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Maschinenbau-Durchbruch Mit Aluminiumschaum und Hohlkugeln dynamischer zerspanen

Quelle: Fraunhofer-IWU 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angew. Materialforschung - IFAM -

Forscher von zwei Fraunhofer-Instituten gehen beim Eliminieren von Schwingungen von Werkzeugmaschinen einen revolutionären Neuweg ...

In was man da Einblick hat, nennt sich Hoverlight. Das ist ein Metall-Sandwich aus Hohlkugeln (hier als Poren zu sehen) und Aluminiumschaum. Beide Systeme haben gute Dämpfungseigenschaften, die nicht nur Werkzeugmaschinen deutlich verbessern können ...(Bild: Fraunhofer-IWU)
In was man da Einblick hat, nennt sich Hoverlight. Das ist ein Metall-Sandwich aus Hohlkugeln (hier als Poren zu sehen) und Aluminiumschaum. Beide Systeme haben gute Dämpfungseigenschaften, die nicht nur Werkzeugmaschinen deutlich verbessern können ...
(Bild: Fraunhofer-IWU)

Das neuartige Material Hoverlight ist ein Verbund aus Metallschaum und partikelgefüllten Hohlkugeln. Es kann als Kern von Sandwich-Systemen fungieren. Entwickelt haben es die das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) und das Schwesterinstitut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM). Durch das Sandwich-Prinzip profitierten Maschinenbauer von einer erhebliche Gewichtsreduzierung und der Hoverlight-Kern sei ein Garant für eine hohe Dämpfung. Denn der Aluminiumschaum mit den integrierten Hohlkugeln dämpft Schwingungen deutlich stärker als bisher eingesetzte Materialverbünde, wie die Forscher betonen. Jeder der sich auskennt, weiß, dass das den Zerspanungsprozess qualitativ hochwertiger macht. Außerdem schon es das Werkzeug und die Maschine. Durch das eingesparte Gewicht sind steigt außerdem die Dynamik der Bearbeitungsprozesse. Nicht zuletzt kann Hoverlight an die spezifischen Anforderungen verschiedener Anwendungen angepasst werden.

Die Praxiserprobung kann sich sehen lassen

Zusammen mit dem Maschinenbauer Chiron hat man Hoverlight auch schon im scharfen Einsatz unter die Lupe genommen, wie es weiter heißt. Dabei kam heraus, dass ein Hoverlight-Dämpfungssystem rund 20 Prozent weniger auf die Waage bringt als ein konventionelles. Die Dämpfungswirkung hat sich demnach verdreifacht und die Chiron-Werkzeugmaschine zerspante auch noch nachweislich produktiver. Die Experten merken dabei an, dass quasi alle bewegten Baugruppen einer Maschine durch den Einsatz dieser Leichtbauinnovation verbessert werden können. Das gelte aber auch für andere Systeme, die nichts mit dieser Art des Maschinenbaus zu tun hätten. Man denke an Roboterarme, Chrash-Strukturen im Automobil, Wand- und Bodenelemente für Schienenfahrzeuge, Gehäuse für Server und Hochleistungsrechner und MRT- sowie Ultraschallapparate in der Medizintechnik.

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Blister statt Kugeln könnten Fortschritt bringen

Die Forscher wollen nun kontinuierlich an der Weiterentwicklung bleiben, um die Zahl der Einsatzfelder zu steigern. Ein Ziel sei es auch, die Herstellkosten durch industrialisierte Prozesse zu senken. Die Herstellung von Hohlkugeln ist nämlich aufwendig, energieintensiv und noch nicht reproduzierbar, wie man erfährt. Ein vielversprechender Ansatz ist, anstelle von Hohlkugeln auf einfacher und damit preiswerter herzustellende metallische Blister zu setzen, wie man sie in Medikamentenverpackungen findet. Das Fraunhofer-Team ist zuversichtlich, damit schon in wenigen Jahren deutliche Kostenfortschritte zu erreichen.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz förderte die Projektpartner übrigens im Rahmen des vorwettbewerblichen Förderprogramms IGF (Industrielle Gemeinschaftsförderung; Vorhaben 01IF21481N) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages. Die Projektpartner wurden vom VDW-Forschungsinstitut fachlich und organisatorisch unterstützt.

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