Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

EMO 2013: Fraunhofer IWU zeigt Innovationen für eine ressourceneffiziente Produktion

16.09.2013
Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU stellt zur EMO 2013 auf dem Gemeinschaftstand der Fraunhofer-Gesellschaft (Halle 13/Stand A54) Innovationen für die Metallbearbeitung vor:

So wird der Öffentlichkeit erstmals ein neu entwickeltes aktives Aufstellelement vorgestellt. Anhand von CFK und Metallschäumen demonstrieren Wissenschaftler zudem Leichtbaupotentiale bei der Entwicklung von Werkzeugmaschinen. Am Messestand erfahren die Besucher außerdem, wie Energie bei der Schleifbearbeitung eingespart werden kann und wie die Metallbearbeitung mittels intelligenter Bauteile schneller, präziser und sicherer wird.


Das am Fraunhofer IWU entwickelte aktive Aufstellelement ist eine effizientere und kostengünstigere Alternative zu aufwendigen passiven Isolierungsmaßnahmen. Fraunhofer IWU


In Kugelgewindemuttern integrierte Formgedächntisaktoren gewährleisten die Prozessstabilität von Werkzeugmaschinen. Fraunhofer IWU

Energie- und ressourceneffizienter produzieren: Unter dieser Zielstellung erarbeitet das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Lösungen für die Produktion von Morgen. Anhand verschiedener Exponate stellt das IWU seine Kernkompetenzen bei der Entwicklung und Optimierung moderner Technologien und Verfahren für aktuelle Herausforderungen in der Werkzeugmaschinenbranche vor.

Neues Aufstellelement revolutioniert aktive Maschinenstabilisierung

Eines der Highlights am Messestand: Erstmals wird ein am Fraunhofer IWU entwickeltes Aufstellelement der Öffentlichkeit vorgestellt, das Maschinen und Anlagen effizient und vergleichsweise kostengünstig gegen äußere Stoß- und Schwingungseinträge isoliert. Immer dann nämlich, wenn in der Metallbearbeitung mit besonders hoher Präzision produziert werden muss, wirken sich äußere Störeinflüsse negativ auf die Fertigungsqualität aus. Um den Einfluss von Schwingungen und Stößen zu reduzieren, die beispielsweise durch Maschinen und Anlagen in der Produktionsumgebung oder auch durch eine viel befahrene Straße in der Nähe der Fertigungshalle ausgelöst werden, standen bisher insbesondere für größere Anlagen nur aufwendige passive Isolierungsmaßnahmen zur Verfügung. Das neue aktive System ist flexibel einsetzbar, schnell und einfach zu installieren und vergleichsweise kostengünstig. Das Aufstellelement kann mit bis zu drei Tonnen belastet werden und ist sowohl für Maschinen mit Dreipunkt- als auch Vierpunktaufstellungen geeignet. Darüber hinaus erschließt die Neuentwicklung in der Inbetriebnahme und Kompensation wandernder Lasten sowie im Bereich mobiler Bearbeitungsmaschinen neue Möglichkeiten. Eine weitere Besonderheit ist die hohe passive Steifigkeit. Hierdurch kann auch im ungeregelten Aufstellbetrieb problemlos gefertigt werden.

Leichtbaupotentiale in der Konstruktion von Werkzeugmaschinen erschließen

Energie- und Ressourceneffizienz bereits in die Planung und Konstruktion von Werkzeugmaschinen zu integrieren, ist eine der Kernkompetenzen des Fraunhofer IWU. Ein besonders großes Optimierungspotential sehen die Forscher im konsequenten Leichtbau dynamisch bewegter Baugruppen. Mit Faser-Kunststoff-Verbunden oder Metallschäumen lassen sich bestehende Konstruktionsgrenzen überwinden. Die Herausforderung bei der Simulation und Fertigung der Bauteile liegt hierbei insbesondere in den Anforderungen an die Steifigkeit und Festigkeit des Materials. Am Messestand ist ein am Fraunhofer IWU konstruierter Leichtbau-Maschinenschlitten aus Aluminiumschaum zu sehen. Dieser weist im Vergleich zu einem konventionellen Schlitten aus Stahl trotz geringerem Gewicht eine nahezu doppelt so hohe Struktursteifigkeit auf. Anhand eines Z-Schiebers aus CFK zeigen die Wissenschaftler zudem, wie trotz Materialeinsparung von 25 Prozent die Baugruppensteifigkeit um 150 Prozent erhöht werden konnte. Derartig umfangreiche Verbesserungen sind mit metallischen Werkstoffen nicht mehr zu erzielen.

Intelligente Bauteile zur ressourceneffizienten Präzisionsbearbeitung

In technischen Prozessen entsteht oft ungewollt Wärme, bspw. durch Reibungseffekte oder in Form von thermischen Verlusten in Motoren. Diese Effekte können die Produktqualität oder auch das Verschleißverhalten von Bauteilen negativ beeinflussen. Am Fraunhofer IWU nutzen Wissenschaftler diese Wärme allerdings gezielt und wandeln sie mittels speziellen thermischen Formgedächtnislegierungen in mechanische Arbeit um. Das Ziel ist die Entwicklung völlig autarker Systeme, die aktiv in die Struktur eines Bauteils eingebunden sind und keinerlei zusätzliche Energie von außen mehr benötigen. Anhand einer Kugelgewindemutter, die in Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen eingesetzt wird, demonstriert das IWU, wie weit diese Technologie bereits vorangeschritten ist. Um die Präzision des jeweiligen Bearbeitungsprozesses zu erhöhen, werden die Muttern je nach Einsatzbereich der Maschine auf einen definierten Kraftwert vorgespannt. Im Verlauf der Bearbeitung führt Reibung zur Erwärmung von Spindel und Mutter. Die dadurch entstehende Ausdehnung der Komponenten beeinflusst die Vorspannkraft und verschlechtert damit die Genauigkeit des Bearbeitungsprozesses. Der am Fraunhofer IWU entwickelte strukturintegrierte Formgedächtnisaktor nutzt diese Prozesswärme und kompensiert die Ausdehnung. Somit kann die Bearbeitungsgenauigkeit ohne zusätzliche Steuerung oder Energie von außen deutlich erhöht werden.

