Effizienzsteigerung
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Hochgeschwindigkeitsfräsen mit CFK-Achsen:
Forschungsprojekt erfolgreich abgeschlossen
Übergabe des Fräsen-Demonstrators von Hufschmied Zerspanungssysteme aus dem Projekt MAI CC4 fastMoVE an die Universität Augsburg.
Als feierlichen Abschluss einer gemeinsamen Forschungsarbeit übergab die Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH am 18. März 2022 einen im Rahmen des Projekts MAI CC4fastMOVE entwickelten Fräsen-Demonstrator an die Universität Augsburg. Die Portalfräsmaschine wurde mit hochsteifen Achsen aus Carbonfaser-Verbundwerkstoffen und Spezialwerkzeugen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung umgerüstet. Dadurch ermöglicht sie die Bearbeitung von Verbundmaterialien mit deutlich gesteigerter Effizienz und Oberflächengüte. Der Demonstrator steht jetzt im Innovationslabor der Universität Augsburg im Technologiezentrum Augsburg. Die Maschine stellt eine Spende im Wert von mehreren hunderttausend Euro dar.
Werkzeugmaschine mit Überwachungssystem
Bei dem Demonstrator handelt es sich um die Portalfräsmaschine EiMa Gamma S. „Eine Werkzeugmaschine der nächsten Generation, ausgestattet mit modernsten Überwachungslösungen“, so beschreibt Prof. Dr. Markus Sause vom Lehrstuhl für Mechanical Engineering der Universität Augsburg die Vision des Projekts. Ein wichtiger Teil des Projekts MAI CC4fastMOVE war die Integration von Zustandsüberwachungssystemen in der modifizierten Stahl-Hybridbauweise. Um die Funktionstüchtigkeit der Maschine im Betrieb zu gewährleisten und mögliche Anomalien zu detektieren, wurde ein Netzwerk von 74 Sensoren in der Maschine installiert. „Diese Zahl ist natürlich für einen späteren wirtschaftlichen Betrieb viel zu hoch, aber unser Ziel war es herauszufinden, wie viele Sensoren an welchen Stellen für die Überwachung notwendig sind“, so Sause.
Der zweite wichtige Anteil am Erfolg des Projektes ist die Leichtbautechnologie, die sich in einer innovativen Hybridbauweise aus carbonfaserverstärkten Komponenten und metallischen Interfaces widerspiegelt. „Der Einsatz von Carbonfasern in so großem Umfang ist für eine Werkzeugmaschine ungewöhnlich. Aber genau darin liegt der Schlüssel zum Erfolg dieses Projektes“, erläutert Prof. Dr.-Ing. André Baeten, Projektleiter an der Hochschule Augsburg und verantwortlich für die leichtbaugerechte Konstruktion der großen Carbon-Bauteile. „Die erzielbaren Beschleunigungen und Verfahrgeschwindigkeiten dieser Hochleistungs-Bearbeitungsmaschine wurden erst durch die Faserverbundbauweise ermöglicht. Weiteres Potential steckt in der Antriebstechnik, die in einem weiteren Schritt an die gesteigerte Materialperformance angepasst werden muss“, so Baeten.
Die Fertigung der hochpräzisen Carbonhybrid-Bauteile erfolgte bei den Carbon-Werken Weißgerber in Wallerstein mit einem neuartigen Verfahren. So wurden gleichzeitig Formschluss-, Kraftschluss- und Klebeverbindungen im Bauteil möglich.
Hochgeschwindigkeitsfräsen
Im Projekt konnte bewiesen werden: Das High Speed Cutting HSC mit Drehzahlen über 70 000 U/min erlaubte eine höchst effiziente Composite-Bearbeitung mit hoher Oberflächengüte. Dies ist zum Beispiel für die Luft- und Raumfahrt- sowie für die Automobilindustrie von großem Interesse. „Die Erhitzung des Werkstücks ist bei temperaturempfindlichen, beispielsweise thermoplasthaltigen Werkstoffen, ein großes Problem. Verkürzt man den Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstoff, verringert sich auch der Wärmeeintrag. Deshalb bietet HSC mit geeigneten Werkzeugen nicht nur die Chance auf kürzere Bearbeitungszeiten, sondern zugleich auch auf bessere Oberflächeneigenschaften“, verrät Ralph Hufschmied, Geschäftsführer der Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH.