Ziel der Entwicklung
Ziel des Projektes war es, auf der Basis moderner FEM-Berechnungen und 3D-Konstruktionen innovative Lösungen für einen adaptiven, durch Sensorsignale und intelligente Handlungslogik geführten Hilfsmassedämpfer (HMD) zu entwickeln, zu bauen und dessen Funktion an einer zu entwickelnden langauskragenden sensorgeführten gedämpften Bohrstange unter realen Bedingungen nachzuweisen. Derzeit stehen neben dem Prototyp, als eine Kombination aus modularer Bohrstange, sensorisch/aktorischer Hilfsbaugruppe und austauschbarer Präzisionsschneidköpfe, eine ganze Reihe konstruktiver Entwürfe zu Details für derartige Werkzeuge zur Verfügung. Weiterhin wurden funktionale Zusammenhänge zwischen Eigenschaften der Dämpferwerkstoffe, der Spannkraft als Funktion des Motormoments sowie die Dämpfung der ersten Eigenfrequenz mit dem Fokus auf entsprechende Steuerungskonzepte erarbeitet.
Vorteile und Lösungen
Das erarbeitete Konzept geht über den bisherigen Stand der Technik langer Bohrstangen mit HMD hinaus. Als neuartige langauskragende, adaptronische Bohrstangen mit sensorgeführten aktorisch abgestimmtem HMD haben sie im Vergleich zu Bohrstangen mit fix ausgelegten beziehungsweise manuell abstimmbaren HMD folgende neue, beziehungsweise verbesserte Eigenschaften: die Abstimmung des Dämpfers ist nach Variation der freien Spannlänge schnell sensorgeführt aktorisch anpassbar; der HMD ist auch während des Drehprozesses anpassbar; insbesondere schwere Bohrstangen großer Längen und Durchmesser bieten mit dem System eine flexible Dämpfungseinstellung bei verbessertem Handling; eine Überwachung ausgewählter Werkzeugparameter und -zustände beziehungsweise die Erfassung von Fehlern ist technisch möglich und erprobt. Die Testergebnisse mit dem Prototyp zeigen den Erfolg des Projektes und geben gleichzeitig eine Reihe von Impulsen für weiterführende Arbeiten.
Zielgruppe und Zielmarkt
Der Kundennutzen für den Anwender besteht in der Möglichkeit, eine Produktivitätssteigerung zu erzielen, da er durch adaptiv gedämpfte Bohrstangen höhere Zerspanungsparameter nutzen kann, die wiederum die Fertigungszeit und gleichermaßen die Fertigungskosten reduzieren. Bei den durchgeführten Zerspanungsversuchen mit dem Werkzeugprototyp zeigte sich, dass auch bei Steigerung der technologischen Parameter sichere Ausdrehprozesse erreicht wurden. Generell können die Werkzeughersteller und -anwender mit adaptiv gedämpften Bohrstangen durch schnelle Anpassung an unterschiedliche Spannlängen entsprechende Umsatzsteigerungen erzielen. Das anvisierte Bauteileportfolio mit tiefen Bohrungen bezieht sich unter anderem auf Großbauteile für die Energietechnik bis hin zur Fahrzeugtechnik und dem Maschinenbau. Umfangreiche theoretische und konstruktive Untersuchungsergebnisse stehen ebenso zur Verfügung.
