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Werkzeugmaschinengestelle

Polymerbeton oder Grauguss – das ist die Frage

In der Fachwelt wird kontrovers diskutiert, ob Polymerbeton oder Grauguss der geeignetste Werkstoff für Werkzeugmaschinengestelle ist. Sicher gibt es

27.11.2006 | Autor / Redakteur: Bernhard Kuttkat / Bernhard Kuttkat

In der Fachwelt wird kontrovers diskutiert, ob Polymerbeton oder Grauguss der geeignetste Werkstoff für Werkzeugmaschinengestelle ist. Sicher gibt es nicht die Patentlösung. Erst die Abwägung aller Anforderungen, Daten und Fakten kann zur Wahl des geeigneten Werkstoffes führen, meint der Werkzeugmaschinenhersteller Primacon.

Weil Grauguss, genauer GG 20, für Primacon-Werkzeugmaschinen der geeignetere Werkstoff ist, verwendet die in Peißenberg ansässige Hersteller kein Polymerton für seine Maschinengestelle. Wettbewerber betonen häufig die angeblichen Vorzüge von Polymerbeton als Werkstoff für Maschinengestelle, so Primacon und nennt Beispiele: So wurde in Beiträgen eine um 1000 bis 2000% bessere statische und dynamische Dämpfung genannt, wobei nicht klar sei, wie eine statische Dämpfung definiert sein könne. D

ie angegebenen Prozentwerte hält Primacon für utopisch. So gebe der Hersteller solcher Gestelle eine bis zu zehnmal bessere (1000%) Schwingungsdämpfung und eine um 30% höhere Körperschalldämpfung gegenüber Grauguss an. Dabei seien jeweils die Randbedingungen dieser Untersuchungen nicht beschrieben.

TU Wien hat Werkstoffe für Gestelle untersucht

Eine Primacon bekannte Untersuchung mit vergleichbaren Voraussetzungen wurde an der TU Wien durchgeführt. Für diese Untersuchungen wurden Gestelle für eine Drehmaschine aus verschiedenen Werkstoffen angefertigt und die entsprechenden Schwingungsuntersuchungen durchgeführt. Dabei hat das Gestell aus Grauguss besser abgeschnitten als das aus Polymerbeton.

Für die statische Steifigkeit und das dynamische Verhalten einer Maschine ist die konstruktive Gestaltung wesentlich entscheidender als die Werkstoffauswahl, wobei zum Beispiel Grauguss nach Auffassung von Primacon wesentlich mehr Gestaltungsmöglichkeiten zulässt, als andere Werkstoffe. Vielleicht sei dafür jedoch etwas mehr gestalterisches Geschick erforderlich?

Ausschlaggebend für die Dynamik ist die Resonanzfrequenz

Zum dynamischen Verhalten einer Maschine stellt Primacon fest, dass große wirksame Massen dieses dynamische Verhalten verschlechtern. Ausschlaggebend für das dynamische Verhalten ist die Resonanzfrequenz des Systems. Diese wird bestimmt durch die Federkonstanten, das Regelkreisverhalten und die zu beschleunigenden Massen. Wird die Masse größer, sinkt die Resonanzfrequenz und damit die Dynamik der Maschine. Die Maschinen von Primacon sind so ausgelegt, dass ein optimales Verhältnis der wirksamen Federkonstanten und Massen erreicht wird, das heißt, soviel Steifigkeit wie sinnvoll und erforderlich und so wenig Massen wie möglich. Wichtig ist zudem eine Entkoppelung der Maschinenmasse von der Masse des Fundamentes, weil sonst die Masse des Fundaments in die für die Resonanzfrequenz wirksame Masse eingeht.

Bei den Präzisions-Werkzeugmaschinen des Unternehmens ist den Angaben zufolge diese Entkoppelung doppelt ausgeführt. Zum einen ist die eigentliche Maschine (Ständer mit Tischsystemen und Frässpindel) auf dem Untergestell mit Schwingungsdämpfern befestigt, zum anderen steht das Untergestell auf schwingungsdämpfenden Stellkeilen. Dieses verhindert zusätzlich, dass Schwingungen des Fundaments gedämpft werden und das Bearbeitungsergebnis nicht verschlechtern.

Thermische Stabilität nur über kurze Zeiträume betrachtet

Hersteller von Polymerbeton-Gestellen und Wettbewerber argumentieren auch mit einer besseren thermische Stabilität, bedingt durch die hohe Wärmekapazität und die schlechte Wärmeleitfähigkeit. Diese Aussage stimmt, so Primacon, wenn man kurze Zeitintervalle betrachtet. Die Formänderungen über längere Zeit können jedoch dramatisch sein, wenn beispielsweise umfangreiche NC-Programme im Formenbau abgearbeitet werden, die lange Fräszeiten erfordern.

Abformgenauigkeit von Polymerbeton ist für Präzisionsmaschinen unzureichend

Die angegebene hohe Abformgenauigkeit von Polymerbeton von beispielsweise ±0,05 mm für Parallelitätsabweichungen ist nach Auffassung des Peißenberger Herstellers im Präzisions-Werkzeugmaschinenbau unzureichend und derartige Flächen müssen ohnehin nachgearbeitet werden. Die als Pluspunkt dargestellte Eigenschaft des elektrischen Isolators für Polymerbeton könne nicht als positiver Punkt bewertet werden, besonders im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit und die elektrische Sicherheit.

Die ins Feld geführte chemische Beständigkeit von Polymerbeton ist nicht ausreichend, weil die in der Zerspanungstechnik verwendeten Kühlschmiermittel sehr wohl Polymere angreifen oder quellen lassen. Dagegen ist auch eine Oberflächenbehandlung mit versiegelnder Wirkung kein zuverlässiger Schutz, meint Primacon. Die daraus resultierenden Maßänderungen des Maschinengestells seien nicht tragbar.

Ein weiterer Punkt ist die Entsorgung von Polymerbeton. Angeblich ist die Deponie als Bauschutt zugelassen, jedoch kann dies nicht überall und für alle Zeiten angenommen werden. Ein im weiteren Sinne vergleichbarer Abfallstoff (Croning-Sand, ein kunststoffbeschichteter Quarzsand) ist nicht zugelassen und muss als Sondermüll entsorgt werden.

Weitere Informationen: Primacon Maschinenbau GmbH, 82380 Peißenberg, Tel. (0 88 03) 63 21-0, info@primacon.de

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