Abstract
Für die Entwicklung von Leichtbaukomponenten, die trotz einer hohen Bewegungsdynamik noch hinreichend präzise arbeiten sollen, spielen zunehmend auch Werkstoffe wie Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) eine Rolle. Diese besitzen verglichen mit Stahl und Aluminium eine überlegene spezifische Steifigkeit und Festigkeit. Um diese Potentiale im Werkzeugmaschinenbau nutzen zu können, ist allerdings noch ein umfassender Forschungsaufwand zu bewältigen. Am Fraunhofer IWU wurde im Rahmen eines internen Vorlaufprojektes ein Z-Schieber in differentieller Verbundbauweise als Demonstrator entwickelt. Der Fokus lag primär auf einer Erhöhung der Baugruppensteifigkeit, welche einen wesentlichen Einfluss auf die Bearbeitungsqualität bei dynamischen Prozessen hat. Als Sekundäreffekt wurde eine signifikante Massereduktion angestrebt. Aus diesem Grund wurde kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) verwendet, welcher eine besonders hohe dichtespezifische Steifigkeit besitzt. Zusätzlich wurden Bauteile aus metallischen Werkstoffen (z. B. Führungsschienen) appliziert. Im Resultat konnte die Baugruppensteifigkeit um 150 Prozent gegenüber einer vergleichbaren Stahlkonstruktion erhöht werden. Die Masse reduzierte sich um 25 Prozent. Mit metallischen Werkstoffen sind derartig umfangreiche Verbesserungen nicht mehr zu erzielen.