Neues Fräsbearbeitungszentrum mit CFK-Antriebsschlitten für schwer zerspanbare Werkstoffe

22.7.2016

Weltweit verdoppelt sich bis 2050 die Mobilität der Menschen – Turbomaschinenhersteller müssen daher nicht nur die Ressourceneffizienz der einzelnen Turbinen immer weiter steigern, sondern vor allem auch die eigenen Fertigungskosten optimieren. Im Projekt »Neue hochdynamische 5-Achsfräsmaschine mit Linearmotortechnik« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT zusammen mit der Lerinc GmbH ein neues Bearbeitungszentrum mit leichten, hochdynamischen aber zugleich steifen Antriebskomponenten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff.

© Fraunhofer IPT

Ganzheitliche Untersuchung der Gesamtmaschinenstruktur und Optimierung der Maschineneigenschaften der MAP PRO.X 1000

Vor allem in der Luftfahrt und der Automobil-Industrie werden immer mehr Bauteile aus schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Titanlegierungen und Inconel gefertigt. Doch ihre Herstellung ist hoch anspruchsvoll, da komplexe Geometrien wie dreidimensional ausgelegte Schaufelprofile höhere Anforderungen an die Dynamik und Präzision der Maschinenachsen stellt. Dadurch können bei der Bearbeitung komplexer dreidimensionaler Freiformflächen Prozessinstabilitäten auftreten, sodass die Bauteile den hohen Oberflächenstandards nicht mehr genügen.

Ziel des Projekts ist es, ein neues Bearbeitungszentrum mit leichten und somit hochdynamischen Maschinenachsen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff zu entwickeln, um gleichzeitig eine optimale Gesamtsteifigkeit zu erreichen. Die Maschine ermöglicht dadurch hohe Beschleunigungswerte der X-, Y- und Z-Antriebe mit einem stabilen dynamischen Strukturverhalten.

Das Fraunhofer IPT übernimmt im Projekt vor allem die messtechnischen Untersuchungen der Gesamtmaschinenstruktur sowie die Optimierung der dynamischen und thermischen Maschineneigenschaften. Das Fraunhofer IPT untersucht die Gesamtmaschinenstruktur und charakterisiert das geometrische, thermische und dynamische Verhalten der Maschine. Zudem soll die Prozessleistungsfähigkeit der Schrupp- und Schlichtbedingungen und der Stabilitätsgrenzen identifiziert werden.

Die Maschine verdankt ihre Vorteile einem neuen Z-Spindelkasten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff und einem neu entwickelten Querbalken aus Leichtbaumaterial. Durch die leichtbaugerechte Konstruktion dieser Antriebskomponenten und ihre erhöhte Dynamik- und Steifigkeitseigenschaften erreicht die Maschine größere Stückzahlen und führt zu größerer Produktivität bei gleichzeitig hoher Präzision, trotz der Komplexität der Bauteile in der Anwendung.

Das Projekt wird im Rahmen des »Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie von November 2015 bis Oktober 2017 gefördert.

 

Projektpartner

·         Fraunhofer IPT, Aachen

·         Lerinc Werkzeugmaschinen und Automation GmbH, Heiligenhaus