Energieeinsparung ohne Genauigkeitsverlust

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet 21 neue Sonderforschungsbereiche (SFB) zum 1. Juli 2011 ein. Zwei der neuen Projekte sind so genannte SFB/Transregios (TRR), die sich auf mehrere Forschungsstandorte erstrecken.

Dazu zählt auch der TRR 96 „Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen – Eine systemische Lösung des Zielkonflikts von Energieeinsatz, Genauigkeit und Produktivität am Beispiel der spanenden Fertigung“. Forscher aus Dresden, Chemnitz und Aachen wollen künftig Lösungen entwickeln, mit denen in der spanenden Fertigung Energieverluste in Antrieb und Hydraulik vor allem im Stand-by-Betrieb und in Kühl-Schmiermittel-Kreisläufen vermieden werden können. Zudem wollen sie die thermo-elastischen Verformungen der Maschine in Echtzeit durch Gegenbewegungen auf Grundlage komplexer mathematischer Maschinenmodelle korrigieren.

Außerdem sollen thermo-elastische Verformungen durch Maßnahmen bei der Maschinengestaltung, zum Beispiel durch eine gesteuerte Temperaturverteilung in den Strukturbauteilen der Maschine oder die Optimierung der verschiedenen Antriebe vermindert werden. All diese Maßnahmen sollen nicht nur Energie einsparen, sondern auch die Genauigkeit in der Fertigung erhöhen.

Sprecherhochschule des interdisziplinären TRR 96 ist die Technische Universität Dresden (Sprecher: Prof. Dr. Knut Großmann vom Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik). Weitere Partner sind die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, die Technische Universität Chemnitz, das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz, sowie das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen.

„Am Standort Chemnitz beschäftigen sich die Wissenschaftler insbesondere mit der Beschreibung und der gezielten Beeinflussung des thermischen Verhaltens von Werkzeugen, Spannmitteln und elektrischen Antrieben, der Nutzbarmachung und Kombination einzelner Ergebnisse in einem Gesamtmaschinenmodell durch mathematische Modellordnungsreduktionsverfahren sowie der Ableitung von Korrekturalgorithmen“, sagt Prof. Dr. Reimund Neugebauer, Leiter des Institutes für Werkzeugmaschinen und Produktionsprozesse IWP an der TU Chemnitz und Institutsleiter des Fraunhofer IWU. Das Fraunhofer IWU werde zudem die Wechselwirkung zwischen einer modernen Werkzeugmaschine und der Umgebung in der Thermozelle des IWP untersuchen und grundlegend neue Möglichkeiten zur gezielten Steuerung von Wärmeströmen durch innovative Materialien erforschen.

Neben dem IWP sind an der TU Chemnitz die Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe, die Professur Numerische Mathematik (Partielle Differentialgleichungen) sowie die Professur Mathematik in Industrie und Technik in das Projekt einbezogen. Laut Neugebauer sei dies das erste Mal an der TU Chemnitz, dass Kollegen der Fakultäten Maschinenbau, Elektrotechnik und Informationstechnik sowie Mathematik in einem Sonderforschungsbereich zusammenarbeiten.

Der SFB/Transregio wird in den kommenden vier Jahren mit mehr als zehn Millionen Euro gefördert, davon fließen 3,65 Millionen Euro an die TU Chemnitz. Insgesamt arbeiten 22 Wissenschaftler sowie weitere Mitarbeiter an 19 Teilprojekten. Die auf zwölf Jahre angelegte Forschungsstrategie des TRR bietet umfangreiche Qualifizierungsmöglichkeiten für Promovenden, bezieht aber auch Studenten frühzeitig in die wissenschaftliche Arbeit ein und verleiht dem Studium eine größere Praxisrelevanz.

Weitere Informationen erteilt der Chemnitzer Standortsprecher des Sonderforschungsbereiches/Transregio 96, Prof. Dr. Reimund Neugebauer, Telefon 0371 531-23500, E-Mail wzm@mb.tu-chemnitz.de