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Intelligente Zerspanung Mit Ultraschall die Zerspanung auf ein höheres Level heben

| Redakteur: Mag. Victoria Sonnenberg

Perma Vib des Fraunhofer-IWU ist ein Ultraschall-Schwingsystem für Bohr- und Fräswerkzeuge, das vor allem die Zerspanung von Stahl und Aluminium perfektionieren soll.

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Mit dem Ultraschall-Schwingsystem für Bohr- und Fräswerkzeuge des Fraunhofer-IWU lassen sich auch Materialien wie faserverstärkte Kunststoffe und Keramiken wesentlich leichter als bisher bearbeiten.
Mit dem Ultraschall-Schwingsystem für Bohr- und Fräswerkzeuge des Fraunhofer-IWU lassen sich auch Materialien wie faserverstärkte Kunststoffe und Keramiken wesentlich leichter als bisher bearbeiten.
(Bild: Fraunhofer-IWU)

Bei der spanenden Bearbeitung von faserverstärkten Kunststoffen und Keramik treten heute noch typische Fehler wie Faserausrisse, Delamination und Ausbrüche des Werkzeuges beziehungsweise des Werkstücks auf. Die Effizienz der Bearbeitung metallischer Werkstoffe beschränken schlecht abzuführende Späne und Gratbildung.

Verbesserte Bauteilqualität und einfache Nachrüstung

„Das von uns gemeinsam mit vier Industriepartnern entwickelte Perma-Vib-System ändert das.“, sagt Martin Hamm, Wissenschaftler am Fraunhofer-IWU. „Es regt das Werkzeug mit Ultraschall zum Schwingen an und sorgt so dafür, dass bis zu 40 % weniger Kraft für die Bearbeitung aufgebracht werden müssen“. Dadurch werden geringere Spangrößen, eine verbesserte Spanabfuhr und eine verbesserte Bauteilqualität erzielt, gleichzeitig wird der Werkzeugverschleiß um bis zu 50 % reduziert. Zudem lassen sich bestehende Werkzeugmaschinen ohne großen Aufwand mit dem System nachrüsten, weil dieses als Modul in beliebige Bearbeitungszentren integriert werden kann. „Hier ist Perma Vib konkurrenzlos.“, so Hamm weiter. „Denn die wenigen ähnlichen Produkte, die derzeit schon auf dem Markt sind, setzen die Anschaffung spezieller Maschinen voraus und sind deshalb lediglich für die Bearbeitung kleinerer Bauteile geeignet.“

Ausgeführt ist Perma Vib als Werkzeughalter mit Schrumpffutter, der anstelle der konventionellen Werkzeughalter in die Maschinenspindel eingesetzt wird. Im Innern verfügt es über einen piezokeramischen Wandler, der eine hochfrequente elektrische Wechselspannung in schnelle Bewegungen übersetzt. So werden die konventionellen Vorschub- und Schnittbewegungen von einer Längsschwingung überlagert. Durch die Geometrie des Systems wird die Schwingungsamplitude verstärkt. An der Werkzeugspitze werden so Werte im zweistelligen Mikrometerbereich erreicht. Das Gehäuse ist jedoch von den Schwingungen entkoppelt, womit Spindel und Lager vor unerwünschten Vibrationen geschützt sind.

Die Regelung und Energieversorgung von Perma Vib erfolgt unabhängig von der Energieversorgung und Steuerung des jeweiligen Bearbeitungszentrums, indem eine externe Versorgungseinheit außerhalb des Arbeitsraumes aufgestellt wird. „Auf diese Weise müssen keine Umbauten an der Maschine vorgenommen werden“, erklärt Hamm. „Das garantiert maximale Flexibilität.“

Ultraschalltechnik in der Zerspanung - Systeme und Effekte

Den Einsatz von Perma Vib können Interessierte bei der Veranstaltung „Ultraschalltechnik in der Zerspanung - Systeme und Effekte“ am 22. November erleben. Die Ultraschall-Schwingsysteme stehen im Rahmen der 4. „Produktionstechnischen Gespräche Dresden“ im Versuchsfeld des Fraunhofer-IWU im Mittelpunkt. Teilnehmer erhalten hier bei Live-Vorführungen im engen Expertenkreis die Möglichkeit, die technischen Details der adaptronischen Komponente praktisch kennenzulernen. Impulsvorträge von hochrangigen Vertretern aus der Industrie gewähren Einblick in neuste Entwicklungstrends in der Zerspanung.

Förderhinweis

Das Perma-Vib-Schwingsystem wurde entwickelt in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern Devad GmbH, EAAT GmbH, Parker Hannifin Manufacturing Germany GmbH & Co. KG sowie Tixbo Automotive GmbH. Gefördert wurde das Projekt vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“.

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