Hochdämpfende Leichtbau-Verbundwerkstoffe

Leichtbau für den Maschinenbau

© Fraunhofer IFAM Dresden
Gefüllte Hohlkugelstrukturen in Frässchlitten
© Fraunhofer IFAM Dresden
Sandwichbauteil mit CFK-Decklagen
© Fraunhofer IFAM Dresden
Al-Profil mit partikelgefüllten Hohlkugelstrukturen gefüllt

Der Einsatz hochdämpfender Leichtbau-Verbundwerkstoffe ermöglicht im Maschinenbau die erhebliche Reduktion bewegter Massen. Für bewegte Baugruppen ist eine geringere Masse und eine hohe Schwingungsdämpfung von großem Vorteil. Die geringere Masse bewegter Baugruppen erfordert kleinere Antriebe und ermöglicht eine Auslegung auf geringere Kräfte. Vorteile die sich aus dem Einsatz hochdämpfender Leichtbau-Verbundwerkstoffe ergeben können, sind je nach konkreter Anwendung folgende:

Höhere Bearbeitungsgenauigkeit

Strukturschwingungen entstehen z.B. durch Antriebe, Reaktionskräfte bei der Bearbeitung und Überschwingen bei Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen von Baugruppen. Besonders in leichten und hochsteifen Konstruktionen breiten sie sich über große Distanzen aus und mindern die Bearbeitungsgenauigkeit. Hochdämpfende Leichtbau-Verbundwerkstoffe schaffen Schwingungsfreiheit, wo sie gebraucht wird.

Höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit

Eine höhere Dämpfung der durch beschleunigte Bewegungen verursachten Strukturschwingungen erlaubt höhere Beschleunigungen bei gleichbleibender Bearbeitungsgenauigkeit.

Höhere Lebensdauer

Strukturschwingungen führen zu Dauerwechselbelastungen. Besonders an Kerben und unter korrosiven Bedingungen führen diese zu Dauerbrüchen, die die Lebensdauer von Maschinen und Baugruppen drastisch verringern können. Durch Dämpfung der Strukturschwingungen unter die Dauerfestigkeitsgrenze wird die Lebensdauer signifikant verlängert.

Geringerer Werkzeugverschleiß – Höhere Oberflächengüte

Die bei spanender Bearbeitung am Tool Center Point entstehenden Schwingungen führen zu einer Beeinträchtigung der Oberflächengüte und zu erhöhtem Werkzeugverschleiß. Eine Dämpfung dieser Schwingungen an der Werkzeugaufnahme und im Maschinenbett führen zu besseren Bearbeitungsergebnissen und längeren Standzeiten.



Die hochdämpfenden Leichtbau-Verbundwerkstoffe werden als Kernmaterial in Sandwich- und Profilkonstruktionen verarbeitet. Dabei sind CFK-Platten bzw. –Profile genauso einsetzbar, wie Aluminium und Stahlbleche. Die partikelgefüllten Hohlkugelstrukturen können auf die Bleche gelötet und diese geschweißt werden. In Profile und CFK-Halbzeuge werden die hochdämpfenden Leichtbau-Verbundwerkstoffe durch Kleben eingebracht.
Weitere Nutzungsmöglichkeiten ergeben sich durch die Verwendung als Permanentgießkern. Auf diese Weise werden Gussbauteile nicht nur leichter sondern zusätzlich hochdämpfend.