Leichtbaukomponenten für energieeffiziente Werkzeugmaschinen

Die zunehmende Forderung nach höherer Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen und Produktionssystemen stellt den Maschinenentwickler vor neue Herausforderungen. In diesem Beitrag wird in einem ersten Schritt der Einfluss von Leichtbaukomponenten auf die Energieeffizienz diskutiert. Dabei sind verschiedene vom Leichtbau betroffene Maschineneigenschaften wie maximales Beschleunigungsvermögen, Blindleistungsströme und Führungsbandbreite in Abhängigkeit der Massen bewegter Komponenten Gegenstand der Untersuchung. Anschließend werden Möglichkeiten der Umsetzung von Leichtbaukomponenten und entsprechenden Fertigungsverfahren näher betrachtet. Den Schwerpunkt bilden dabei Leichtbauwerkstoffe auf Faserverbundwerkstoffbasis. Anhand von Parameterstudien und Sensitivitätsanalysen werden verschiedene Bauweisen für Maschinenkomponenten untersucht. Mit Hilfe einer neuartigen Differentialbauweise auf Basis von endlosfaserverstärkten Kunststoffen sind signifikante Gewichtseinsparungen an großen Maschinenstrukturen möglich. Besondere Vorzüge des entwickelten Ansatzes liegen in der einfachen und vergleichsweise kostengünstigen Herstellung der Strukturen und in der Möglichkeit, ein Baukastensystem für verschiedene Strukturelemente abzuleiten.