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Großbauteilbearbeitung Potenziale von Verformungssensoren in der Großbauteilbearbeitung

Autor / Redakteur: Alfons Egetemeir / Mag. Victoria Sonnenberg

Maschinen für die Großbauteilbearbeitung verlieren durch Temperaturschwankungen deutlich an Präzision: Schon wenige Grad Abweichung können Maschine und Bauteil so stark verformen, dass Fertigungstoleranzen nicht mehr eingehalten werden können.

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Einrichten eines Großbauteils auf einer SHW-UFZ6-Maschine.
Einrichten eines Großbauteils auf einer SHW-UFZ6-Maschine.
(Bild: Kienle)

Insbesondere bei schnellen Änderungen der Umgebungsbedingungen ist die Fertigung mit besonderen Herausforderungen konfrontiert. Üblicherweise werden aufwendige und kostspielige Klimaanlagen eingesetzt, um die schwer kontrollierbare Wärmeausdehnung in den Griff zu bekommen.

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT geht mit den Projektpartnern SHW Werkzeugmaschinen und SHW Bearbeitungstechnik einen anderen Weg: Mit einer neuen Messtechnik ermitteln sie Verformungen der Maschine während des Fertigungsprozesses und können damit Bearbeitungsfehlern vorbeugen. Das spart einen beträchtlichen Teil der Betriebskosten für die Klimatisierung, da die Maschine unabhängig von der Umgebungstemperatur hoch genau arbeitet. Im Forschungsprojekt Epsis wird das Anwendungspotenzial dieses Konzepts in Großwerkzeugmaschinen genauer untersucht.

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Temperatur beeinflusst die Maschine

Rund 75 % aller Fertigungsfehler bei Bauteilen können auf Temperaturschwankungen zurückgeführt werden. Insbesondere große Maschinen werden durch diese Einflüsse aufgrund großer Hebelarme stark verformt. Ein gängiger Lösungsansatz ist es, Maschine und Umgebung auf einem konstanten Temperaturniveau zu halten. Denn durch eine gleichbleibende Temperatur lässt sich die Verformung der Maschine bereits im Vorfeld vermeiden.

Allerdings funktioniert diese Methode nur, wenn sowohl die Klimatisierung als auch die Maschine rund um die Uhr eingeschaltet bleiben. Sonst kann es sehr lange dauern, bis der stabile Zustand wieder erreicht ist. Zudem ist die Temperierung der Maschinen mit einem sehr hohen Energieeinsatz verbunden.

Ziel von Fraunhofer-IPT und SHW im Forschungsprojekt „Epsis – Energieeffizienz und Präzision durch strukturintegrierte Sensorik“ ist es deshalb, die Genauigkeit der Werkzeugmaschinen auch ohne aufwendige Temperierungstechnik zu stabilisieren.

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