Neuartiges Konzept zur Mikrostrukturierung von Motorbaugruppen

Anhand eines adaptronischen Kreuztisches demonstrieren Wissenschaftler des Fraunhofer IWU ein neuartiges Konzept zur Mikrokonturierung von Motorbaugruppen. Bei Verbrennungsmotoren kommt es aufgrund von hohen Lasten im Betrieb zu Verzügen an stark beanspruchten Bauteilen, wie den Pleuelstangen. Um den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission möglichst gering zu halten, wird diesen Verzügen mittels Inversgeometrien entgegengewirkt. Am IWU wurde hierzu ein Konzept zur Mikrokonturierung solcher Bauteile entwickelt. Im Gegensatz zu bekannten Ansätzen wie dem Brillenhonen, wo die Positionierung des Werkzeugs in der Regel hochdynamisch erfolgt, wird hier das auf dem Tisch aufgespannte Werkstück bewegt. Die Auslenkung wird ohne Ansteuerung von außen mittels Piezo-Stapelaktoren reguliert. Mit dem neuen Konzept kann der fertigungstechnische Aufwand deutlich reduziert werden.

Neue Software: Multitasking für die automatisierte Qualitätssicherung

Die automatisierte Qualitätssicherung wird auch für die Automobilproduktion und den Maschinenbau immer bedeutsamer. Um Zusammenhänge und notwendige Kennzahlen auch innerhalb von komplexen Prozessketten zu ermitteln, sollte eine moderne Qualitätssoftware eine Vielzahl von Prüf- und Messaufgaben in einem System zusammenführen und im Idealfall automatisiert auswerten. Hierfür benötigen herkömmliche Systeme in der Regel allerdings sehr viel Rechenzeit.

Am Fraunhofer IWU wurde die Software Xeidana® (eXtensible Environment for Industrial Data ANAlysis) entwickelt, die speziell auf diese Anforderungen ausgerichtet ist. Dem Anwender wird ein vollständiges Lösungspaket zur Verfügung gestellt, das Aufgaben von der Datenakquisition bis hin zur automatisierten Qualitätskontrolle abdeckt. Die Besonderheit: Mit Xeidana® kann eine vergleichsweise hohe Anzahl von Daten verschiedener Sensorsysteme parallel erfasst und automatisch ausgewertet werden. Diese multisensorielle Qualitätskontrolle ermöglicht die Kombination einer Vielzahl verschiedener Sensortypen, wie Wirbelstromsonden, Oberflächenscanner, optische Kameras oder Körperschallmikrofone. Die Software erfasst und analysiert so beispielsweise Thermografiebilder und optische Live-Videos gemeinsam mit den Informationen von Ultraschall- oder Wirbelstromsystemen. Die Daten werden in einem individuell visualisierbaren Arbeitsbereich abgelegt und automatisiert ausgewertet. Für die notwendige Rechenleistung sorgt eine Optimierung für Mehrkernsysteme.

Neues Konzept für die energieeffiziente Schleifbearbeitung

Am Fraunhofer-Messestand stellen Wissenschaftler des Fraunhofer IWU ein neues Konzept für die energieeffizientere Schleifbearbeitung von Nocken mittels Minimalmengenschmierung vor. Über 80 Prozent der benötigten Energie werden derzeit allein für die Zuführung, Aufbereitung und Kühlung des Kühlschmierstoffes verwendet, denn dieser Arbeitsschritt erzeugt eine besonders hohe Reibungswärme. Dadurch liegen die Energiekosten deutlich höher als die Werkzeugkosten. Gemeinsam mit Industriepartnern wurde am IWU eine thermisch optimale Bearbeitungsstrategie für diesen Arbeitsschritt entwickelt. Die Schleifscheibe wird hierzu mit einem speziellen mikrostrukturierten Belag versehen. Große Poren in der Beschichtung verteilen das Schmiermittel effizienter, transportieren heiße Späne ab und reduzieren die Reibungswärme deutlich. Ein effizienter ausgelegtes Minimalmengenschmiersystem reduziert den Bedarf an Kühlschmierstoff. Das Konzept soll in einem nächsten Schritt bei einem Automobilhersteller unter Serienbedingungen getestet werden. Eine Umstellung der Technik könnte hier in etwa die Hälfte der Energie einsparen, die für den Kühl- und Schmiermittelbedarf aufgebracht werden muss. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie hat dieses Projekt im Rahmen des Energieforschungsprogramms gefördert.

Hendrik Schneider | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.iwu.fraunhofer.de/de/presse_und_medien/presse_2013-16-09.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Digitalisierung von HR-Prozessen – tisoware auf der Personal Nord und Süd
21.03.2017 | tisoware Gesellschaft für Zeitwirtschaft mbH

nachricht Hochauflösende Laserstrukturierung dünner Schichten auf der LOPEC 2017
21.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise