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Werkzeugmaschinen: kostengünstig und leistungsstark

Kleine Unternehmen, die spezielle Produktionsanlagen fertigen, können demnächst einen wichtigen Wettbewerbsvorteil verbuchen. EU-finanzierte Wissenschaftler entwickeln neuartige Werkstoffe, die für eine verbesserte Leistung der Maschinenteile sorgen werden.

Industrielle Technologien

Werkzeugmaschinen werden zur Fertigung komplizierter Teile von unterschiedlicher Größe und aus verschiedenen Materialsorten verwendet. Bei dieser schweren Arbeit entsteht intern und extern Wärme, wodurch die Maschinenkomponenten verformt und Fehler im Endprodukt verursacht werden können. Schwerere Metallteile sind außerdem nur unter Schwierigkeiten präzise zu steuern. Deren große Masse erzeugt Trägheitseffekte wie das Rattern und andere Arten von Schwingungen. Besonders für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) kann das Lösen von Problemen im Zusammenhang mit der thermischen und dynamischen Stabilität in speziellen Fällen eine echte Herausforderung sein. Das von der EU finanzierte Projekt COMETA ("Advanced polymeric compounds and metal matrix composites for excellent performances in machine tools applications") entwickelt deshalb neuartige Werkstoffe für Maschinenteile, die entsprechend dem Bedarf kleiner und mittlerer Unternehmen maßgeschneidert sind, um diese Aufgaben zum Vorteil von deren Wettbewerbsposition lösen zu können. Die Wissenschaftler verbessern mit geeigneten Kombinationen aus Matrixmaterialien, Verstärkungen und Verarbeitungsprozeduren die Eigenschaften von Maschinenteilen in allen Größen und Formen. Die resultierenden Vorteile sind ein geringes Gewicht und damit geringere Trägheit, bessere Dämpfungseigenschaften, thermische Eigenschaften sowie eine ausgezeichnete Abrieb- und Verschleißfestigkeit. Kurzfasrige-Polymerverbindungen (short fibre compound, SFC) sollen bei mittleren bis großen mobilen Bauteilen, die Dämpfung erfordern, Metallgrenzflächen mit Verbundmaterialien ersetzen. Sie bestehen aus duroplastischen oder thermoplastischen Polymerharzen, die mit Glas- oder Kohlefasern imprägniert sind. SFC werden bei Teilen mit komplexen Geometrien wie etwa Flanschen und Einsätzen zum Einsatz kommen, die mechanische Komponenten wie Motoren, Führungen und Spindeln verbinden. Materialien aus Aluminiummatrixkomposit (Aluminium matrix composite, AMC) sind für kleine bis mittelgroße Bauteile gedacht, die Genauigkeit, Härte und eine gute Wärmebeständigkeit bei hohen Betriebstemperaturen erfordern. Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe bestehen aus einer mit Fasern, dünnen haarähnlichen Fäden (Whisker) oder Partikeln, verstärkten Aluminiummatrix. AMC verwendet man bei Bauteilen wie beispielsweise Spindelgehäusen und Distanzstücken für Lager. Der erste Projektabschnitt galt der Bewertung der herstellerseitigen Wunschliste, der Durchführung von Machbarkeitsstudien und der Auswahl geeigneter Fallstudien. Nach einer klaren Definition sämtlicher Anwendungen fuhr das Team mit der Spezifikation von Materialien und Fertigungswegen zur Bereitstellung kostengünstiger Werkzeugmaschinen in kleinen Stückzahlen entsprechend dem Bedarf der KMU fort. Der Beitrag des COMETA-Projekts zur Wettbewerbsposition der KMU, die einen Großteil der europäischen Produktionsanlagenindustrie repräsentieren, wird zweifellos nachhaltigen Einfluss auf die Schaffung von Arbeitsplätzen und auf das Wirtschaftswachstum haben.

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