Ausgabe Oktober 2011Oktober 2011 - ISSN 1618-2235

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Informationen des Clusters Mechatronik & Automation e.V.

Herzlich willkommen.

Liebe Leserinnen und Leser,

unser Cluster hat vor kurzem das ‚Bronze Label of Cluster Management Excellence‘ erhalten. Diese europäische Auszeich-nung ist für mich in erster Linie ein wich-tiger Benchmark. Sie zeigt, dass wir mit unserer Arbeit und unseren Aktivitäten auf dem richtigen Weg sind und eine Vorbild-funktion für andere Cluster-Initiativen in Europa haben.

Und sie zeigt, dass unser Cluster in der Öffentlichkeit wahrgenommen wird. Ohne das von allen Mitarbeitern täglich geleb-te Ziel, sich kontinuierlich zu verbessern, Ideen und Konzepte kritisch zu hinterfra-gen und neue zu entwickeln, tritt Routine ein. Deshalb ist uns Ihr Feedback so wich-tig.

Eine unserer wichtigsten Aufgaben ist es, die Innovationsdynamik am Wirtschafts-standort Bayern weiter zu stärken. Dabei wollen auch wir selbst stets innovativ blei-ben – bei jeder Großveranstaltung, jedem Fachworkshop und jeder Bildungsmaß-nahme.

Das gilt natürlich auch für unsere Mes-seauftritte. Deshalb haben wir unseren Gemeinschaftsstand auf der MOTEK in Stuttgart nochmals vergrößert und die Standgestaltung weiter optimiert, um noch mehr Austausch zwischen Ausstellern und Interessenten zu ermöglichen. Das Kon-zept ist aufgegangen und wir sind schon dran, unsere Leitmesse, die AUTOMA-TICA 2012 zu planen und die neuen Er-kenntnisse von der MOTEK in unserem Messekonzept für nächstes Jahr zu be-rücksichtigen. Planen Sie Ihren Auftritt mit uns rechtzeitig! Es lohnt sich. Die Anmel-dungen laufen bereits.

Herzlichst Ihr

Heiko BartschatGeschäftsführer

MOTEK 2011Cluster-Gemeinschaftsstand mit neuen Dimensionen

DIE MOTEK feierte vom 10. bis 13. No-vember ihr 30-jähriges Bestehen und bereits zum 3. Mal in Folge war der Cluster Mechatronik & Automation e.V. dabei – mit nochmals vergrößertem Messestand.

Mit knapp 1000 Ausstellern aus über 25 Ländern auf mehr als 60.000 m2 – Hallen-fläche erreichte die MOTEK zu ihrem 30. Geburtstag neue Rekordzahlen.

Die Spannung und die Erwartungen im Vorfeld waren groß: Ob elektrische Fab-rikautomation, die bereits im letzten Jahr wieder stark anzog, der gute Auftragsein-gang seit Frühjahr 2011 im Maschinen-markt oder das boomende China-Geschäft in Robotik + Automation für die deutschen Hersteller: Die Stimmung war rundum gut und das konnte auch das aktuelle Chaos am Finanzmarkt nicht trüben.

Passend zur allgemeinen Stimmung präsentierte sich der Cluster Mechatro-nik & Automation in Stuttgart mit einem nochmals vergrößerten Gemeinschafts-stand. Als Austeller waren: Die RoboDrive GmbH, die Preccon Robotics GmbH, die Baumüller Nürnberg GmbH, das Ingeni-eurbüro für Fertigungstechnik ib-Pakusch sowie die machineering GmbH & Co.KG vertreten.

„Wir registrieren ein wachsendes Inter-esse unserer Mitglieder und Partner, sich auf Messen an unserem Gemeinschaft-stand zu beteiligen“, erklärt Cluster-Regi-

onalmanager Patrick Haberstroh. „Sie alle profitieren von dem gebündelten Know-how an Mechatronik- Wissen“, so Patrick Haberstroh weiter. Um den Erfahrungsaustausch am Mes-sestand weiter zu optimieren, haben die Cluster-Verantwortlichen den Messestand auch äußerlich neu gestaltet. Von dem U-förmigen Aufbau des Stands mit ge-räumigem zentralen Innenbereich für Be-sucher-Gespräche und Besprechungen profitierten alle Aussteller gleichermaßen. Entsprechend gut war die Resonanz.

„Wir hatten vom ersten Tag an ausgezeich-nete Gespräche“, so Hartmut Lindner, Ge-schäftsführer von Preccon Robotics. „Die Stimmung am Stand war hervorragend. Wir sind auf der AUTOMATICA 2012 hier in jedem Fall wieder dabei.“

Dr. Georg Wünsch von der machineering GmbH freute sich insbesondere über das große Interesse der Fachpresse, die vom Cluster auf den Stand eingeladen worden ist: „Wir hatten interessante Gespräche mit Redakteuren führender Medien und haben Veröffentlichungen von Fachbeiträ-gen über unsere 3D-Simulationslösungen für den Maschinen- und Anlagenbau ver-einbart.“

Am Ende gab es viele zufriedene Gesich-ter und die Erkenntnis, wie wichtig es ist, als KMU-Unternehmen hier Präsenz zu zeigen.

Networking am Clustergemeinschaftsstand.

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Stellenanbebote direkt an Hoch-schulen und ForschungsinstituteCluster als Schnittstelle zwischen Wirtschaft und Wissenschaft

Die Suche nach qualifizierten Nach-wuchskräften ist ein wichtiges Thema. Deshalb entwickelte der Cluster Me-chatronik & Automation ein weiteres Angebot: Einen exklusiven Newsletter mit Stellen- und Praktika-Angeboten der Unternehmen, der einmal im Monat an die Mitglieder und Partner verschickt wird – und das zu sehr günstigen Kon-ditionen, die in keinem Vergleich zu kostspieligen Stellenanzeigen stehen.

Der neue Service ist gut aufgenommen worden: „Ich finde den Newsletter in-formativ und nützlich“, so Sherif Zaidan von der Technischen Universität Mün-chen.

Kontakt: Patrick HaberstrohTelefon: +49 821 569797 - 12patrick.haberstroh@cluster-ma.de

Herzlichen Glückwunsch!Cluster Mechatronik & Automation mit dem Bronze Label of Cluster Management Excellence ausgezeichnet

Ausgezeichnete Arbeit: Die Teilnahme am Projekt „NGPExcellence - Cluster Excel-lence in the Nordic Countries, Germany and Poland“ im Mai dieses Jahres in Kopen-hagen hat sich in jeder Hinsicht gelohnt.

Jetzt ist der der Cluster Mechatronik & Automation e.V. mit dem Bronze Label of Cluster Management Excellence ausgezeichnet worden.

„Wir sind stolz, uns dem internationalen Benchmarking erfolgreich gestellt zu ha-ben“, so Cluster-Geschäftsführer Heiko Bartschat. „Das zeigt uns, dass wir auf dem richtigen Weg sind und unser Anspruch, kontinuierlich unsere Performance weiter zu verbessern, von anderen Clustern-Experten wahrgenommen wird.

Studie zum Thema Funk in der Fabrik Die Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK, Mitglied des Cluster Mechatronik & Automation, führt eine Studie zum Thema Funk in der Fabrik durch.

Beteiligen Sie sich an der Umfrage und erfahren Sie, wie Sie die begrenzte Ressour-ce Funk mit Cognitive Radio noch besser nutzen können. Verraten Sie Ihre Einsatz-gebiete für Wireless sowie Ihre Gründe oder Ihre Bedenken. Als Dankeschön sendet Ihnen die Fraunhofer ESK kostenfrei die Studie „Funktechnologien in der Industrie“ sowie auf Wunsch die Ergebnisse der Umfrage zu.

Über folgenden Link kommen Sie direkt zur Studie: https://www.soscisurvey.de/wirelessindustrie/?r=nl

Jetzt anmelden„Kollege Roboter“ - Cluster-Forum am 11. November bei der KUKA Roboter GmbH Der Roboter ist aus vielen Bereichen der Produktion nicht mehr wegzudenken. Er hilft bei schweren Lasten, bei monotonen Tä-tigkeiten oder in gefährlichen Umgebungen. Durch die stetige Weiterentwicklung des Systems Roboter eröffnen sich völlig neue Einsatzmöglichkeiten. Der Roboter wird zum Kollegen und kann deshalb in Bereichen eingesetzt werden, in denen es nicht um hohe Stückzahlen bei gleichbleibender Qualität geht, sondern um den flexiblen Einsatz als Hilfsmittel bei kleinen Stückzahlen oder Einzelstücken.

Der Cluster Mechatronik & Automation veranstaltet am 11. November zusammen mit der HWK Schwaben und der IHK Schwaben eine spannendes Forum, um genau diese Anwendungsfälle mit den Teilnehmern zu diskutieren. Im Mittelpunkt stehen innovative Lösungsansätze sowie Anwendungsbeispiele aus der Praxis zum Thema Roboter im Kleinserieneinsatz.

Als besonderes Highlight besteht zum Ende der Veranstaltung die Möglichkeit, im Rahmen eines Hand-On Workshops selbst Erfahrungen im Umgang mit Robotern zu sammeln.

RFID-Demonstrations- und Anwendertag für die Automobilindustrie in München, 17. November 2011

Zusammen mit dem RFID-Anwenderzentrum München möchten wir Sie am Don-nerstag, den 17.November, zum zweiten RFID-Anwendertag, diesjährig in Koope-ration mit dem Verband der Automobilindustrie (VDA), einladen. In Vorträgen und Live Demonstrationen können sich die Teilnehmer über aktuelle Möglichkeiten und Anwendungen zu den Themen „Fertigungssteuerung“, „Lokalisierung“ und „Überbe-trieblicher RFID-Einsatz in der Supply Chain“ informieren. Ein breiter Überblick über die RFID-Technologie in Theorie & Praxis ist garantiert. Veranstaltungsort ist die TU München.

Weitere Informationen:

www.cluster-ma.de/news

Mechatronische Simulation in der industriellen Anwendung am iwb, 11. November 2011 Die Inhalte des Seminars umfassen aktuelle Entwicklungspotenziale und Trends in der mechatronischen Simu-lation, diesbezügliche Anwendungen zur Auslegung und Optimierung hoch-gradig automatisierter Produktionsan-lagen sowie zukünftige Entwicklungen in der Simulationstechnik. Gastrefe-renten, unter anderen von DAIMLER, TKDN, HEITEC oder ITQ werden ihre Erfahrungen und Entwicklungsergeb-nisse anhand industrieller Beispiele darstellen. Weitere Infos lesen Sie un-ter: www.iwb.tum.de/veranstaltungen

Veranstaltungen & Ankündigungen

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Autoren und Kontakt

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Technik & Innovation

FachbeitragEntwicklung und praktische Erprobung eines aktiven Dämpfungssystems für eine Portal-fräsmaschineZusammenfassung

In der spanenden Fertigung sind dyna-mische Prozessinstabilitäten in Form von Ratterschwingungen nach wie vor ein häu-figes Problem. Die hohen Schwingungs-amplituden bei instabilen Zerspanungs-prozessen haben negative Auswirkungen auf das Werkstück, das Werkzeug und die Maschine selbst zur Folge. Das Auftreten von Ratterschwingungen hängt dabei vom Dämpfungsverhalten der Maschinenstruk-tur ab.

