Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

DFG-Projekt zu Schwingungsverhalten von Kreissägeblättern

31.07.2013
Bessere Oberflächenqualität, weniger Lärm

Von der Metallindustrie über die Steinbearbeitung bis zum Möbelhersteller: Kreissägen kommen in den verschiedensten Wirtschaftsbranchen zum Einsatz. Doch die weit verbreiteten Werkzeuge haben ein Problem: Bei hoher Drehzahl geraten die Sägeblätter in Schwingung und verhalten sich instabil.


Beispiel für Eigenschwingungsform eines Kreis-sägeblattes . Rot und blau sind die Orte mit maximalen Amplituden. Universität Stuttgart

Die Folgen sind mangelhafte Oberflächenqualität, ein hoher Nachbearbeitungsaufwand, schnellerer Werkzeugverschleiß und last but not least ein unangenehmes Kreischen. Um dies zu vermeiden, werden Dämpfungsschlitze in die Sägeblätter eingebracht. Diese verschieben die Eigenfrequenzen und verbessern das Verhalten der Sägeblätter beim Abklingen der Schwingungen.

Um die Schlitze optimal auszulegen, sind die Hersteller bisher jedoch auf aufwändige Experimente mit Versuchswerkzeugen und auf Erfahrungswerte angewiesen. Wissenschaftler der Universität Stuttgart untersuchen jetzt, wie die Schwingungen optimal stabilisiert werden können.

Im Rahmen gemeinsamen Forschungsprojekts untersuchen das Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik (IAM) und das Institut für Werkzeugmaschinen (IfW) der Universität Stuttgart den Einfluss der Dämpfungsschlitze und deren Füllmaterialien. Ihr Ziel ist es, für die Zukunft ein wissenschaftlich basiertes Berechnungsmodell bereit zu stellen. Das Vorhaben wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund 500.000 Euro gefördert.

Das Projekt gliedert sich in einen experimentellen und einen numerischen Teil. Ziel der numerischen Forschungsarbeit ist es, Berechnungsmethoden zur Vorhersage von (kritischen) Sägeblatt-Schwingungen bereit zu stellen. Als Verfahren kommt dabei die in der Strukturmechanik bewährte Methode der Finiten Elemente zum Einsatz. Dabei werden sowohl die viskoelastischen Füllmaterialien, als auch die Kreisel-Effekte des rotierenden Sägeblattes berücksichtigt.

Eine numerische Modalanalyse liefert dann die Eigenwerte (Eigenfrequenzen) mit den dazu gehörenden Schwingungsformen sowie das Abklingverhalten der jeweiligen Schwingung. Ist letzteres negativ, handelt es sich um eine instabile Schwingungsform.

Zur Bewertung der Stabilitätsgrenzen kommt ein neues mathematisches Verfahren zum Einsatz, das in Fachkreisen unter der Bezeichnung der Pfadverfolgung bekannt ist. Hierbei werden wesentliche Parameter, wie beispielsweise die Drehzahl als Parameter in das numerische Modell integriert und dann schrittweise erhöht, was die Grundlage für eine optimierte Konfiguration von Kreissägeblättern schafft. In einem Teilbereich des Forschungsvorhabens untersuchen die Wissenschaftler darüber hinaus das Geschehen an der Schnittstelle von Sägeblatt, Flansch und Kreissägemaschine, um Voraussagen auf das statische und dynamische Verhalten machen zu können.

In jedem Arbeitsschritt werden die Simulationen experimentellen Untersuchungen gegenübergestellt, um zu jedem Zeitpunkt die Modellparameter anpassen zu können. Zum Ende des Projekts wird ein validiertes Modellierungsverfahren existieren, das eine Voraussage des statischen und dynamischen Verhaltens von Sägeblättern erlaubt. Darüber hinaus soll dem Konstrukteur von Kreissägeblättern ein Simulationstool an die Hand gegeben werden, das wissenschaftlich abgesicherte Methoden und Richtlinien zum optimalen Werkzeugdesign hinsichtlich der Schlitzkonfiguration, Füllstoffe und Einspannbedingungen anwendet. Globales Ziel des Forschungsvorhabens ist es, das Verhalten des Kreissägeblattes grundlegend zu verstehen, um zukünftig ein an die jeweils vorliegenden Anwendungen angepasstes und optimiertes Kreissägeblatt entwickeln zu können.

Weitere Informationen:

Dr. André Schmidt, Universität Stuttgart, Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik (IAM), Tel. 0711/685-66275, E-Mail andre.schmidt (at) iam.uni-stuttgart.de

Dr. Thomas Stehle und Simon Weiland, Universität Stuttgart, Institut für Werkzeugmaschinen (IfW), Tel. 0711/685-83866/ 84560, E-Mail thomas.stehle (at) ifw.uni-stuttgart.de, simon.weiland (at) ifw.uni-stuttgart.de

Als viskoelastisch bezeichnet man Stoffe mit teilweise elastischem und teilweise viskosem Materialverhalten.

Andrea Mayer-Grenu | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Wussten Sie, dass Verpackungen durch Flash Systeme intelligent werden?
23.05.2017 | Heraeus Noblelight GmbH

nachricht Bessere Kathodenmaterialien für Lithium-Schwefel-Akkus
17.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften