Fräsmaschine an Uni Augsburg gespendet

Mit CFK-Achsen zu neuer Leistung

Teilnehmer beim Übergabe-Event (linke Seite von vorne nach hinten): Prof. Dr. Malte Peter, Vizepräsident für die Bereiche Innovation, Transfer und Allianzen der Universität Augsburg, Dr. Michael Higl, Stellvertreter des Landrats, Landkreis Augsburg.

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Teilnehmer beim Übergabe-Event (linke Seite von vorne nach hinten): Prof. Dr. Malte Peter, Vizepräsident für die Bereiche Innovation, Transfer und Allianzen der Universität Augsburg, Dr. Michael Higl, Stellvertreter des Landrats, Landkreis Augsburg. ReBild: Universität Augsburg

Als feierlichen Abschluss einer gemeinsamen Forschungsarbeit übergab die Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH am 18. März 2022 einen im Rahmen des Projekts MAI CC4fastMove entwickelten Fräsen-Demonstrator an die Universität Augsburg. Die mit hochsteifen Achsen aus Carbonfaser-Verbundwerkstoffen und Spezialwerkzeugen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung umgerüstete Portalfräsmaschine ermöglicht die Bearbeitung von Verbundmaterialien mit deutlich gesteigerter Effizienz und Oberflächengüte. Der Demonstrator steht jetzt im Innovationslabor der Universität Augsburg im Technologiezentrum Augsburg. Die Maschine stellt eine Spende im Wert von mehreren hunderttausend Euro dar.

Gefördert wurde das Projekt vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie im Rahmen des Programms Campus Carbon 4.0, das maßgeblich durch den Spitzencluster MAI Carbon des Composites United e.V. (CU) koordiniert und strategisch begleitet wird. Das internationale Netzwerk für Leichtbau und Verbundwerkstoffe Composites United e.V. war durch den Hauptgeschäftsführer Dr. Tjark von Reden vertreten. Sven Blanck, Geschäftsführer von MAI Carbon, erklärte: „Das Projekt MAI CC4fastMove mit einem Volumen von knapp 3,5Mio.€ zeigt zum einen eindrucksvoll, wie zukünftige Bearbeitung von CFK-Bauteilen aussehen kann und zum anderen was erfolgreiche Kooperation alles bewirken kann.“ Blanck dankte den Beteiligten: Fachnetzwerk CU Bau und Cluster CU West, ARRK Engineering GmbH, Carbon-Werke Weißgerber GmbH & Co.KG., EiMa Mitte Vertriebs- und Service GmbH, VisCheck GmbH, Lebmeier Forschung Beratung Konstruktion, dem Anwenderzentrum Material- und Umweltforschung der Hochschule für angewandte Wissenschaften ? FH Augsburg, Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH und der Universität Augsburg.

Werkzeugmaschine der nächsten Generation

Bei dem Demonstrator, der seine neue Heimat im Innovationslabor der Universität Augsburg im Technologiezentrum Augsburg gefunden hat, handelt es sich um eine mit hochsteifen Achsen aus Carbonfaser-Verbundwerkstoffen und Spezialwerkzeugen für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung umgerüstete Portalfräsmaschine EiMa Gamma S. „Eine Werkzeugmaschine der nächsten Generation, ausgestattet mit modernsten Überwachungslösungen“, so beschreibt Prof. Dr. Markus Sause vom Lehrstuhl für Mechanical Engineering der Universität Augsburg die Vision des Projekts. Ein wichtiger Teil des Projekts MAI CC4fastMove war die Integration von Zustandsüberwachungssystemen in der modifizierten Stahl-Hybridbauweise. Um die Funktionstüchtigkeit der Maschine im Betrieb zu gewährleisten und mögliche Anomalien zu detektieren, wurde ein Netzwerk von 74 Sensoren in der Maschine installiert. „Diese Zahl ist natürlich für einen späteren wirtschaftlichen Betrieb viel zu hoch, aber unser Ziel war es herauszufinden, wie viele Sensoren an welchen Stellen für die Überwachung notwendig sind“, so Sause.

Der zweite wichtige Anteil am Erfolg des Projektes ist die Leichtbautechnologie, die sich in einer innovativen Hybridbauweise aus carbonfaserverstärkten Komponenten und metallischen Interfaces widerspiegelt. „Der Einsatz von Carbonfasern in so großem Umfang ist für eine Werkzeugmaschine ungewöhnlich. Aber genau darin liegt der Schlüssel zum Erfolg dieses Projektes“, erläutert Prof. Dr.-Ing. André Baeten, Projektleiter an der Hochschule Augsburg und verantwortlich für die leichtbaugerechte Konstruktion der großen Carbon-Bauteile. „Die erzielbaren Beschleunigungen und Verfahrgeschwindigkeiten dieser Hochleistungs-Bearbeitungsmaschine wurden erst durch die Faserverbundbauweise ermöglicht. Weiteres Potential steckt in der Antriebstechnik, die in einem weiteren Schritt an die gesteigerte Materialperformance angepasst werden muss“, so Baeten.

Die Fertigung der hochpräzisen Carbonhybrid-Bauteile erfolgte bei den Carbon-Werken Weißgerber in Wallerstein mit einem neuartigen Verfahren. So wurden gleichzeitig Formschluss-, Kraftschluss- und Klebeverbindungen im Bauteil möglich.

Im Projekt konnte bewiesen werden: Das High Speed Cutting HSC mit Drehzahlen über 70 000U/min erlaubte eine höchst effiziente Composite-Bearbeitung mit hoher Oberflächengüte. Dies ist zum Beispiel für die Luft- und Raumfahrt- sowie für die Automobilindustrie von großem Interesse. „Die Erhitzung des Werkstücks ist bei temperaturempfindlichen, beispielsweise thermoplasthaltigen Werkstoffen, ein großes Problem. Verkürzt man den Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstoff, verringert sich auch der Wärmeeintrag. Deshalb bietet HSC mit geeigneten Werkzeugen nicht nur die Chance auf kürzere Bearbeitungszeiten, sondern zugleich auch auf bessere Oberflächeneigenschaften“, verrät Ralph Hufschmied, Geschäftsführer der Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH.

Die Erkenntnisse aus dem Projekt sind bei Hufschmied Teil des Produktportfolios. Der diamantbeschichtete Hexacut-Fräser, der die hohe Oberflächenqualität in der HSC-Bearbeitung ermöglichte, ist fester Bestandteil des Angebots. Durch das Projekt inspiriert, hat Hufschmied auch ein eigenes Inline-Qualitätssicherungssystem auf den Markt gebracht: SonicShark überwacht die Zerspanung mit Hilfe von Körperschallsensoren.

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