Werkzeugmaschinen im Check-Up

14. Februar 2018


Klimatische Bedingungen haben einen großen Einfluss darauf, wie präzise Werkzeugmaschinen arbeiten. Umgebungseinflüsse wie Temperaturänderungen, Zugluft oder Luftfeuchtigkeit können deren Präzision stark beeinträchtigen. Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU lässt Maschinen in verschiedene Klimazonen der Erde reisen, ohne sie tatsächlich nach Südostasien, Kanada oder Brasilien zu verfrachten: In einer neu eröffneten Klimazelle kann man testen, wie klimatische Effekte auf die Funktionsweise von Drehmaschine und Co. einwirken.

 

Werkzeugmaschinen sind thermisch empfindlich: Ihre Produktionsgenauigkeit kann bereits gestört werden, wenn Hallentore im Winter nur kurz offen stehen. Die meisten Unternehmen fertigen weltweit, oftmals in nicht klimatisierten Umgebungen. Die Folge sind ungenau arbeitende Maschinen, die Ausschuss produzieren. Auch laufende Antriebe und andere Wärmequellen wie etwa heiße Werkzeuge können sich negativ auswirken. Welchen Einfluss klimatische Effekte und Umgebungswechselwirkungen auf Werkzeugmaschinen und deren Komponenten haben, untersuchen Forscher des Fraunhofer IWU in Chemnitz in einer weltweit einzigartigen Klimazelle, die kürzlich eröffnet wurde. »Durch Sonneneinstrahlung und Zugluft treten thermische Wechselwirkungen in Form von Strukturdehnungen auf, die wir in der Klimazelle abbilden können. Ziel ist es, die Fertigungsgenauigkeit der Maschinen zu stabilisieren und zu erhöhen, indem wir die thermisch bedingten Fehler während der Bearbeitung direkt in der Maschinensteuerung korrigieren«, erläutert Dr. Janine Glänzel, Wissenschaftlerin am Fraunhofer IWU. Von thermischen Einflüssen besonders betroffen sind beispielsweise Maschinen mit einem langen Bett oder auch vertikal gebaute Systeme, die sich während der Produktion ungleichmäßig erwärmen und zur Seite biegen.

 

Die Wissenschaftlerin und ihr Team simulieren verschiedenste Temperaturszenarien: In dem neu eröffneten Prüflabor lassen sich Temperaturen von 10 bis 40 Grad Celsius mit einem Toleranzbereich von plus/minus 0,1 Kelvin und eine Luftfeuchte von 10 bis 90 Prozent mit einer Toleranz von drei Prozent einstellen. »Wir haben die bereits bestehende Thermozelle zur Klimazelle umgerüstet. Durch neue Lüftungskomponenten, Dampfbefeuchter und Absorptionstrockner können wir jetzt neben der Temperatur zusätzlich die Luftfeuchte regeln«, sagt Glänzel. Die Forscherin und ihre Kollegen sind beispielsweise in der Lage, den Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf das Quellverhalten moderner Materialien wie Mineralbeton zu untersuchen.

 

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