Mit dem Einsatz von Metallschäumen und Faserverbundwerkstoffen im hochdynamischen Maschinenbau verlieren Schlitten, Ständer, Verfahrportale, Tische und Pinolen deutlich an Masse und sind zugleich unempfindlicher gegenüber Schwingungen. Ein Erfolgsrezept – davon ist man bei Epucret Mineralgusstechnik überzeugt.
Geteilte Freude ist doppelte Freude. Über die erfolgreiche Einführung des neuen Produktbereichs Epulight freut sich nicht nur der Komplettanbieter für Maschinengestelle aus Wangen bei Göppingen, die zur Rampf-Gruppe gehörende Epucret Mineralgusstechnik GmbH & Co. KG. Denn die innovativen Leichtbaulösungen für schnell bewegte Maschinenkomponenten werden in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz, entwickelt und vermarktet.
Die Herausforderungen, denen sich der hochdynamische Maschinenbau gegenüber sieht, sind hochkomplex und ähneln oft nichtlösbaren Gleichungen: höhere Stabilität bei geringerem Gewicht wird verlangt. An dieser Zielforderung gibt es nichts zu rütteln. Denn in moderner Produktionstechnik müssen schnell bewegte Baugruppen leicht, steif und zugleich unempfindlich gegenüber Schwingungen konstruiert werden – ob es sich nun um Schlitten, Tische, Verfahrportale, Fahrständer oder Pinolen handelt. Nur so werden höchste Beschleunigungen und Verfahrgeschwindigkeiten in mehrachsigen Positionier- und Bewegungssystemen erreicht. Mit dem Produktbereich Epulight kann Epucret diese Zielvorgabe nun erfüllen – mittels Metallschäumen (Epufoam) und Faserverbundwerkstoffen (Epufiber).
Neben Sandwiches mit Metallschaumkern und passenden Deckblechen, die als Halbzeuge zu großen Baugruppen gefügt werden, umfasst der Produktbereich Epufoam auch komplexe Bauteile mit Schaumfüllung. Aufgrund ihrer zellularen Struktur absorbieren Metallschäume sehr gut Schwingungs- und Ruckenergien. Sie bilden somit eine sehr gute Basis für Baugruppen, die leicht und aufgrund der geforderten Präzision möglichst schwingungsarm oder -frei sein müssen. Zusätzlich zur Schwingungsdämpfung bewirkt die zellulare Struktur eine erhöhte Biegesteifigkeit und reduziert die Masse von schnell bewegten Gestellkomponenten signifikant im Vergleich zum Gewicht herkömmlicher Metall-Gestelle. „Weitere vorteilhafte Eigenschaften von Metallschäumen sind eine hohe Temperaturbeständigkeit, eine sehr gute Abschirmung elektromagnetischer Wellen und das problemlose Recycling“, sagt Dr. Utz-Volker Jackisch, Geschäftsführer Epucret Mineralgusstechnik.
Der Produktbereich Epufiber hingegen setzt im Streben nach höherer Stabilität bei geringerem Gewicht auf hochwertigen Carbonfaser-verstärkten Kunststoff (CFK). Dieser Verbundwerkstoff wird dann eingesetzt, wenn hohe gewichtsspezifische Festigkeit und Steifigkeit bei höchster Dynamik und maximaler Präzsion gefordert sind.
„Die Leichtbau-Möglichkeiten mit konventionellen Werkstoffen und Topologieoptimierungen sind begrenzt“, sagt Martin Neumann, der Anfang April der Geschäftsführung von Epucret beigetreten ist. „Baugruppen aus Faserverbundwerkstoffen eröffnen jedoch neue Möglichkeiten. Im Rahmen einer werkstoffspezifischen Gestaltung entstehen innovative Lösungen mit Schnittstellen zur metallischen Krafteinleitung und unter Verwendung von kostensparenden Halbzeugen.“ So könnten Potenziale höherer Dynamik und Produktivität der Maschine erschlossen und die Mehrkosten zeitnah amortisiert werden. Insbesondere müssen die Entwickler dabei auf die stark richtungsabhängen Eigenschaften der Faserverbund-Werkstoffe eingehen. „Epufiber punktet darüber hinaus mit seiner hohen Dauerfestigkeit, antimagnetischen Eigenschaften und der möglichen Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Röntgentransparenz.“
Die Anforderungen an die Genauigkeit derartiger Maschinenkomponenten sind in der Regel extrem hoch und oft nur durch Präzisionsflachschleifen und Handläppen zu erzielen. „Die Herausforderung bei der Schleifbearbeitung von Faserverbund liegt in der exakten Abstimmung der Parameter Drehzahl und Vorschub sowie des Schleifmittels auf den jeweiligen Werkstoff“, sagt Wolfgang Goldmann, Technischer Leiter des Epucret-Schleifzentrums in Bessenbach. „Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes, umso wichtiger ist die ausreichende Kühlung beim Bearbeiten.“ Mit den Schleifmaschinen in Bessenbach kann die Abstimmung der einzelnen Parameter definiert werden. „Eine große Auswahl geeigneter Schleifscheiben aus Diamant, CBN, Siliziumcarbid und Edelkorund ermöglicht kurzfristig eine schnelle Einzelteil- und Prototypenbearbeitung, auch der bewegten Gestellbaugruppen aus CFK und Metallschaum“, betont Goldmann.
Die angebotenen Leistungen beider Partner, Epucret und IWU, reichen von der Auslegung, Konstruktion und Dimensionierung über die Fertigung und Präzisionsbearbeitung bis hin zur Montage und Integration in die Maschine. Interessant sind Epulight-Produkte laut Utz-Volker Jackisch und Martin Neumann insbesondere für Maschinenbauer aus den Bereichen Werkzeugmaschinen, Laserapplikationen, Elektronik-, Mikro- und Optikproduktion. Aber auch die Handhabungs- und Montagetechnik, Textil- und Verpackungsmaschinenbauer sowie Hersteller von Produktionsequipment in der Solar-, Medizin-, Mess-, Prüf- und Inspektionstechnik können Epufoam und Epufiber laut den Epucret-Geschäftsführern erfolgreich einsetzen.
Benjamin Schicker Rampf Holding GmbH & Co. KG, Grafenberg
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