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Antriebstechniker startet im Leichtbau durch

Biege-Torsionsrohr aus Carbon-Aluminium spart Anwendern Investitions- und Energiekosten
Antriebstechniker startet im Leichtbau durch

Antriebstechniker startet im Leichtbau durch
Gegenüber dem ursprünglichen Bauteilgewicht um rund zwei Drittel leichter: das neue Biege-Torsionsrohr in CFK-Alu-Bauweise Bild: SPN
Am Beispiel eines innovativen Hybridbauteils in CFK-Aluminium-Mischbauweise zeigte SPN Schwaben Präzision in Hannover, wo der Nördlinger Antriebsspezialist neue Herausforderungen sieht: im Leichtbau.

Das Motto des Messestands „Moving beyond limits“ brachte auf den Punkt, worauf es Rainer Hertle ankommt – zu zeigen, „dass Engineering eine absolute Stärke von uns ist“, betonte der technische Geschäftsführer der SPN Schwaben Präzision F. H. GmbH. Folglich drehte sich bei den gezeigten Exponaten alles um intelligente Antriebstechnik, kundenspezifische Getriebe und innovative mechatronische Lösungen.

Das maßgeschneiderte Produkt ist ein Spezialgebiet des Nördlinger Mittelständlers. Da Hertle zunehmend auch die Kleinserie fokussiert, gilt es, „den Spagat zu lösen zwischen der kundenspezifischen Adaption und dem Managen der Kleinserie“, beschreibt der Chefentwickler eine der Anforderungen. Den Beleg, dass er zugleich „die Innovationskraft des Traditionsunternehmens weiter stärken will“, wie er sagte, lieferten die Schwaben in Hannover in Form eines Biege-Torsionsrohrs in CFK-Aluminiumbauweise – entwickelt für eine Handling-Anwendung im Maschinenbau. Zielstrebig wurde bei SPN das nötige Know-how aufgebaut, um ein Hybridbauteil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff und Metall herzustellen, samt Auslegung der Fertigungsmittel.
Durch eine innovative Gestaltung der Verbindungsstellen können beispielsweise bei der Herstellung der Bauteile unter Nutzung der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Einzelkomponenten Vorspannungen erzeugt werden, woraus Festigkeitsreserven bei der Anwendung resultieren.
Die Spezialisten von SPN waren hier für die gesamte Bauteilgestaltung, inklusive Auslegung der notwendigen Fertigungsmittel zuständig. Durch die Verwendung von Mehrfachwerkzeugen in Halbschalenbauweise gelang es gemeinsam mit einem Partner, eine Ressourcen schonende, kosteneffiziente Fertigungstechnologie mit geringen Taktzeiten zu entwickeln.
Die Kennzahlen können sich sehen lassen: Bei der Substitution von Aluminium durch CFK wurde das Bauteilvolumen laut Angaben um rund 50 % und die Materialdichte um rund 40 % reduziert. Dadurch verringerte sich das ursprüngliche Bauteilgewicht um rund zwei Drittel.
Das niedrige Gewicht des Bauteils führt, insbesondere durch die Mehrfachverwendung innerhalb des Handling-Systems zu einer deutlichen Steigerung der Dynamik. Gleichzeitig führte die Verwendung von CFK zu höherer Festigkeit und Steifigkeit, um auftretenden Biege- und Torsionsbelastungen aufzunehmen.
Für die Leistungsfähigkeit von Hybridbauteilen sind die Verbindungsstellen der Einzelkomponenten von entscheidender Bedeutung. Eine ungeeignete Gestaltung dieser Bereiche kann zum frühzeitigen Ausfall solcher Bauteile führen. Durch das sogenannte Schlauchblasverfahren ist der Faserverlauf der Carbonfasern ideal an die belastungsoptimierte Innenkontur der Metallbauteile angepasst.
Ein wesentlicher Vorteil von Leichtbaukomponenten ist die Energieersparnis: Da die zu bewegende Masse des Handlingsystems signifikant gesunken ist, sind hier kleinere Aktuatoren im Einsatz. Das spart dem Anwender Investitions- und Energiekosten.
Die angewandte Fertigungstechnologie lässt sich übrigens auf sämtliche halbschalenförmig herstellbare Bauteile übertragen und hat gegenüber anderen CFK-Verarbeitungsmethoden entscheidende Kostenvorteile.
Durch die Endbearbeitung der metallischen Bauteilbereiche im Anschluss an die CFK-Verarbeitung gelang es hier, die Fertigungsqualität von homogenen Metallbauteilen zu erreichen. Die minimale Wärmeausdehnung der Carbonfasern führt zu sehr geringen thermisch bedingten Formänderungen des Gesamtsystems. Dadurch bleibt die Positioniergenauigkeit auch bei wechselnder Umgebungstemperatur erhalten. dk
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