antriebstechnik 8/2020

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN BLICK AUS DER FORSCHUNG DIE ZUKUNFT DER WERKZEUGMASCHINEN Nicht nur Unternehmen treiben die Entwicklung von Werkzeugmaschinen voran, auch an Universitäten forscht man darüber. Professor Dr.-Ing. Hans-Christian Möhring, Direktor des Instituts für Werkzeugmaschinen in Stuttgart und Professor Dr.-Ing. Berend Denkena, Direktor des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen in Hannover, haben mit antriebstechnik über Trends bei Werkzeugmaschinen gesprochen. 26 antriebstechnik 2020/08 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN Welche Entwicklungsthemen sehen Sie aktuell im Fokus, wenn es um Antriebstechnik in Werkzeugmaschinen geht? Denkena: Werkzeugmaschinen der Zukunft werden noch höher automatisiert sein als heute und sie müssen Werkstücke mit noch weniger Energie herstellen können. Ein Beitrag der Antriebstechnik kann unter anderem sein, hochgenau und in Echtzeit Informationen über die anliegenden Kräfte und Momente bzw. Leistungen zur Verfügung zu stellen. Möhring: Im Zeitalter der Energie- und Ressourcenschonung wird neben der Verbesserung der Funktionalität der Antriebstechnik mit Sicherheit auch die Verbesserung der Energieeffizienz der Antriebe im Fokus der Entwicklungen und Anwendungen stehen. Erreicht wird dies durch die Verringerung der Verlustleistung der Antriebe, durch eine Reduzierung ihrer zu bewegenden Massen, oder aber auch durch die Substitution üblicher Antriebsarten durch umweltfreundlichere Antriebsarten. Gibt es konkrete Forschungsgebiete, die in Zukunft Einfluss auf die Konstruktion von Werkzeugmaschinen haben könnten? Denkena: Im Bereich der rotierenden Antriebe, also für Arbeitsspindeln von Werkzeugmaschinen, brauchen wir hohe Drehmomente bei geringen Drehzahlen für Schruppbearbeitungen und hohe Drehzahlen, gerne mit geringeren Momenten, für die Schlichtbearbeitung. An dieser Stelle liegt heute ein schwer lösbarer Zielkonflikt in der Auslegung der Antriebe. Im Bereich der Linearachsen arbeiten wir an planaren Synchronantrieben, also Motoren, die zwei Vorschubachsen in einem Motor verbinden. Hierdurch ließen sich Kreuzschlitten deutlich vereinfachen und die Regelungseigenschaften verbessern. 01 02 Wie bereitet sich die WZM-Welt auf das Zeitalter der E-Mobilität vor und welchen Einfluss wird das auf die Antriebstechnik von Werkzeugmaschinen haben? Denkena: Die Wandlung hin zum Elektroantrieb im Auto stellt eine deutliche Bedrohung auch für leistungsfähige Unternehmen im Fertigungsbereich dar. Denn die neuen Antriebe bestehen aus deutlich weniger Komponenten. Möhring: Die Summe der Zerspanprozesse wird kleiner, aber diese wird mit Sicherheit „anders und anspruchsvoller“ werden. Diesem Anspruch muss dann auch die in Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommende Antriebstechnik gerecht werden und zwar in Form von dynamischeren, genaueren, kleineren, leichteren und auch energieeffizienteren Antrieben. Gibt es ein sinnvolles Maß zwischen Hydraulik und elektrischer Antriebstechnik in Werkzeugmaschinen? Denkena: Wir Werkzeugmaschinenentwickler würden die Hydraulik gerne aus den Werkzeugmaschinen verbannen. Aber bisher konnten sich elektrische Systeme auch aus Kostengründen gegen hy draulische Elemente, beziehungsweise Spanner, nicht durchsetzen. Möhring: Man darf nicht vergessen, dass, wenn es um die Übertragung großer Kräfte geht, hydraulische Antriebe immer noch unübertroffen sind. Insbesondere hinsichtlich der Kraftdichte weist die Hydraulik Vorteile auf. Moderne Druckversorgungssysteme gewährleisten zudem einen energieeffizienten Betrieb. 01 Professor Dr.-Ing. Hans-Christian Möhring, Direktor des Instituts für Werkzeugmaschinen in Stuttgart 02 Professor Dr.-Ing. Berend Denkena, Geschäftsführender Leiter des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen in Hannover Welche Merkmale müssen Werkzeugmaschinen und ihre Antriebe in Arbeitswelten aufweisen, in denen Maschinen und Menschen aufeinandertreffen? Möhring: Eine Werkzeugmaschine beziehungsweise auch ihre Antriebe müssen eine hohe Sicherheit hinsichtlich entstehender materieller sowie immaterieller Emissionen, Kapselung des Arbeitsraums, aber auch durch zum Beispiel „Elektrosmog“ gegenüber dem Bedienpersonal aufweisen. Diese Faktoren werden zukünftig die Marktfähigkeit einer Werkzeugmaschine beeinflussen. Einen weiteren wichtigen Faktor stellt zukünftig die Mensch- Maschine-Schnittstelle dar. Lösungen zur Vermeidung von Fehlbedienungen und intuitiverer Kommunikation sind mehr gefragt. Dem Bediener sind Antriebs- und Maschineninformationen vorab, zum Beispiel über virtuelle Maschinen, anzuzeigen. Fotos: IFW Hannover, IfW Stuttgart www.ifw.uni-hannover.de www.ifw.uni-stuttgart.de www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/08 27