Sie gibt alles für die Kleinen

Eine flexible und effiziente Fertigung für mikrosystemtechnische Produkte soll die Kompaktfräsmaschine MiniMill ermöglichen. Bis zu 20 Prozent reduzierte Bearbeitungshauptzeiten, höhere Bahngeschwindigkeit, längere Werkzeugstandzeiten und bessere Oberflächengüten am Werkstück: Diese Ziele hatten sich Ingenieure am Aachener Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) gesetzt. Der entstandene Prototyp der MiniMill zeigt, dass die Maschine hochdynamisch und ultrapräzise ist, Eigenschaften, die für die Fertigung miniaturisierter Produkte der Konsumgüterindustrie, der Medizintechnik und der Produktionstechnik von Bedeutung sind. Charakteristisch für solche Bauteile sind filigrane Strukturen auf komplexen Freiformoberflächen, deren geometrische Elemente hohe Präzision erreichen müssen. Die MiniMill-Maschine benötigt demgegenüber nur eine geringe Aufstellfläche. Alle Maschinenachsen bewegen sich mit linearen Direktantrieben. Nur mit den Linearmotoren lassen sich die hohen Achsrücke erreichen, die erforderlich sind, um hohe Bahngeschwindigkeiten auch beim Fräsen komplexer und filigraner Oberflächen aufrecht zu erhalten. In der Kompaktfräsmaschine MiniMill sind daher in allen Maschinenachsen Impulsentkopplungssysteme eingesetzt. Sie ermöglichen es, den Achsruck zu erhöhen. Wie leistungsfähig Entkopplungssysteme für lineare Direktantriebe sind, hatte sich bereits in verschiedenen Forschungsprojekten an einachsigen Prüfständen gezeigt: Bei gleicher Gestellanregung ließ sich der Achsruck um den Faktor fünf steigern. Damit die Störkräfte in allen Achsen minimiert werden, nehmen die in die MiniMill-Maschine integrierten Entkopplungssysteme das Sekundärteil der Linearmotoren auf einem eigenen Schlitten auf. Der Schlitten ist durch speziell abgestimmte Feder- Dämpfer-Systeme an das Maschinenbett angekoppelt, Obwohl nur Standardkomponenten verwendet werden, bietet die Maschine am Werkstück Genauigkeiten im einstelligen Mikrometerbereich. Die Grundlage dafür muss die optimierte Konstruktion schaffen. Wassergekühlte Antriebe sowie das Maschinenbett aus Granit ermöglichen eine hohe thermische Stabilität. Damit unterscheidet sich das neue Maschinensystem deutlich von heute verfügbaren Werkzeugmaschinen. Der Ansatz der Impulsentkopplung von direkt angetriebenen Maschinenachsen hebt entstehende Grenzen der Maschinendynamik auf.