon der Meter bestimmt wurde. Um das neue Projekt zu realisieren, ging Metas eine Partnerschaft mit Maxon Motor ein. Unter der Verwendung von elektrischen Einheiten soll die Maßeinheit neu bestimmt werden: Eine Wattwaage wird mechanische und elektrische Leistung miteinander vergleichen und so das Kilogramm bestimmen.

Vakuumtaugliche Motoren

Eine wichtige Funktion in der Wattwaage übernehmen Motoren des Schweizer Herstellers. Weil die Experimente für die Neudefinition des Kilogramms unter Hochvakuumbedingungen stattfinden, sind an die Antriebe hohe Anforderungen gestellt. Für dieses Einsatzgebiet kommen vakuumtaugliche EC22-Motoren (100 W) mit Encoder und die Posi­tioniersteuerung EPOS2 24/5 zum Einsatz. Um die Entstehung von Partikeln zu verhindern, werden ausschließlich bürstenlose Motoren verwendet. Das benutzte System ist ein Dreiachsroboter, der verschiedene Bewegungen ausführt, um eine exakte Messung während des Experiments sicherzustellen. Die Antriebe sind unter anderem verantwortlich für die präzise Bewegung eines Drehtellers und für die horizontalen und vertikalen Bewegungen unterschiedlicher Bauteile des Messsystems.

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