11. DEZEMBER 2018

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Solisten sterben aus…


Future/Leichtbau

Die Zeiten der Alleingänge sind beim Abspecken längst passé: Leichtbau-Spezialisten ersetzen heute nicht mehr einen Werkstoff durch einen anderen, sondern kombinieren das Beste aus mehreren Werkstoff-Welten.
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Beim idealen Hybridprozess laufen vorne die Materialien hinein und hinten fällt das fertige Bauteil heraus. So stellt sich Dr. Walter Begemann, Projektleiter der VDMA-Arbeitsgemeinschaft Hybride Leichtbau Technologien die Zukunft der Mischbauweise vor. Die mittlerweile fast 200 beteiligten VDMA-Mitgliedsunternehmen arbeiten kräftig an dieser Vision – etwa im Forschungsprojekt ›Modulare Produktionsanlagen für hybride Bauteile‹.

Wie sich die Hybridbauweise bereits heute in die Praxis umsetzen lässt und worauf Einsteiger achten sollten, beschreibt im Detail die neue Studie ›Leichtbau im Maschinen-, Anlagen- und Gerätebau‹ des Fraunhofer-Institutes für Produktionstechnik und Automatisierung IPA aus Stuttgart, an der sich die Arbeitsgemeinschaft beteiligt hat. So hat beispielsweise die Fibro Läpple Technologie GmbH aus Hassmersheim das Gewicht von Laufwagen für Portalanlagen im Vergleich zur konventionellen Aluminiumbauweise halbiert. Das Erfolgsrezept: eine Sandwich-Kombination von CFK, Aluminium und 3D-Druck. »Es ist das schnellste Linearmotorportal der Welt«, präsentierte Boris Bind, Leiter Forschung und Entwicklung, die Innovation Ende 2016 auf der Tagung ›Maschinenkomponenten leicht gemacht – Neue Funktionalitäten durch Hybridbauweise‹, einer Veranstaltung der Maschinenbau-Institut GmbH aus Frankfurt am Main (VDMA). 

Herausforderung: drei Gramm

Nach zwei Jahren Entwicklung gelang den Schwaben ein Portal, das Bauteile bis 30 Kilogramm mit 10 Metern pro Sekunde transportiert und mit fast dreifacher Erdbeschleunigung in Fahrt bringt. Diese Dynamik ist eine Herausforderung an die Konstruktion: So muss zum Beispiel die z-Achse mit ihren nur fünf Millimeter dünnen Wänden enorm hohe Crashkräfte (maximal 85 Kilonewton) verkraften. Bind: »Diese Aufgabe lässt sich nicht mit einem Werkstoff allein bewältigen.«

Weil außerdem das hitzeempfindliche CFK negativ auf die enorme Wärmeentwicklung der eingesetzten Linearmotoren reagiert, integrierten die Schwaben Aluminiumträger mit guter Wärmeleitfähigkeit. Zum weiteren Verbessern des ›Betriebsklimas‹ entstanden per 3D-Druck außerdem maßgeschneiderte Kunststoff-Kühlkanäle, die für eine Belüftung der Sandwichkonstruktion sorgen. Bewährt hat sich das nach Herstellerangaben schnellste Linearmotorportal der Welt unter anderem in der Automobilindustrie in einer 450 Meter langen Produktionslinie für Kurbelwellen, in der sich die Taktzeit von bisher 41 auf nur 24 Sekunden senken ließ.

Gegenseitige Dämpfung

Auf Tempo kam es auch einer Tochter der Krefelder Siempelkamp Maschinen- und Anlagenbau GmbH bei der Entwicklung eines Antriebssystems für Transferpressenstraßen an. Die Strothmann Machines & Handling GmbH aus Schloß Holte-Stukenbrock plante einen neuen Linearfeederbalken für höhere Taktraten von 14 bis 20 Transfers pro Minute. Weil aber eine klassische Blech-Konstruktion zu Eigenschwingungen geführt hätte, entschied sich Strothmann für Hybridbauweise mit CFK und Metall.


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