Vulbare CFK-slede: instelbare dynamische eigenschappen machine
Het onderzoeksinstituut KIT toont op de Hannover Messe een slede voor een freesmachine, vervaardigd van carbon. Bijzonder is dat de eigenfrequentie van de slede aangepast kan worden aan de specifieke inzet van de machine. Bij zware verspaning kan men massa toevoegen, terwijl in andere situaties de hoge dynamiek vanwege het lage eigen gewicht volop wordt benut.
Kleinere serie, meer productvariaties en nieuwe materialen stelt hogere eisen aan de CNC-machines, met name moeten ze flexibel genoeg zijn om in uiteenlopende situaties maximale productiviteit en kwaliteit te waarborgen. “Maar CNC-machines vertonen vaak in de buurt van grenzen van een bewerking trillingsgedrag dat de productiviteit beperkt. Dat geldt met name voor freesbewerkingen”, zegt professor Jürgen Fleischer van het Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Lichtgewicht slede
De onderzoekers uit Duitslands hightech regio Baden-Württemberg hebben daarom een innovatieve concept voor een lichtgewicht slede ontwikkeld. Als materiaal heeft het team van professor Fleischer koolstofvezel versterkte kunststof gekozen. Dit materiaal is licht, tegelijkertijd extreem stijf en heeft goede dempende eigenschappen. Tot zover is er niets nieuws onder de zon, want de laatste jaren wordt in de machinebouw wel meer met CFK geëxperimenteerd. Het bijzonder van het systeem van het KIT is dat men eenvoudig massa aan de slede kan toevoegen als dat nodig is. Daartoe worden de kamers in de slede gevuld met een vloeistof (bijvoorbeeld water) om zo de eigenfrequentie van de slede te veranderen. Professor Fleischer: “De machine kan door massa toe te voegen gericht zo veranderd worden dat met maximale verspanende capaciteit en onder optimale gebruik maken van snijmaterialen gefreesd kan worden.”
Machinebouwer gaat CFK-slede mee doorontwikkelen
Vullen met water
De kamers van de slede kunnen elk afzonderlijk gevuld worden met water. Dat verloopt snel. Ook het leeglaten ervan. In totaliteit kan men hiermee het gewicht van de slede verdubbelen vergeleken met de carbonslede zonder dat de kamers gevuld zijn. In het onderzoeksinstituut in Karlsruhe heeft men de haalbaarheid al uitgebreid onderzocht. De komen de tijd is het onderzoek met name gericht op het ontwikkelen van computermodellen om de effecten van het vullen van de kamers beter te kunnen voorspellen en kwantificeren, zodat de machine afgestemd kan worden op een specifieke bewerking van een specifiek werkstuk.
Machinebouwer aan boord
Tot nog toe kunnen de dynamische eigenschappen van een freesmachine slechts heel moeizaam aangepast worden, eigenlijk alleen door de structuur van de machine te veranderen. Bovendien krijgt de machine dan blijvend een andere eigenfrequentie, tenzij je opnieuw ingrijpt in de structuur. Met deze nieuwe ontwikkeling opent het KIT dus de weg naar machines die eenvoudig aangepast kunnen worden aan de eisen die de bewerking stelt. De Duitse onderzoekers zien dit niet toegepast worden bij standaard machines, maar wel bij machines die ingezet worden voor high performance frezen. Professor Fleischer verwacht de slede binnen 5 jaar op de markt te kunnen brengen. Een Duitse machinebouwer is al ingestapt in het vervolgtraject van dit R&D-project.
Het KIT demonstreert de slede met flexibele dynamische eigenschappen nog tot en met 11 april live op de Hannover Messe in hal 2 stand C18.
