Entwicklung von Konzepten für adaptronische Komponenten zur Genauigkeitssteigerung bei existierenden Werkzeugmaschinen

B5 approachIm Bereich der Zerspantechnologien Drehen und Fräsen werden Werkzeugmaschinen wegen des hohen Weltmarktanteils als Schlüsselfaktor für die industrielle Produktion betrachtet. Stetig steigende Anforderungen hinsichtlich Qualität, Quantität und Effizienz haben zur Folge, dass vermehrt ältere Werkzeugmaschinen, die diese Anforderungen nicht vollständig erfüllen, im Gebrauch sind. Besonders in Entwicklungs- und Schwellenländer sind solche Werkzeugmaschinen aus Kostengründen im Einsatz.

Im Rahmen des Teilprojektes B5 wurde durch die Integration adaptronischer Add-on Komponenten in älteren Fräsmaschinen eine Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit ermöglicht. Dabei wurden anhand umfangreicher Messungen und Analysen die Schwachstellen solcher Maschinen quantitativ ermittelt und Verbesserungspotenziale erarbeitet. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein Konzept entwickelt, das sich, im Gegensatz zu den bestehenden Alternativen wie dem Retrofitting und der Neuanschaffung wegen des geringen Ressourcenverbrauchs (Energie, Material, Kosten) auszeichnet. Das entwickelte System beinhaltet eine hochgenaue und robuste adaptronische Kompensationseinheit sowie eine leistungsfähige Steuereinheit, die einen erheblichen Teil der auftretenden Störungen und Fehler während der Bearbeitung berechnet und kompensiert.

Der Fokus der laufenden Förderperiode liegt in der Steigerung der Arbeitsgenauigkeit dreiachsiger Fräsmaschinen ohne Ausstauch bestehender Komponenten und Systeme. Hierbei spielen verschiedene miteinander konkurrierende Faktoren eine Rolle, die den Einfluss des Nachhaltigkeitsansatz´ des Projekts maßgeblich beeinflussen. Dazu gehören unter anderem die Investitions- und Betriebskosten, der Energieverbrauch in der Herstellungs- und Betriebsphase und die quantitative Steigerung der Funktionalität. Ein Teil der obengenannten Faktoren sind bereits durch Messungen, Analyse, Modellierung und Recherche in Zusammenarbeit im Rahmen des SFB 1026 evaluiert wurden. Basierend auf den ermittelten Erkenntnissen soll im Rahmen zukünftiger Untersuchungen, neben der Erweiterung der genauigkeitssteigernden Systemen auch effizienzsteigernden Systemen entwickelt werden, die die Energieeffizienz und Produktivität inaktueller Werkzeugmaschinen erheblich steigern können.

Mehr zu Herausforderungen, Ansätzen und Ergebnissen von Projekt B5 finden Sie in dieser Powerpoint-Präsentation