SPP 1156:  Adaptronik für Werkzeugmaschinen

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5471969

Im Mittelpunkt des Schwerpunktprogramms steht die Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Werkzeugmaschinen. Eine leistungsfähige Werkzeugmaschine zeichnet sich durch hohe Fertigungsqualität und Bearbeitungsgeschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Flexibilität beim Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge und Materialien aus. Gegenwärtig werden zwar Baugruppen (Strukturen, Antriebe, Messsysteme, usw.) ständig verbessert, Leistungssprünge sind jedoch nur durch innovative Optimierungsansätze grundlegender Art zu erwarten. Solche Ansätze stellen adaptronische Systeme dar, die bisher vorwiegend für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrttechnik entwickelt wurden. So lassen sich mit Hilfe von adaptronischen Bauelementen - z. B. Piezokeramiken oder -folien - die in die zu beeinflussende Struktur konform integriert werden, Schwingungen der Struktur und Körperschall (Geräusch) messen und gleichzeitig dämpfen bzw. ganz beseitigen. Auf diese Weise entstehen neuartige, modular aufgebaute Maschinenelemente, durch die entweder die Struktur als Ganzes oder einzelne Maschinenelemente optimal ausgelegt werden können. Zusätzlich sind thermische Deformationen mit Langzeiteffekt oder andere (quasi-)statische Effekte, die ebenfalls die Fertigungsqualität nachteilig beeinflussen, durch adaptronische Komponenten zu kompensieren. Für theoretische und experimentelle Untersuchungen von adaptronischen Baugruppen für Werkzeugmaschinen, für verschiedenste Fertigungsprozesse mit unterschiedlichen maschinen- und prozessbedingten Problemstellungen bedarf es der fachübergreifenden Zusammenführung im Schwerpunktprogramm von Fertigungstechnikern, Strukturmechanikern, Antriebstechnikern und Regelungstechnikern. Der interdisziplinäre Ansatz ist die unverzichtbare Grundlage zur erfolgreichen Grundlagenentwicklung optimierter mechanischer Struktursysteme für Werkzeugmaschinen mit strukturkonform integrierten Aktoren und Sensoren sowie adaptiven Regelungsalgorithmen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme

Projekte

• Adaption des mechanischen Übertragungsverhaltens elektromechanischer Vorschubantriebe unter regelungstechnischen Gesichtspunkten zur Optimierung des dynamischen Verhaltens unter gleichzeitiger Minimierung des Verschleißes (Antragsteller Pritschow, Günter )
• Adaptive Reibflächen zur Schwingungsreduktion in Werkzeugmaschinen (Antragsteller Gaul, Lothar )
• Adaptronische Genauigkeitssteigerung von Hochgeschwindigkeits-Werkzeugmaschinen mit kontaktlosen Antriebs- und Führungseinheiten (Antragsteller Denkena, Berend )
• Adaptronische, hybridgelagerte Motorspindel zur prozessicheren und ratterfreien HPC-Fräsbearbeitung (Antragsteller Abele, Eberhard ;  Nordmann, Rainer )
• Adaptronische hydrostatische Drucktascheneinheit auf Basis neuer Aktoren für aktive Führungssysteme (Antragsteller Fleischer, Jürgen )
• Adaptronische Kompensation von geometrischen Maschinenfehlern unter Berücksichtigung von Prozesslast und Position im Arbeitsraum (Antragsteller Fleischer, Jürgen ;  Wauer, Jörg )
• Adaptronische Kompensation von geometrischen Maschinenfehlern unter Berücksichtigung von Prozesslast und Position im Arbeitsraum (Antragsteller Wauer, Jörg )
• Adaptronische Kompensation von Winkelverlagerungen an Werkzeugmaschinen-Hauptspindeln (Antragsteller Uhlmann, Eckart )
• Adaptronische Komponenten zur Tilgung und Isolation von Schwingungen in Werkzeugmaschinen (Antragsteller Janocha, Hartmut )
• Adaptronische Schwingführungen für Vorschubantriebssysteme (Antragsteller Verl, Alexander )
• Adaptronische Schwingungsdämpfung in Präzisionsmaschinen (Antragsteller Pritschow, Günter )
• Adaptronische Spindeleinheit für Fräsmaschinen (Antragsteller Denkena, Berend )
• Adaptronischer - Präzisions- Werkstückhalter für die Erhöhung der statischen und dynamischen Prozessgenauigkeiten zur universellen aktiven Kompensation von Bearbeitungsfehlern an vertikalen Bearbeitungszentren (Antragsteller Abele, Eberhard ;  Hanselka, Holger )
• Aktive Dämpfung von Ratterschwingungen beim Einlippentiefbohren (Antragsteller Weinert, Klaus D. )
• Aktive Schwingungsreduzierung bei Spannvorrichtungen der Holzbearbeitung (Antragsteller Hoffmeister, Hans-Werner )
• Bedämpfung von Werkzeugmaschinen durch hybride elektromechanische Netzwerke mit piezoelektrischen Komponenten (Antragsteller Breitbach, Elmar )
• Bohrstange mit integrierter hochdynamischer Zustellung sowie Schwingungs- und Formfehlerkompensation (Antragsteller Brecher, Christian )
• Brandbreitenerhöhung von Kugelrollspindelantrieben durch Adaption des mechanischen Übertragungsverhaltens unter gleichzeitiger Minimierung des Verschleißes (Antragsteller Pritschow, Günter )
• Dynamiksteigerung adaptronische Strebe zur Kompensation geometrischer Maschinenfehler (Antragsteller Munzinger, Christian ;  Seemann, Wolfgang )
• Entwurf, Simulation und experimentelle Untersuchung einer Sensor-Aktor-Einheit zur Kompensation von Axialschwingungen im Antriebsstrang einer Vorschubachse (Antragsteller Neugebauer, Reimund )
• Experimentelle Schädigungsanalysen und Entwicklung numerischer Modelle zur Vorhersage der Lebensdauer von Piezoaktuatoren in Werkzeugmaschinen (Antragstellerin Thielicke, Bärbel )
• Ganzheitliche, rechnergestützte Konfigurationsoptimierung adaptronischer Komponenten für Werkzeugmaschinen (Antragsteller Zäh, Michael Friedrich )
• Konzeptionierung und Auslegung strukturintegrierter adaptronischer Kompensationsmodule für den Einsatz in Strukturbauteilen spanender Werkzeugmaschinen (Antragsteller Brecher, Christian )
• Modulare, autonom-adaptive Schwingungskompensation an Werkzeugmaschinen (Antragsteller Eberhard, Peter ;  Heisel, Uwe )
• Modulare, autonom-adaptive Schwingungskompensation an Werkzeugmaschinen mit Fachwerkkomponenten (Antragsteller Eberhard, Peter )
• Schleifmaschine mit adaptronisch erhöhter statischer und dynamischer Steifigkeit (Antragsteller Hesselbach, Jürgen )
• Untersuchungen zu den Grenzwerten des Einsatzes adaptronischer Komponenten zur Impulsentkopplung von linearmotorgetriebenen Werkzeugmaschinenachsen unter veränderlichen strukturmechanischen Umgebungsbedingungen (Antragsteller Drossel, Welf-Guntram ;  Jungnickel, Günter )
• Untersuchungen zu den Grenzwerten des Einsatzes adaptronischer Komponenten zur Impulsentkopplung von linearmotorgetriebenen Werkzeugmaschinenachsen unter veränderlichen strukturmechanischen Umgebungsbedingungen (Antragsteller Drossel, Welf-Guntram )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Jürgen Hesselbach