Schwingungskompensation Maschinenkomponenten aus CFK tilgen dynamische Einflüsse

Für CFK-Maschinenkomponenten spricht nicht nur das niedrige spezifische Gewicht bei hoher Festigkeit, sondern auch die regulierbare Wärmeausdehnung und ein Dämpfungsvermögen, das Schwingungsamplituden reduziert und Eigenfrequenzen verschiebt. Damit punktet CFK bei thermisch und mechanisch dynamischen Einflüssen.

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Aachener Maschinenbau GmbH

ACE Stoßdämpfer GmbH

GGB Heilbronn GmbH

Dynexa GmbH & Co. KG

Avanco GmbH

Der Einsatz von CFK (carbonfaserverstärkte Kunststoffe) als alternativem Werkstoff zu herkömmlichen metallischen Materialien wird aufgrund des hohen Leichtbaupotenzials von Composites häufig im Zusammenhang mit der Automobil- und Flugzeugindustrie diskutiert. Dabei bieten Faserverbundwerkstoffe aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften auch für den Maschinenbau enorme Vorteile und hohes Innovationspotenzial.

CFK punktet mit guter Dämpfung und einstellbarer Wärmedehnung

Der Grund dafür liegt im breiten Eigenschaftsspektrum dieser Werkstoffklasse. Leichtbaustrategien, die das Leistungspotenzial des Werkstoffs CFK auf sein niedriges spezifisches Gewicht bei gleichzeitig hoher Steifigkeit begrenzen, greifen zu kurz.

Das zeigen Projekte des CFK-Spezialisten Xperion Components, Laudenbach, der zur Avanco-Gruppe gehört (Bild 1). Er hat sich auf die Entwicklung und Fertigung von CFK-Bauteilen für den Maschinenbau fokussiert. Mit CFK-Bauteilen lassen sich auch Maschinenschwingungen ideal dämpfen oder sogar ganz verhindern. Zudem kann die Wärmedehnung des Faserverbundwerkstoffs so eingestellt werden, dass sie den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entspricht.

Kompensation von Schwingungen ist eine hochkomplexe Aufgabe

Wenn sich verschiedene Bauteile in einer Maschine bewegen, treten in der Regel Schwingungen auf. Sie sind in den meisten Fällen unerwünscht. Schwingungen beschränken die Prozessdynamik, tragen zu einem erhöhten Verschleiß von Maschinenkomponenten bei und führen zu ungenauen Ergebnissen.

Eine maximale Begrenzung oder gar Vermeidung von Maschinenschwingungen ist zwar eine hochkomplexe konstruktive Aufgabe, doch führt sie im Ergebnis zu einer deutlich höheren Produktionseffizienz und -qualität. Faserverbundwerkstoffe wie CFK bieten für Maschinenkomponenten und Bearbeitungswerkzeuge verschiedene interessante Lösungsansätze, um unerwünschte Maschinenschwingungen weitgehend zu eliminieren (Bild 2 – siehe Bildergalerie).

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