CFK macht der Werkzeugmaschine Beine

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Derselben Meinung ist auch Josef Paula, Projektleiter der SGL Technologies GmbH. Er hat die Erfahrung gemacht, dass die CFK-Bauteile, wie sie bei der SGL Group gefertigt werden, ein entsprechendes Downsizing der Antriebe in der Leistung und bei den Einbaumassen erlauben. Diese Massnahmen senken den Energiebedarf und sparen Material. So kann ein durchaus nennenswerter Beitrag zum Konzept einer „grünen Maschine“ geleistet werden.

Weltweit erster Z-Achsen-Schlitten aus CFK vorgestellt

Denn das Thema Energieverbrauch, Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit ist im Maschinenbau sehr wichtig geworden. Zusätzlich ermöglichen solche aus mehreren multiaxialen und unidirektionalen Carbon-Prepregs gefertigte Bauteile sehr steife Konstruktionen, die selbst bei extremen Beschleunigungskräften noch eine hohe Positioniergenauigkeit zulassen. Man erreicht durch die gezielte Auswahl von Fasern und einen entsprechenden Lagenaufbau bei sehr geringem Gewicht Biege-E-Moduln, die fast doppelt so hoch wie die von Stahl sind. Denn CFK-Bauteile lassen sich ausserdem auf eine minimale Wärmeausdehnung oder nahezu vollständige Reduktion von Schwingungen hin auslegen.

Diese Vorteile hat Ende 2012 auch die A&B Maschinen- und Anlagenprojektierung GmbH (MAP) in Magdeburg erleben können.

45 % weniger Gewicht als herkömmliches Bauteil

Das zur MWA-Gruppe gehörende Maschinenbauunternehmen war eines der ersten, das Linearmotoren in zerspanenden Werkzeugmaschinen eingesetzt hat. MAP hatte sich für die Einsatzmöglichkeiten von CFK interessiert, weil im Unternehmen das Thema Energieeffizienz ganz oben auf der Agenda stand. Gleichzeitig trieb die MAP-Entwickler der Anspruch, die Performance der Maschinen zu steigern.

Das Ziel war es, durch den Einsatz alternativer Werkstoffe eine deutliche Gewichtseinsparung sowie eine höhere Steifigkeit und bessere Dämpfungseigenschaften zu erreichen. MAP nahm deshalb den Kontakt zu diversen Werkstoffherstellern auf, unter anderem auch zur SGL Group. Das Ergebnis des Projekts: MAP konnte auf der letzten EMO einen Carbon-Composite-Z-Schlitten für eine Fünf-Achs-Werkzeugmaschine präsentieren, der von der SGL Group gefertigt wurde. Die Magdeburger Maschinenbauer waren damit weltweit der erste Hersteller von Bearbeitungszentren, die bei ihrer neuen PRO.X1000 einen Z-Achsen-Schlitten einsetzten, der nahezu komplett aus CFK gefertigt ist. Daraus ergibt sich für die Anwender dieser Maschine eine Reihe von Vorteilen.

Die so erreichte Gewichtseinsparung im Vergleich zu einer herkömmlichen Z-Achse (betrachtet mit allen Anbauteilen) von etwa 45 % beeinflusst das Verhältnis von stehender zu bewegter Masse und folglich die Dynamik aller Linearachsen sehr positiv. Denn hohe Beschleunigungswerte verringern die Bearbeitungszeiten enorm, es können höhere Schnittgeschwindigkeiten unter höherer Masshaltigkeit und verbesserter Oberflächenqualität gefahren werden.

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