Am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der TU München (iwb) wurde vor diesem Hintergrund ein aktives Dämpfungssystem zur Ratterre-duktion an einer Portalfräsmaschine ent-wickelt.

Die Funktion des Systems konnte in Zer-spanungsversuchen nachgewiesen wer-den. Dabei wurde eine Steigerung der Rattergrenze bzw. des Zeitspanvolumens um bis zu 66% erzielt. Durch die Verwen-dung kommerziell erhältlicher Komponen-ten wird die einfache Übertragbarkeit der Technologie auf andere Werkzeugmaschi-nen sichergestellt.

1 Einleitung

1.1 Schwingungen an spanenden Werkzeugmaschinen

Bei der spanenden Bearbeitung mit Werk-zeugmaschinen treten stets unterschied-liche Formen von Schwingungen auf. Grundsätzlich lassen sich diese Schwin-gungsphänomene in fremd- und selbst-erregte Schwingungen einteilen [1–4]. Besonderes Augenmerk ist auf die ent-stehende dynamische Relativverlagerung zwischen Werkzeug und Werkstück zu le-gen, da diese einen direkten Einfluss auf das Fertigungsergebnis hat. Insbeson-dere die selbsterregten Schwingungen („Rattern“) sind dabei äußerst problema-tisch für die spanende Fertigung, da sie aufgrund der großen Schwingungsam-plituden eine mangelhafte Oberflächen-qualität und Maßhaltigkeit, einen starken Verschleiß an Werkzeug und Maschine sowie eine hohe Lärmbelastung des Ma-schinenbedieners hervorrufen. Aus die-sem Grunde wurde am iwb ein aktives Dämpfungssystem entwickelt, welches die Unterdrückung von Ratterschwingun-gen ermöglicht.

Abbildung 1: Portalfräsmaschine Virtumat

Technische Universität München Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)

Prof. Dr.-Ing. Michael ZähBoltzmannstr. 1585747 Garching

Telefon: +49 89 289-15502Telefax: +49 89 289-15555E-Mail: michael.zaeh@iwb.tum.de

Technische Universität München Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb)

MSc. (TUM) Dipl.-Ing. Matthias BaurBoltzmannstr. 1585747 Garching

Telefon: +49 89 289-15454Telefax: +49 89 289-15555E-Mail: matthias.baur@iwb.tum.de

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der Spindelnase der Versuchsmaschine angebracht (Abbildung 4). Dabei wurde bewusst ein kommerziell erhältliches Ak-torsystem ausgewählt, um einen einfa-chen Transfer in die industrielle Anwen-dung zu ermöglichen. Die Anbringung des Aktors direkt an der Spindelnase hat den Vorteil, dass keine Sekundärstrecke vom Aktorankopplungspunkt zur Zerspanstelle regelungstechnisch berücksichtigt wer-den muss. Zudem wurde ein Beschleuni-gungsaufnehmer zur Erfassung des aktu-ellen Schwingungszustands angebracht.

Um die Stabilität des Zerspanungsprozes-ses - also die Grenzschnitttiefe - zu erhö-hen, muss zusätzliche Dämpfung in die Werkzeugmaschinenstruktur eingebracht werden. Der Aktor soll daher dem viskosen Dämpfungsglied in der Schwingungs-differentialgleichung (Gl. (2)) entsprechen und folglich eine geschwindigkeitspropor-tionale Dämpfungskraft erzeugen.

Aufbauend auf den Arbeiten [7] und [8] wurde dazu das in Abbildung 5 darge-stellte Regelungssystem, dessen Einzel-komponenten im Folgenden näher erläu-tert werden, entworfen. Die praktische Implementierung erfolgte mit Hilfe von Simulink® auf der Echtzeitplattform xPC-Target® von MathWorks.

Die von dem Sensor an der Spindelnase erfasste Schwingbeschleunigung wird im ersten Schritt einem auf dem Recursive-Least-Squares-Algorithmus basierenden Bandsperrfilter zugeführt. Dessen Aufgabe ist es, aus dem Signal die im stabilen Schnitt dominierende Schneideneintrittsfrequenz fSE zu eliminieren, so dass im Falle des Anklingens von Ratterschwingungen (fRatter ungleich fSE) die volle Aktorleistung

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2. Entwicklung eines aktiven, elektro-dynamischen Dämpfungssystems für eine Portalfräsmaschine

Am iwb dient die in Abbildung 1 darge-stellte Portalfräsmaschine Virtumat als Versuchsträger für das Forschungsgebiet „Aktive Schwingungsdämpfung“. Vorun-tersuchungen haben gezeigt, dass der Virtumat - insbesondere bei weit auskra-gendem Spindelstock – anfällig für das Auftreten von Rattern ist.

