Special: Maschinen- und Werkzeugbau in Mitteldeutschland

Dynamik vs. Genauigkeit – ein unüberwindbarer Zielkonflikt?

Arbeitsraum der Scherenkinematik

Hohe Dynamik, hohe Zerspanleistung und hohe Genauigkeit wünschen sich die Projektpartner des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz, wenn es um neue Maschinenkonzepte für den Werkzeug- und Formenbau geht. Dass sie damit nahezu die Quadratur des Kreises fordern, wissen sie: Einerseits erfordern hohe Vorschubgeschwindigkeiten große Antriebsleistungen und möglichst geringe Massen. Andererseits bedingen hohe Genauigkeiten eine hohe Steifigkeit, die wiederum zu großen Volumina und Massen führt. Die Entwicklung von Maschinen- und Antriebsstrukturen ist eines der zentralen Forschungsgebiete des Fraunhofer IWU. Neben der Strukturfindung und ¿optimierung für Werkzeugmaschinen, der Entwicklung von rechnergestützten Entwurfswerkzeugen für Maschinenstrukturen und der Eigenschaftssimulation stehen insbesondere Parallelkinematiken und Hybridkinematiken im Fokus. Mit Hilfe dieses gebündelten Know-Hows und der Unterstützung der Sächsischen Aufbaubank ist es den Wissenschaftlern des Fraunhofer IWU gelungen, den Zielkonflikt Dynamik vs. Genauigkeit in einem Verbundprojekt mit den Unternehmen Niles-Simmons Industrieanlagen , der Metrom Mechatronische Systeme und Volkswagen zu lösen: Das neu entwickelte Maschinenkonzept der Scherenkinematik wird allen Anforderungen gerecht. Es verbindet die Dynamik einer Parallelstruktur mit dem großen Arbeitsraum einer seriellen Kinematik, indem einzelne Bearbeitungsachsen aus zwei oder mehr hierarchisch strukturierten Bewegungssystemen superpositioniert werden. Aktuell erproben die Wissenschaftler des Fraunhofer IWU die Scherenkinematik auf Basis der konkreten Anforderungen der Werkzeug- und Formenbauer an einem Prototypen, um den praktischen Nachweis der theoretisch abgeleiteten Vorteile zu erbringen. Künftige Einsatzbereiche sehen die Forscher insbesondere in Großwerkzeug- und Laserbearbeitungsmaschinen.

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