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Erhöhen der Dämpfung hohler Leichtbaustrukturen

Ein passiver und nachhaltiger Ansatz zur Verbesserung der Strukturdämpfung
Enhancing damping properties of hollow structures
 
: Uhlmann, E.; Peukert, B.

wt Werkstattstechnik online 105 (2015), Nr.7/8, S.446-450
http://www.technikwissen.de/wt/
ISSN: 1436-4980
ISSN: 1436-5006
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IPK ()

Abstract
Um den Ressourcenverbrauch und die bewegten Maschinenmassen zu verringern, wird bei Werkzeugmaschinen vermehrt auf Leichtbaustrukturen gesetzt. Hierbei kommt bei hochdynamischen Maschinen dem Dämpfungsvermögen eine besondere Bedeutung zu. Aktuelle Ansätze verfolgen aktive Maßnahmen wie zusätzliche Aktorik oder den Eingriff in die Maschinensteuerung. Im Gegensatz dazu beschreibt dieser Fachbeitrag eine passive Alternative zur Erhöhung der Dämpfung in Hohlstrukturen mit dem Einsatz umweltverträglicher Füllstoffe. Die durchgeführten Versuche zeigen, dass sich die die Dämpfungseigenschaften hohler Strukturen mit dem Einsatz unkonventioneller Füllstoffe verbessern lassen. Die ausgewählten Materialien wurden unter Zuhilfenahme ökologischer und sozialer Kriterien gewählt. Insbesondere Nussschalen und Korkgranulat zeigen eine gute Eignung für den Einsatz in leichtbauoptimierten Werkzeugmaschinengestellen, da die Materialien einen Kompromiss zwischen Schwingungsdämpfung und Eigengewicht bieten. Höchste Dämpfungssteigerungen konnten beim Verwenden von Sand und Granitsplittern festgestellt werden, wobei die absolute Wirkung der Maßnahmen bei höheren Moden tendenziell sinkt. Die größte modale Dämpfungssteigerung pro Kilogramm Füllgewicht zeigt Korkgranulat, gefolgt von Nussschalen. Es muss daher im jeweiligen Anwendungsfall entschieden werden, ob der Fokus auf Gewichts- oder Absolutdämpfung liegen soll. Im Fall eines modularen Baukastensystems bietet Korkgranulat Potential zur Dämpfungssteigerung ohne negative ökologische Auswirkungen. Die Übertragung der Erkenntnisse auf ein modulares Maschinengestell ist Gegenstand zukünftiger Forschungsarbeiten. Es gilt zu klären, ob und inwiefern die Koppelstellendynamik den beschriebenen Dämpfungseffekt dominiert. Vor dem industriellen Einsatz sind zudem Konzepte zur Dichtung und Lagerung zu evaluieren und gegebenenfalls neu zu entwickeln. Darüber hinaus muss die Haltbarkeit und Verträglichkeit der biologischen Materialien auch im Hinblick auf die spezifischen Nachhaltigkeitskriterien einer kritischen Prüfung unterzogen werden.

 

Machine tool manufacturer use lightweight designs to reduce resource consumption and lower the machine inertia. In the context of high dynamic machinery, damping properties become important. Hereby, research is carried out in the fields of actuators or the manipulation of machine tool control to actively improve damping properties. In contrast to that, the following text describes a passive approach to increase the structural damping of hollow structures by filling up with environmentally harmless materials.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-358651.html