2.1 Schwingungstechnische Analyse der zu optimierenden Werkzeug-maschine

Die Grundlage für die Auslegung eines ak-tiven Dämpfungssystems bildet stets die schwingungstechnische Analyse der zu optimierenden Werkzeugmaschine. Das Ziel hierbei ist die Identifikation der für das Rattern ursächlichen Eigenschwin-gungsform. Im ersten Schritt wurden dazu mit einem piezoelektrischen Beschleuni-gungsaufnehmer die im instabilen Schnitt an der Spindelnase auftretenden Ratter-schwingungen gemessen. Die Parameter des Referenzprozesses sind nachfolgend aufgeführt:

Vollnutenschnitt in C45•

Vollhartmetall-Fräser, Ø = 16 mm, •Zähnezahl z = 3, Drallwinkel 30°

Schnittgeschwindigkeit v• c = 100 m/min → Drehzahl n=2000 1/min (Spin-deldrehfrequenz 33,3 Hz)

Zahnvorschub f• z = 0,1 mm → Vor-schubgeschwindigkeit vf = 600 mm/min

Schnitttiefe a• p = 1 … 3 mm (anstei-gend in 1/3 mm-Schritten)

Mittels einer Fast Fourier Transformation (FFT) wurden die gemessenen Schwing-beschleunigungen in den Frequenzbereich überführt und anschließend doppelinteg-riert, um die spektrale Zusammensetzung der dynamischen Verlagerungen zu erhal-ten. Die Darstellung in Form eines Was-serfalldiagramms (siehe Abbildung 2) gibt eine übersichtliche Zusammenstellung der Spektren für alle Schnitttiefen wieder.

Abbildung 2 zeigt, dass ab einer Schnitt-tiefe von 2,66 mm eine Schwingung mit einer Frequenz von ca. 77 Hz – die also nicht der Spindeldrehfrequenz (33 Hz) bzw. deren Harmonischen zuzuordnen ist - dominant war. D.h. der Zerspanungs-prozess war instabil geworden. Eine Be-trachtung der Werkstückoberfläche zeigte zudem deutliche Rattermarken bei ap =

Abbildung 2: Betriebsschwingungsspektren als Wasserfalldiagramm

2,66 und 3,00 mm, was mit der Schwin-gungsmessung übereinstimmt.

Danach wurde eine numerische Modal-analyse der Versuchsmaschine mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode durchge-führt und die berechneten Eigenfrequen-zen mit der Ratterfrequenz von 77 Hz abgeglichen. Es konnte eine Pendel-schwingung des Spindelstocks um die Y-Achse mit einer Eigenfrequenz von 75 Hz (siehe Abbildung 3) als die für die Ratter-schwingungen verantwortliche - und somit zu bedämpfende - Eigenmode identifiziert werden.

Abbildung 3: Dominante Eigenschwingungs-form des Virtumat bei 75 Hz

2.2 Aufbau des aktiven Dämpfungs-systems

Ausgehend von den Ergebnissen der schwingungstechnischen Untersuchun-gen wurde anschließend ein elektrody-namischer Inertialaktor, der den Ratter-schwingungen entgegenwirken sollte, an

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zu deren Unterdrückung verfügbar ist1. Falls die Schneideneintrittsfrequenz gleich der Ratterfrequenz ist, kann keine aktive Dämpfung realisiert werden. Dies ist jedoch unproblematisch, da im Falle von fSE = fRatter ohnehin in einem Stabilitätsmaximum zerspant wird [9].

Da der Aktor geschwindigkeitsproportional betrieben werden soll, als Messsignal jedoch die Schwingbeschleunigung zur Verfügung steht, muss eine Integration bzw. Verschiebung der Phasenlage um -90° erfolgen. Theoretisch könnte hierfür ein Integrator ( G(s) = 1/s) genutzt werden. Aufgrund der Tatsache, dass bereits geringe Spannungsoffsets von wenigen Millivolt zum Hochlaufen des Integrators in die Spannungsbegrenzung führen („integral windup“), wurde der in [7] vorgeschlagene „leaking integrator“ implementiert. Dieser entspricht einem PT1-Glied mit der Regelverstärkung K und der Eckfrequenz p (Gl. (3)), welches für Frequenzen > p eine konstante Phasenlage von -90° aufweist:

p ist dabei so zu wählen, dass p ≤ 0,2 • ωRatter ist. Bei korrekter Parametrierung von p weist die Regelung auch eine ausreichende Robustheit gegen Änderungen der Ratterfrequenz, z.B. bedingt durch das Verfahren der Vorschubachsen, auf. Ein nachgeschalteter Hochpassfilter dient der Elimination etwaiger Gleichspannungsanteile, die zu einer unerwünschten Vormagnetisierung der Spule des Inertialaktors führen würden.

Für die korrekte Funktion des aktiven Dämpfungssystems ist es von entscheidender Bedeutung, dass das Aktorsystem die am Leistungsverstärker eingehenden Steuersignale phasenrichtig in eine Kraft umsetzt. Eine Vermessung des Aktorsystems ergab jedoch mit der Frequenz zunehmende Phasenverluste, die bei 500 Hz ca. -70° betragen. Daher wurde auf Basis des gemessenen Frequenzgangs eine Übertragungsfunktion für den Inertialaktor approximiert und diese anschließend wie in [10] beschrieben invertiert. Durch die Vorsteuerung mit der inversen Aktor-Übertragungsfunktion konnte in dem für Werkzeugmaschinen relevanten Frequenzbereich von 50 bis 500 Hz ein nahezu ideales Übertragungsverhalten des aktiven Dämpfers realisiert werden (siehe Abbildung 6).

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Abbildung 4: Aktor und Beschleunigungsaufnehmer an der Spindelnase

1Praktische Versuche haben gezeigt, dass die Unterdrückung von Ratterschwingungen auch ohne die Bandsperre gelingt. Jedoch versucht das Regelungssystem dann auch (un-nötigerweise) die Schneideneintrittsfrequenz zu bedämpfen, was zu einem höheren Spu-lenstrom im Aktor und somit zum „Verschenken“ von Leistungsreserven führt.

