Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gleiche Stabilität bei halbem Gewicht

21.04.2016

Neuartiger CFK-Fräskopf steht Stahlvariante in nichts nach

In Branchen wie dem Automobilbau oder der Luft- und Raumfahrt sind Bauteile aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) nicht mehr wegzudenken. Im Maschinenbau führt der Leichtbauwerkstoff trotz vielfältiger Potenziale noch ein Nischendasein.


Mit hybridem Leichtbau haben die IPA-Wissenschaftler ein CFK-Fräskopfgehäuse konzipiert, das die Bearbeitungsqualität der Stahlvariante ermöglicht, dabei aber 50 Prozent weniger wiegt.

Quelle: Fraunhhofer IPA

Um seine Vorzüge zu nutzen, haben die IPA-Wissenschaftler im Auftrag der EiMa Maschinenbau GmbH ein neuartiges Fräskopfgehäuse auf CFK-Basis entwickelt, das bei gleichbleibenden Eigenschaften nur halb so viel wiegt wie die Stahlvariante.

CFK punktet mit zahlreichen Vorzügen. »Der Werkstoff verfügt über eine sehr hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit. Für die gleichen Eigenschaften ist nur ein Bruchteil der Masse im Vergleich zu Stahl notwendig«, informiert Projektleiter Uwe Schleinkofer von der Abteilung »Leichtbautechnologien« des Fraunhofer IPA.

Mit der geringeren Massenträgheit werde der Energieverbrauch reduziert und dynamische, präzise Bewegungen ermöglicht. Hinzu kommen die hervorragenden Dämpfungseigenschaften. »Gerade bei hochpräzisen Arbeiten lassen sich Positionen schnell und exakt anfahren und halten«, weiß Schleinkofer. Nicht zuletzt strebe der Wärmeausdehnungskoeffizient von CFK gegen Null, was den Werkstoff weitgehend temperaturunabhängig macht.

Kaum Erfahrungswerte bei CFK im Maschinenbau

Mit diesen Vorzügen sind Bauteile aus CFK in vielen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau oder der Windkraft längst etabliert. Weniger verbreitet sind sie im Maschinen- und Anlagenbau. »Hier liegen aktuell noch zu wenig Erfahrungswerte vor«, meint Schleinkofer. Um dennoch von den Mehrwerten der CFK-Konstruktionen zu profitieren, hat die Firma EiMa Maschinenbau GmbH das Fraunhofer IPA beauftragt, ein Fräskopfgehäuse auf CFK-Basis als Prototyp zu entwickeln.

»Die Potenziale des Materials – das niedrige Gewicht und die gute Dämpfung – sollten fürs Fräsen optimal nutzbar gemacht werden. Gleichzeitig sollten wir die Lösung wirtschaftlich umsetzen können«, erläutert Gunther Nagel, Konstruktionsleiter bei EiMa Maschinenbau.

Gewichtsersparnis von 50 Prozent erzielt

Diesen Anforderungen sind die IPA-Wissenschaftler nachgekommen, indem sie die Konstruktion eines 5-Achs-Stahlfräskopfs in eine CFK-Hybrid-Variante umgesetzt haben. Den Kern des Hybridverbunds bildet ein Stahlblechrahmen. »Damit lassen sich weitere Komponenten gut integrieren, die Kraft kann optimal eingeleitet werden und das Bauteil erhält zusätzliche Steifigkeit«, betont der Wissenschaftler. In Kombination mit der CFK-Außenhaut lassen sich im Vergleich zum Originalbauteil ca. 50 Prozent Gewicht einsparen.

Industriepartner für Praxistests gesucht

Aktuell sind die Wissenschaftler dabei, die Faserorientierung des Fräskopfgehäuses lastgerecht zu optimieren. Anschließend möchte die EiMa Maschinenbau den Prototyp bauen und unter realen Bedingungen testen. »Wir suchen derzeit noch nach einem Industriepartner, der die Anwendung mit uns erprobt und verbessert«, erklärt Nagel.

Langfristiges Ziel der IPA-Experten ist, den hybriden Leichtbau für vielseitige Komponenten im Maschinen- und Anlagenbau nutzbar zu machen. »Beispielhafte Anwendungen wären Portalfräsmaschinen mit einer CFK-Brücke, CFK-Schlitten für Werkzeugmaschinen oder CFK-Gelenkstäbe für Roboter«, meint Schleinkofer.

Pressekommunikation
Jörg-Dieter Walz | Telefon +49 711 970-1667 | presse@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA | Nobelstraße 12 | 70569 Stuttgart

Fachlicher Ansprechpartner
Uwe Schleinkofer | Telefon +49 711 970-1553 | uwe.schleinkoferl@ipa.fraunhofer.de | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA | www.ipa.fraunhofer.de

Redaktion
Ramona Hönl | Telefon +49 711 970-1638 | ramona.hoenl@ipa.fraunhofer.de

Weitere Informationen:

http://www.ipa.fraunhofer.de

Jörg Walz | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Ifremer entwickelt autonomes Unterwasserfahrzeug zur Untersuchung der Tiefsee
24.02.2017 | Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

nachricht Baukasten-System für die Linienfertigung: Die VL-Baureihe von EMAG
21.02.2017 | EMAG GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie