Hannover-Messe 2014 CFK-Schlitten für Werkzeugmaschinen

Redakteur: Stefanie Michel

Auf der Research & Technology stellt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) einen neuen Leichtbauschlitten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) für Werkzeugmaschinen vor, der durch Zufügen von Masse in seinem Schwingungsverhalten veränderbar ist.

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Der leichte CFK-Schlitten lässt einerseits eine hohe Dynamik zu, andererseits ist er durch Zufügen von Masse in seinem Schwingungsverhalten veränderbar.
Der leichte CFK-Schlitten lässt einerseits eine hohe Dynamik zu, andererseits ist er durch Zufügen von Masse in seinem Schwingungsverhalten veränderbar.
(Bild: wbk, KIT)

Zu den wichtigsten Trends im Maschinenbau gehört die Hochleistungsbearbeitung. Sie führt aufgrund neuer Maschinenkonzepte, Komponenten und Schneidstoffe zu verbesserten Zerspanungsleistungen und damit einer erhöhten Produktivität. Zudem zeigt sich in der Klein- und Mittelserienfertigung eine hohe Varianz bei den zu fertigenden Werkstücken und Werkstückmassen. Dies erfordert Maschinen, die immer mehr Anwendungssituationen beherrschen müssen, ohne dass die Zerspanleistung sinkt.

Leichtbauschlitten mit flexibel befüllbarer Kammerbauweise

Allerdings sind Werkzeugmaschinen schwingfähige Systeme und weisen oft in der Nähe der Anregung durch die Bearbeitung Eigenfrequenzen auf, die die Leistungsfähigkeit der Maschinen erheblich einschränken. „Das gilt insbesondere für Zerspanoperationen wie das Fräsen“, erklärt Prof. Jürgen Fleischer vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Er leitet am wbk-Institut für Produktionstechnik den Bereich Maschinen, Anlagen und Prozessautomatisierung. Im Ergebnis müssen entweder Spanungstiefe oder Vorschub reduziert werden, was die Bearbeitungszeit verlängert und damit die Kosten erhöht. Vor diesem Hintergrund hat Prof. Fleischer mit seinem Team einen Leichtbauschlitten für Werkzeugmaschinen entwickelt, der sich durch eine flexibel befüllbare Kammerbauweise auszeichnet.

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Der Schlitten besteht aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), ein Material, das sehr leicht und dennoch sehr steif ist. Im Vergleich mit herkömmlichen Stahl- und Gusswerkstoffen hat es ein deutlich besseres Verhältnis von Steifigkeit zu Dichte. So lässt sich ein leichter Schlitten bauen, der einerseits eine hohe Dynamik zulässt, andererseits durch Zufügen von Masse in seinem Schwingungsverhalten veränderbar ist. Durch die angepasste Befüllung der eingebauten Kammern mit einem Fluid lässt sich seine Eigenfrequenz beeinflussen. „Die Maschine kann durch Addition von Masse gezielt so verstimmt werden, dass mit maximaler Zerspanleistung und optimaler Ausnutzung der Schneidstoffe im geforderten Prozess gearbeitet werden kann“, ergänzt Fleischer.

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