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Abbildung 5: Regelungssystem zur aktiven Bedämpfung von Ratterschwingungen

Abbildung 6: Frequenzgang des vorgesteuerten Aktorsystems

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3 Experimentelle Validierung der aktiv bedämpften Werkzeugma-schine

Nach erfolgter Inbetriebnahme wurde die Funktion des aktiven Dämpfungssystems durch Zerspanungsversuche validiert.

3.1 Praktische Erprobung im Zerspa-nungsversuch

Es wurde hierzu der in Abschnitt 2.1 be-schriebene Zerspanungsversuch wie-derholt. Durch den Einsatz des aktiven Dämpfungssystems konnte die Grenz-schnitttiefe von 2,66 auf 3,66 mm erhöht werden; dies entspricht einer Steigerung von ca. 35%. In Abbildung 7 sind die Betriebsschwingungsspektren bei einer Schnitttiefe von 3,66 mm dargestellt. Man erkennt, dass ohne aktive Dämpfung ein instabiler Prozess mit einer Schwingung bei 77 Hz und einer Amplitude von fast 1/10 mm vorherrscht. Derselbe Prozess kann durch aktive Schwingungsreduktion jedoch vollständig stabil mit einer um den Faktor 5,5 geringeren Vibrationsamplitu-de - und ohne hörbare Rattergeräusche - gefahren werden.

Durch die simultane Darstellung der Schwingungen in X- und Y-Richtung (Or-bitplot) kann zudem die Bewegung der Spindelnase in der Ebene veranschaulicht werden (Abbildung 8).

Die Vermessung mit dem Tastschnittgerät (Abbildung 9) zeigt weiterhin eine deutli-che Verbesserung der Werkstückober-fläche; optisch sind keine Rattermarken mehr erkennbar.

Ein weiterer Zerspanungsversuch wurde mit den folgenden Prozessparametern un-ternommen:

Vollnutenschnitt in 9SMn28k•

Vollhartmetall-Fräser, Ø = 16 mm, •Zähnezahl z = 3, Drallwinkel 30°

Schnittgeschwindigkeit v• c = 175 m/min → Drehzahl n = 3.500 1/min

Zahnvorschub f• z = 0,055 mm → Vor-schubgeschwindigkeit vf = 578 mm/min

Schnitttiefe a• p = 2,33 … 5 mm (an-steigend in 1/3 mm-Schritten)

Hier konnte eine Steigerung der Grenz-schnitttiefe um 2/3 erzielt werden, wie in Abbildung 10 erkennbar ist. Zudem haben die Fräsversuche gezeigt, dass die Dämp-fungsregelung robust gegen leichte Ver-änderungen der Regelverstärkung K ist.

Abbildung 7: Betriebsschwingungsspektren für den instabilen und den aktiv stabilisierten Schnitt bei ap = 3,66 mm

Abbildung 8: Schwingungsorbit im instabilen und im aktiv stabilisierten Schnitt bei ap = 3,66 mm

Abbildung 9: Vermessung der Werkstückoberfläche

Abbildung 10: Nutflanke und Nutgrund im instabilen und im aktiv stabilisierten Schnitt

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4 Zusammenfassung und Ausblick

In dem vorliegenden Beitrag wurde eine praxisorientierte Vorgehensweise zum Entwurf eines aktiven Dämpfungssystems zur Erhöhung der Prozessstabilität an ei-ner Portalfräsmaschine vorgestellt. Durch die Verwendung kommerziell erhältlicher Komponenten ist eine einfache Übertrag-barkeit auf andere Maschinen gewährleis-tet.

Die Leistungsfähigkeit des Systems konn-te in Zerspanungsversuchen nachgewie-sen werden. Im Fräsversuch waren Erhö-hungen der Grenzschnitttiefe um bis zu 66% möglich, was eine entsprechende Reduktion der Hauptzeiten - und somit auch der Fertigungskosten - insbesonde-re bei der Schruppbearbeitung bedeutet.

Aktuelle Arbeiten am iwb beschäftigen sich mit der Integration eines zweiten In-ertialaktors sowie mit der Entwicklung von Simulations-/Berechnungsmethoden zur effizienten, prozessorientierten Auslegung aktiver Dämpfungssysteme für Werkzeug-maschinen.

5 Literaturverzeichnis

[1] Weck, M.: Meßtechnische Untersuchung und Beurteilung. 5. Aufl. Düsseldorf: VDI-Verlag 1996. (Werkzeugmaschinen - Fertigungssysteme 4).

[2] Milberg, J.: Werkzeugmaschinen - Grundlagen. Berlin: Springer 1992.

[3] Altintas, Y.: Manufacturing automation. Cambridge: Cambridge Univ. Press 2000.

[4] Schmitz, T. L.; Smith, K. S.: Machining Dynamics. Boston: Springer 2009.

[5] Taylor, F. W.: On the Art of Cutting Metals. Transactions of the American So-ciety of Mechanical Engineers, New York Meeting 1907, S. 31–350.

[6] Meschede, D. (Hrsg.).: Gerthsen Physik. 22. Aufl. Berlin: Springer 2004.

[7] Holterman, J.: Vibration Control of High-Precision Machines with Active Structural Ele-ments. Dissertation Universität Twente, 2002.

[8] Kern, S.: Erhöhung der Prozessstabilität durch aktive Dämpfung von Fräs-spindeln mittels elektromagnetischer Aktoren. Aachen: Shaker 2009. (For-schungsberichte Me-chatronik & Maschinenakustik).

[9] Kalveram, M.: Analyse und Vorhersage der Prozessdynamik und Prozesssta-bilität beim Hochgeschwindigkeitsfräsen. Essen: Vulkan 2005. (Schriftenreihe des ISF 29).

[10] Nelles, O.: Vorlesungsskript an der Universität Siegen „Mess- und Regelungstechnik I“. 2009.

Cluster-Veranstaltungen

TechnikforumSimulation, Modellierung in der Produktentwicklung - Digitale Fabrikplanung, 27. September 2010 am TCW in Nördlingen

Die Möglichkeiten der Finiten Elemente Rechnung (FEM) - einer Simulations- und Berechnungsmethodik der Ingenieurma-thematik - sowie der Einsatz von CAD Tools zur Optimierung von automatisier-ten Fertigungsprozessen in einer ‚digita-len Produktion‘ - praktisch am Computer, bevor in Stein und Geräte investiert wird - Diese spannenden Zukunftsthemen standen im Mittelpunkt der überregiona-

len Fachtagung am Technologie Centrum Westbayern (TCW). Veranstaltungspart-ner waren der VDI, der Cluster Mechat-ronik & Automation e.V. sowie das Trans-fernetz TEA (Transfereinrichtungen im Großraum Augsburg).

Rund 60 Teilnehmern aus ganz Süd-deutschland besuchten das Fachtreffen mit Referaten aus Forschung und Technik,

Erfahrungsberichten, praktischen Beispie-len sowie eine Produktschau verschiede-ner Firmen im Foyer.

Praktische Anwendungsbeispiele zur Si-mulation von Produktionsanlagen, För-derbändern oder Vibrationsfördern stan-den im Mittelpunkt der Ausführungen von Dr. Georg Wünsch von der machineering GmbH mit Sitz in München.

Dr. Georg Wünsch der machineering GmbH beim Technikforum in Nördlingen

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Cluster-Workshop am 5. Oktober in GroßwallstadtMaschinenrichtlinie - Nüchterne Fakten spannend präsentiert

Seit Ende 2009 ist die neue Maschi-nenrichtlinie 2006/42/EG für alle neuen Maschinen verpflichtend. Ende dieses Jahres läuft nun endgültig die letzte Übergangspflicht für die Norm EN ISO 13849-1 „Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steue-rungen“ aus.

Das bedeutet für die Unternehmen im Klartext: Die Umstellung muss noch 2011 erfolgen und entsprechend groß war das Interesse an dem praxisorientierten Work-shop. Norbert Reuter von der APE En-gineering GmbH in Niedernberg gab den Teilnehmern in seinem Vortrag einen wert-vollen Tipp: „Jeder, der mit der Umsetzung der Maschinenrichtlinie zu tun hat, sollte

Die Teilnehmer bei praktischen Übungen mit dem Softwaretool Sistemasich durch diese auch mal durchkämpfen. Bevor Geld in Kommentare oder Erläu-terungen investiert wird, einfach den tro-ckenen Stoff mal durcharbeiten, es lohnt sich!“

Michael Gutsche, vom Gewerbeaufsicht-samt der Regierung von Unterfranken betonte: „Akzeptieren Sie die Komplexität des Themas und versuchen Sie die Ge-setze, Richtlinien und Normen im Zusam-menhang zu verstehen. Ziehen Sie auch externe Stellen hinzu und holen Sie sich bei kniffligen Problemen eine zweite Mei-nung ein.“

Nach den Vorträgen ging es in den prak-tischen Teil. Christoph Sofsky und Frank

Woortman von der Firma Wieland Elec-tric GmbH in Bamberg vermittelten an-schaulich mit vielen Praxisbeispielen den theoretischen Stoff und die Grundlagen und führten mit dem Softwaretool Sistema ganz konkrete Berechnungen zum Perfor-mance Level durch.

Die Resonanz war durchgehend positiv. Das Feedback eines Teilnehmers: „Noch nie konnte mir jemand diesen trockenen Stoff so einprägsam und spannend er-klären wie die beiden Referenten der Fir-ma Wieland Electric. Super - und großes Kompliment!“

Frank Woortmann, Wieland electric GmbH erläutert die Ermittlung des Performance Levels anhand eines praktischen Beispiels

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International

Besuch aus MarokkoDelegation aus dem Wirtschaftsministerium beim Cluster Mechatronik & Automation

Gäste aus Marokko: Delegation aus dem Wirtschaftsministerium besuchten Cluster Mechatronik & Automation. Im Mittelpunkt standen Erfahrungs-austausch sowie eine Führung beim iwb. Cluster- Regionalmanager Patrick Haberstroh stellte den Gästen aus Marokko die Arbeit des Clusters und den Wirtschaftsstandort Bayern vor.

productronica 2011Japanischer Gemeinschaftsstand auf der productronica 2011 in München

Japanischer Gemeinschaftsstand auf der productronica 2011 in München: Insge-samt sechs Firmen stellen vom 14. bis 18. November auf dieser internationalen Messe für innovative Elektronikfertigung auf einem Gemeinschaftsstand der Stadt Saitama ihr Leistungsspektrum aus. Dar-unter sind die Firmen MIKAMI und Koden-

sha, die beide bereits an der vom Cluster Mechatronik & Automation und der IHK Nürnberg für Mittelfranken initiierten De-legationsreise japanischer Geschäftsleute nach Bayern im Juni dieses Jahres teilge-nommen haben. Weitere Aussteller sind ERC, Ohmura Manufacturing und YOS-HINO DENKA KOGYO.

Ein Teil der japanischen Delegation beim Unternehmensbesuch im Juni in Bayern

„Auf der productronica ergibt sich jetzt die Möglichkeit, die angebahnten Geschäfts-kontakte weiter zu intensivieren“, so Clus-ter-Regionalmanager Rüdiger Busch. „Im Namen der japanischen Kollegen laden wir alle interessierten Messebesucher herzlich ein, den japanischen Stand in Halle B2, Stand 421/5 zu besuchen.

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Jetzt bewerbenDelegationsreise nach Japan im Januar 2012Der Cluster Mechatronik & Automation e.V. bietet in Kooperation mit der IHK Nürnberg für Mittelfranken, der JETRO und der Stadt Saitama im Rahmen ei-nes geförderten RIT –Projektes Unter-nehmern mit Interesse an einer Zusam-menarbeit mit japanischen Firmen eine ganz besondere Chance: Am 14. Janu-ar 2012 startet eine einwöchige Delega-tionsreise in die Stadt Saitama.

Auf dem Programm stehen u.a. auf für die Teilnehmer individuell organisierte Busi-ness Match-Makings, spannende Besu-che bei mehreren japanischen Unterneh-men vor Ort inkl. der seltenen Möglichkeit, einen Blick hinter die Kulissen von Honda Automobile zu werfen sowie ein gemein-samer Besuch auf eine Fachmesse in To-kio.

Das Angebot umfasst neben der Organi-sation der Match-Makings, Firmen- und Messebesuche alle Transfers vor Ort, Übernachtungen, Übersetzungen und ein interessantes Rahmenprogramm.

Interessierte können sich ab sofort für die Reise bewerben. Ein Teil der Kosten wird erstattet. Insgesamt sind sechs Plätze zu vergeben. Bewerbungen von Mitgliedern und Partnern im Cluster Mechatronik & Automation werden bevorzugt behandelt.

Business Match –Meeting mit japanischen Geschäftsleuten im Juni in Nürnberg

Kontakt

Rüdiger BuschTelefon: +49 911 3769 - 199ruediger.busch@cluster-ma.de

Delegationsreise nach Japan

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Unternehmensnachrichten

Zukunftsweisende AutomatisierungslösungHigh-Tech Gründerfonds investiert in Autoloader GmbH

Die Autoloader GmbH hat ihre Seed-Finanzierungsrunde erfolgreich abgeschlossen. Der High-Tech Gründerfonds inves-tiert zusammen mit dem Altgesellschafter Thomas Breuer / BF Consulting GmbH in das Unternehmen.

Das Startup hat ein roboterbasiertes Automatisierungs-System entwickelt, mit dem die Gepäckverladung an Flughäfen, die bislang weltweit manuell erfolgt, automatisiert wird.

Zentrales Alleinstellungsmerkmal der entwickelten Anlage ist es, den manuellen Gepäckverladeprozess automatisieren zu können. Das System ist so konzipiert, dass es im Gegensatz zu klassischen Robotersystemen in der Lage ist, Teile, deren Form, Beschaf-fenheit und Endposition nicht genau bekannt sind, präzise bearbeiten und platzieren zu können. Das Konzept stellt einen neuartigen Ansatz in der Robotertechnik dar und bietet einen revolutionären Fortschritt in der Automatisierung.

„Mit der Autoloader GmbH haben wir es geschafft, einen wichtigen Meilenstein für zukunftsweisende Lösungen bei der Automatisie-rung komplexer, industrieller Prozesse zu erreichen“, so Michael Neumaier, CTO der Autoloader GmbH. Dass sich das Unternehmen mit ihrem Vorhaben auf dem richtigen Weg befindet, zeigen erste Aufträge aus der Automobilindustrie, konkrete Interessensbekun-dungen von europäischen Flughäfen und ein Letter of Intent mit einem globalen Industriekonzern im Volumen von 2,5 Millionen Euro.

F & E in der MedizintechnikProjektförderung für Cluster-Mitglied 4plus GmbHDie modiCAS GmbH ist ein Tochterunternehmen der 4 plus GmbH – Gesellschaft der für Software- und Hardwareentwick-lung mbH. Der modiCAS//assist ist ein modulares, interaktives Roboter gestütztes Assistenzsystem für die Endoprothetik und Neurochirurgie, das aus den Modulen Planung, Navigation und Robotik besteht. Eine Innovation des Systems ist, Standard Industriekomponenten so zu verbinden, dass sie einem völlig artfremden Einsatzzweck dienen.

Die Kernkompetenz und Innovation beschreibt Dr. Wahrburg, Leiter des Forschungsteams und geistiger Vater des Systems: „Das mechatronische System beruht auf einem neuartigen Konzept, das es dem Operateur einerseits ermöglicht, den Roboterarm inter-aktiv zu führen (“hands-on-robot“). Andererseits kennt das System immer die aktuelle Position und Orientierung des chirurgischen Werkzeuges und kann es selbständig in eine vorgegebene Lage bringen. Der Roboterarm kann daher als geregelter, mit dem Navi-gationssystem verbundener Aktuator betrachtet werden, der die manuelle Instrumentenführung ersetzt.“

Die Applikation zum Setzen von Pedikelschrauben wird als Forschungsprojekt vom BMWi im Rahmen des „Zentralen Innovations-programms für den Mittelstand“ (ZIM) gefördert. Von entscheidender Bedeutung für den Erfolg einer Operation ist es, die Pedikel-schraube exakt im Wirbelkörper zu platzieren, so dass eine hohe Stabilität erzielt wird und Verletzungen des Rückenmarks ausge-schlossen werden. Dies gilt insbesondere bei neuen minimal invasiven Operationstechniken.

Veranstaltungen & Ankündigungen

Workshop am 25.11. an der IHK NürnbergMarketing und Vertrieb für Ingenieure „Gemeinsam zum Erfolg!“Jeder Mitarbeiter im Unternehmen ist gleichzeitig auch ein Repräsentant, der für das Unternehmen nach außen wirkt. In erfolgreichen Unternehmen gilt dabei der Grundsatz:

„Der Kunde steht im Mittelpunkt aller Aktivitäten!“

Haben jedoch alle Abteilungen das gleiche Verständnis vom ‚größtmöglichen Nutzen‘? Und wird dieses Verständnis im Unternehmen gelebt? Die Erfahrung zeigt: Nein, haben sie nicht. Ob Marketing, Vertrieb oder technische Abteilung - letztendlich ist das Miteinan-der und gegenseitiges Verstehen für den Verkaufserfolg und letztendlich das Wohl des Unternehmens entscheidend. Der Workshop richtet sich gleichermaßen an Ingenieure, Vertriebs- und Marketingmitarbeiter. Ziel ist es, die unterschiedlichen Denkrichtungen von Abteilungen besser zu verstehen, inhaltliche Hürden zu erkennen sowie persönliche Barrieren zu überwinden und im Spannungs-feld Konstruktion, Produktion, Marketing und Vertrieb ein gemeinsames Verständnis für die beste Lösung für das Unternehmen zu finden.

Erfahrene Trainer und erfolgreiche Geschäftsführer referieren im Rahmen des Workshops zu den Spezialgebieten und erarbeiten gemeinsam mit den Teilnehmern praktische Lösungen für den beruflichen Alltag. Organisator des Workshops ist der Cluster Mecha-tronik & Automation e.V. in Kooperation mit dem Automation Valley Nordbayern.

Kontakt:

Rüdiger BuschTelefon: +49 911 3769 - 199ruediger.busch@cluster-ma.de

Ausgabe Oktober 2011Oktober 2011 - ISSN 1618-2235

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Impressum

ISSN 1618-2235

Herausgeber:Cluster Mechatronik & Automation e.V. Beim Glaspalast 1, 86153 AugsburgTelefon: 08 21/56 97 97-0Telefax: 08 21/56 97 97-50E-Mail: info@cluster-ma.de

Vereinsreg.-NR.: VR2844Registergericht Augsburg

Redaktion & Kontakt (V.i.S.d.P.):Andreas Kohler, Cluster Mechatronik & Automation e.V. (VR2844 Augsburg),andreas.kohler@cluster-ma.de

Termin-Vorschau

Technikforum „Industrielle Bildverarbeitung V - 3D Vision und Qualitätskontrolle im • Fertigungsumfeld“ 18. Oktober 2011, NördlingenCluster Treff Automation Valley bei der Spangler Automation GmbH • 20. Oktober 2011, Dietfurt/TögingFachseminar „Automatisierungstechnik zur Steigerung von Effizienz und Qualität in • der Medizin“ 3. November 2011, ErlangenFachveranstaltung: Mechatronische Simulation in der industriellen Anwendung• 11. November 2011, GarchingJapanischer Gemeinschaftsstand auf der productronica 2011 • 14. bis 18. November 2011, MünchenCluster-Forum „Kollege Roboter“• 17. November 2011, GersthofenRFID-Demonstrations- und Anwendertag für die Automobilindustrie • 17. November 2011, MünchenCluster Workshop „Marketing und Vertrieb für Ingeneure - Gemeinsam statt einsam“ • 25. November 2011, NürnbergRegionalwettbewerb der First Lego League (FLL) • 26. November 2011, München

Spaß und Spannung für große und kleine TüftlerRegionalwettbewerb der First Lego-League am 26. No-vember 2011 an der TU München

Die FLL ist ein sportlicher Wettbewerb für Kinder und Jugendliche zwischen zehn und sechzehn Jahren. Ziel des Events ist es, durch eine faire Wettkampfatmosphäre Jugendliche für Wissenschaft und Technik zu begeistern. Jedes Team bekommt kniff-lige Aufgaben gestellt, die es mit einem selbst programmierten, vollautomatischen Roboter auf einem Spielfeld lösen muss. Die Bedingungen ähneln denen in einem realen Unternehmen: unter Zeitdruck müssen allerlei Probleme angegangen und bestmöglich gelöst werden. Je ein fachkompetenter Coach unterstützt die Teams. Das Motto des diesjährigen Wettkampfes heißt ‚Food Factor - Sichere Lebensmittel im Fokus‘. Mithilfe ihres Roboters bewältigen die Teilnehmer Aufgaben aus Teilbe-reichen wie Verunreinigung, Verarbeitung oder Transport von Lebensmitteln.

Am 26. November 2011 findet an der TU-München in Garching der Regionalwett-bewerb statt. Die besten Mannschaften aus München treten nach erfolgreicher Teilnahme an den Regionalwettbewerben anschließend bei den Semi Finals am 3. Dezember 2011 in Garching gegen die anderen Gewinnerteams aus Österreich und Südwestdeutschland an. Wer auch diese Runde meistert, muss sich beim großen Finale von Zentraleuropa behaupten.

Der Cluster Mechatronik & Automation e.V. ist Veranstalter und Organisator hat maßgeblich dazu beigetragen, den Bekanntheitsgrad der First Lego League in Bay-ern zu steigern.

„Gäste sind auch dieses Jahr wieder herzlich eigeladen, sich die FLL anzuschauen“, so Cluster- Geschäftsführer Heiko Bartschat.

Weitere Informationen unter: www.cluster-ma.de