Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter September 23, 2019

3-Achs-Portalfräsmaschine als Demonstrator für ein modulares Werkzeugmaschinengestell

3-Axis Gantry Milling Machine as a Demonstrator for a Modular Machine tool Frame
Eckart Uhlmann, Mitchel Polte, Julian Blumberg and Bernd Peukert

Kurzfassung

Kurze Produktlebenszyklen und individualisierte Produkteigenschaften erfordern Fertigungssysteme mit höchster Produktivität bei gleichzeitiger Flexibilität. Diese kontroversen Anforderungen lassen sich durch den Einsatz modularer Werkzeugmaschinen erfüllen. Modularität ermöglicht eine bedarfsgerechte Rekonfiguration der Werkzeugmaschine in zuvor definierten Flexibilitätskorridoren. Zu diesen Rekonfigurationen zählen im herkömmlichen Sinne zum Beispiel eine Änderung des Spannsystems, des Werkzeughalters oder der Bearbeitungsrichtung durch einen optionalen Drehtisch. Werden in der Entwicklungsphase diese starren Flexibilitätskorridore zu eng definiert, ist eine nachträgliche Anpassung der Maschinenstruktur in der Regel nicht ohne einen erheblichen finanziellen Aufwand möglich. In diesem Beitrag wird ein Baukastensystem vorgestellt, das es ermöglicht, die Maschinenstruktur in Form des Werkzeugmaschinengestells in ihren Grundzügen zu verändern. Auf Basis des Baukastensystems wurde eine prototypische 3-Achs-Portalfräsmaschine in Betrieb genommen. Erste Untersuchungen des dynamischen Maschinenverhaltens zeigen die Potenziale dieser modularen Werkzeugmaschine.

Abstract

Short product lifecycles and individualized product specifications demand manufacturing systems with high productivity and flexibility. These controversial demands can be satisfied by modular machine tools. Modularity enables a need-based reconfiguration of the machine tool within a priori defined flexibility corridors. Such reconfigurations are in the traditional sense, e.g. the change of the clamping system, tool holder or machining direction by an optional rotary table. Due to restrictions of these flexibility corridors within the development phase, an adaption of the machine tool structure is only possible with high financial investments. In this article a building block system is presented, which enables the adaption of the machine tool structure without any a priori defined design restrictions in terms of the machine tool frame. The building blocks were used to put a 3-axis gantry milling machine into operation. First measurements of the dynamic machine tool behaviour show the potentials of such modular systems.


Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann, geb. 1958, hat an der TU Berlin Maschinenbau mit der Fachrichtung Produktionstechnik studiert. Von 1986 bis 1994 war er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin und promovierte 1993. Nach dieser Tätigkeit war er von 1994 bis 1997 in der Industrie tätig. Seit 1997 ist er Professor für das Fachgebiet Werkzeugmaschinen Fertigungstechnik am IWF der TU Berlin sowie Direktor des Fraunhofer IPK, Berlin.

Dr.-Ing. Mitchel Polte war ab 2012 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am IWF der TU Berlin tätig und promovierte dort 2017. Seit dieser Tätigkeit ist er als Oberingenieur für die Bereiche Mikroproduktionstechnik sowie Werkzeugmaschinen am IWF verantwortlich.

Julian Blumberg ist seit 2018 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich der Konstruktion und Entwicklung von Werkzeugmaschinen am IWF tätig.

Bernd Peukert war von 2013 bis 2018 als Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich der Konstruktion und Entwicklung von Werkzeugmaschinen am IWF tätig. Seit dieser Tätigkeit arbeitet er als Forschungsingenieur an der KTH in Stockholm.


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Online erschienen: 2019-09-23
Erschienen im Druck: 2019-09-27

© 2019, Carl Hanser Verlag, München