Entwicklung und Analyse von Verfahren zur kinematisch gekoppelten Kraftkompensation in Werkzeugmaschinen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Steffen Ihlenfeldt
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252272337

In der mechanischen Fertigung ergibt sich zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit die Forderung nach steigender Produktivität bei mindestens gleichbleibender Bearbeitungsqualität und vertretbarem Investitionsaufwand. Damit einhergehend gilt es, Relativbewegungen zur Geometrieerzeugung zwischen Werkstück und Werkzeug bzw. zur Handhabung mit hoher Dynamik zu realisieren. Die Steigerung der Dynamik von Werkzeugmaschinen und ähnlichen Bewegungseinrichtungen stößt dabei zunehmend an ihre Grenzen. Die moderne Antriebs- und Steuerungstechnik kann zwar höhere Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und insbesondere Kraftanstiegsgeschwindigkeiten (proportional zum Ruck) zur Verfügung stellen, welche von den Maschinenstrukturen jedoch nur noch unter Inkaufnahme einer Schwingungsanregung aufgenommen werden können. Die zur Vermeidung einer Schwingungsanregung bisher übliche Limitierung von Beschleunigung und Ruck stellt in zunehmendem Maße die Grenze für die erreichbare Dynamik - also auch Produktivität - der Maschinen dar. Daher wurden verschiedene Ansätze entwickelt, um die Wirkung der Antriebsreaktionen auf die Maschinenstruktur zu mindern. Im Rahmen des Projektes werden die Prinzipien der Achsredundanz und Kraftkompensation aufgegriffen und zu einem neuartigen Verfahren kombiniert. Dieses stellt völlig neue Anforderungen an die Gestaltung der Maschinenstruktur, birgt aber das Potenzial zur hochdynamischen, hochpräzisen und energieeffizienten Bewegungserzeugung.In der zweiten Projektphase werden Maschinenstrukturen entwickelt, die eine optimale Auslöschung der Antriebsreaktionen, unabhängig vom genauigkeitsbestimmenden Maschinengestell, ermöglichen. Außerdem erfolgt der Übergang auf eine ebene Bewegung, womit sich der Anwendungshintergrund des entwickelten Verfahrens deutlich erweitern lässt und der Bereich ultrahochdynamischer Bewegungen erschlossen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen