Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA 2004 FN 1 U L M A Ziele Mit der Anwendung des...

Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen

BAUMA 2004 www.ul-ma.de FN 1

U L M A

Ziele

Mit der Anwendung des Ultraleichtbaus wird die Funktionalität bei mobilen Arbeitsmaschinen durch Erhöhung bzw. durch Verbesserung von:

• Reichhöhe, • Reichweite, • Traglasten, • Verstellgeschwindigkeit, • Positionierungsgenauigkeit, • dynamischer Standsicherheit und • Fahrdynamik

erreicht.




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Umsetzung dieser Ziele

Die konsequente Anwendung des Form-, Stoff- und Strukturleichtbaus bei Verwendung von dünnen hochfesten Baustählen in Verbindung mit Metallschaum als Versteifungsstruktur führt zu ultraleichten Bauelementen mit hoher Systemsteifigkeit und -dämpfung.

Stellvertretend für die vielfältigen Arbeitseinrichtungen wurde der Ultraleichtbau beispielhaft an drei Demonstratoren untersucht.

Knickgelenkter Hohlkastenprofilausleger mit Leichtbauförderleitung

Verstellkinematik mit Leichtbau-Hydraulikzylinder

Schnellwechseleinrichtung mit Standardtieflöffel




U L M A

Projektpartner Forschungsbegleitender Arbeitskreis

Fraunhofer InstitutFertigungstechnikM aterialforschung

Universität Paderborn

Projektträger

Jean Harzheim GmbH & Co. KG

Gebr. Regenold GmbH & Co. KG

ZARM-Technik GmbH

Colcrete von Essen GmbH & Co. KG

Baier-Consulting Schunk

Sintermetalltechnik GmbH

Ingenieurbüro Dr.-Ing. E. Güner

DLR, Institut für Strukturmechanik

FHT Esslingen, FB Fahrzeugtechnik




U L M A

Metallschäume für den Leichtbau...

hohe spezifische Steifigkeit effiziente Energieabsorption erhöhtes Dämpfungsvermögen breiter Einsatztemperaturbereich gute Bearbeitbarkeit Recyklierbarkeit Nichtbrennbarkeit

Fraunhofer GesellschaftFirmenangehörige 11000Umsatz: Mio. Euro 90056 Institute bundesweit

Fraunhofer GesellschaftFirmenangehörige 11000Umsatz: Mio. Euro 90056 Institute bundesweit

Fraunhofer-Institut IFAMWiener Str. 12 Tel +49 421 2246 - 028359 Bremen Fax +49 421 2246 - 300homepage: http://www.fhg.ifam.de

komplex geformte Schaumbauteile

3-dim. Sandwichmaterialien

Machbarkeitsstudien

Aussteifung von Hohlbauteilen

Energieabsorber

Vibrationsdämpfung

Schalldämpfung

Brandschutz

komplex geformte Schaumbauteile

3-dim. Sandwichmaterialien

Machbarkeitsstudien

Aussteifung von Hohlbauteilen

Energieabsorber

Vibrationsdämpfung

Schalldämpfung

Brandschutz

Projektpartner IFAM

Verfahrensentwicklung

Werkstoffoptimierung

Machbarkeitsstudien

Kleinserienfertigung




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T-förmiges Bauteil Platte

Schaumdichte: 0,5 g/cm³

Aluminiumschaumkerne zur Verstärkung von Kastenprofilen

Schaumdichte: 0,6 g/cm³


Projektpartner IFAM



U L M A

Herstellung von Schaumbauteilen aus Granulaten

Schäumbares Vormaterial in Block- oder Plattenform Kann durch Sägen und/oder Schneiden granuliert werden.

Größere Granulatmengen können elegant durch Stanzen oder industrielle Granulierverfahren hergestellt werden.Schäumen mit Granulat:

• gute Formfüllung durch expandierenden Schaum• „Verschmelzen“ der Granulate während der Expansion• Bei großen Formvolumina und Verwendung von Granulaten mit geringer Schüttdichte kann der gleichmäßige Wärmefluss in alle Granulatpartikel problematisch sein (inhomogene Schaumstruktur)


Projektpartner IFAM



U L M A

Fertigung• Fügesysteme• Prozessanalyse• Prozesssteuerung• Prozessüberwachung

Informationstechnik• Wissensnetze• Internet

Werkstoff• Werkstoffeigenschaften• Stoffgesetze

Konstruktion• Auslegung und Gestaltung• Verbindungskennwerte• Berechnungskonzepte

Werkstoff- und Bauteilprüfung• Kennwertermittlung unter quasistatischer, schwingender und schlagartiger

Lasteinleitung sowie unter Temperatur- und Medienbelastung

• Bauteilprüfung• Schadensanalyse

FEM• Prozeßsimulation• Beanspruchungsanalyse

Personalqualifizierung• Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen im Bereich der Verbindungstechnik

Arbeitsschwerpunkte am LWF

Projektpartner LWFUniversität Paderborn



U L M A

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Optimierung der Schaum-Klebung (ULMA)Kalibrieren Schaumplatte – Anpassung Klebstoffauftrag

Pro

fildi

cke

D,

Höh

e H

mm

Meßstelle

Dunbehandelt

Hkalibriert

Dkalibriert

Hunbehandelt

Ergebnis:Vollflächige Klebschichtanbindung

1 2 3 4 5 6 7 8


Projektpartner LWF



U L M A

Kastenträger

Schaumplatte

Spannsystem

Lastverteilung

Positionierhilfen

40 mm

Einkleben von Al-Schaumplatte(ULMA)


Projektpartner LWF



U L M A

Langjährige Erfahrung bei:

Ermittlung von BM-Lastkollektiven

Berechnung der Betriebsfestigkeit

Labor- und Einsatzmessungen

FE- und MKS-Simulation

Konstruktion und CAD-Techniken

Entwicklung spezieller Prüfeinrichtungen

Forschungsschwerpunkte:

Kinematik und Strukturdynamik

Betriebsfestigkeit

Verschleißminderung

Antriebstechnik und Hydraulik

Asphalteinbau

Verdichtungstechnik

Steuerung und Regelung

Baurobotik

Überwachungs- und Diagnosesysteme

Baustoffrecycling

Lehrstuhl für Baumaschinentechnik

Kompetenz auf dem Gebiet der Baumaschinenforschung

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Lehrstuhl für Baumaschinentechnik (IFSL) Universitätsplatz 2 Tel.: 0391/67-18 710 39106 Magdeburg Fax: 0391/67-18 074

www.ifsl.mb.uni-magdeburg.de\~bmasch e-mail: [email protected]

BMT

Projektpartner Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg



U L M A

Experimentelle Ermittlung der Endschlauch-Lastkollektivefür den Verteilermast einer Autobetonpumpe

Kraft

Zeit

Häufigkeit

Kraft

Ergebnisse:

Endschlauch-Lastkollektive für alle maßgeblichen Verteilermaststellungen und für unterschiedliche Betonförderleistungen





U L M A

Fluiddynamische Finite-Elemente-Analysen

Experimentelle Ermittlung des Betondruckverlaufs

am Eingang und am Aus-gang der Förderleitung

Druck

Zeit

Häufigkeit

Kraft

Lastkollektive für:

- Reibungskräfte in derRohrleitung

- Kräfte infolge Strom-umlenkung

Rechnerische Ermittlung der Belastungen des Verteilermastes bei der Betonförderung





U L M A

Forschungsgesellschaft für Technische Mechanik FEMCOS – Ingenieurbüro mbH

Profil

• FEM-Analysen• statische Berechnungen & Festigkeitsnachweise• CAD-Konstruktion• FEM-Software• CAD-FEM-Kopplung• Materialdaten-Management• 10 Beschäftigte

Kontakt

Herrenkrugstraße 939114 MagdeburgDeutschland

Tel: +49 391 811 04 18Fax: +49 391 811 04 23E-Mail: [email protected]

Finite-Elemente-Berechnungen

www.femcos.de

Projektpartner FEMCOS



U L M A


Ziel: Optimierung des Stabilitätsverhalten der Kästen(gleiches Stabilitätsverhalten für dünnere Bleche durch Beulsteifen aus Metallschaum bei gleichzeitiger signifikanter Massereduzierung).

Kastenträger wurden gemäß Auslegung gefertigt und experimentell untersucht (Bestätigung der berechneten Ergebnisse).

Stabilitätsverhalten dünnwandiger Kastenträger



U L M A


Ableitung von FE-Modellen aus CAD-Daten und Untersuchung der relevanten Lastfälle.

Schnellwechsler und Adapterrahmen wurden von einander getrennt analysiert.

Festigkeitsuntersuchungen an einem Schnellwechsler (Lehnhoff)

Ziel:Aufzeigen von Möglichkeiten zur Optimierung des Bauteils hinsichtlich Gewichtseinsparung.



U L M A

Concrete placing at its best ...

Betonpumpen Stationäre Betonverteilermaste Mörtelmaschinen Tunnelmaschinen Industriepumpen und - Anlagen Consulting und Datentechnik Telebelt®

Hochdruckreiniger

Putzmeister Gruppe 2003Firmenangehörige 2018Umsatz: Mio. € 42517 Gesellschaften in 11 Ländern

Putzmeister Gruppe 2003Firmenangehörige 2018Umsatz: Mio. € 42517 Gesellschaften in 11 Ländern

PUTZMEISTER AGMax-Eyth-Str. 10 Tel +49 7127 599 - 072631 Aichtal Fax +49 7127 599 - 520homepage: http://www.pmw.de

Anbieter von Maschinen und Dienstleistungen

Globale PM-Präsenz Motto: „Kompetenz in Ihrer Nähe“

Modulare Produktstruktur, Variantenmanagement

Kommissionsbezogene Produktion

Eigenfertigung von Stahlbauteilen aus hochfestem Feinkornbaustahl

Anbieter von Maschinen und Dienstleistungen

Globale PM-Präsenz Motto: „Kompetenz in Ihrer Nähe“

Modulare Produktstruktur, Variantenmanagement

Kommissionsbezogene Produktion

Eigenfertigung von Stahlbauteilen aus hochfestem Feinkornbaustahl

Projektpartner Putzmeister



U L M A


Neukonstruktion eines knickgelenkten Hohlkastenprofilauslegers (Armpaket) mit modernsten Konstruktionsmitteln

und Werkstoffen



U L M A


Aluschaum

Kleber

Feinkorn-baustahl

Messungen

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Zeit, s-3000

0

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6000

En

dsc

hla

uch

kraf

t, N

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22 24 26 28 30

-3000

0

3000

6000

Beschleunigung der Mastspitze Endschlauchkraft

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22 24 26 28 30

Bes

chle

un

igu

ng

, m/s

²

-3000

0

3000

6000

Werkstoff- und Fügetechnik

Ultraleichte Bauteile

Berechnungen

• Hohlkastenprofil• Gelenk• Hydraulikzylinder• Förderleitung• Kupplung• Endschlauch



U L M A

Entwicklung von Hydraulikzylindern in Leichtbau- und Ultraleichtbauweise

Vom 3D-CAD-Modell zum Endprodukt

Anwendung numerischer Berechnungsmethoden zur Gewichtsoptimierung

Produkte für unterschiedlichsteAnwendungsbereiche(Bsp. Bauwesen, Marinetechnik)

Projektpartner Lingk & Sturzebecher Leichtbau



U L M A

Entwicklung einer Leichtbau-Förderleitung für Betonverteilermaste

Herkömmliche Bauweise(Stahlrohr) Gew. ca. 44 kg / je 3 m

Leichtbauweise (CFK-Rohr mit Zugankern) Gew. ca. 18 kg / je 3 m

Leichtbauweise (CFK-Rohr ohne Zuganker) Gew. ca. 15 kg / je 3 m




U L M A

Beton-Förderleitung in Leichtbauweise

3D-CAD-Modell Numerische Simulation

Prototyp Prototyp nach erfolgreich absolviertem Berstversuch (p = 253 bar)




U L M A

Lehmatic-Schnellwechselsystem für Hydraulikbagger Starre und hydraulisch angetriebene Grabgefäße Schaufeln für Radlader Zahn- und Verschleissteilsysteme

Lehnhoff Hartstahl GmbH & Co. Rungsstr.10-14 D-76534 Baden-BadenTel +49 (07223)966-0 Fax +49(07223)966-109 E-mail [email protected]

120 Mitarbeiter

6000 m2 Produktionsfläche

Kunden in Baumaschinenindustrie, Tiefbau, Steinbruch und Gewinnung, Abbruch und Recycling

Produktion mit CAD/CAM -Technologie und Produktdatenmanagement

Vernetzte CNC/DNC- gesteuerte Fertigungsmaschinen

120 Mitarbeiter

6000 m2 Produktionsfläche

Kunden in Baumaschinenindustrie, Tiefbau, Steinbruch und Gewinnung, Abbruch und Recycling

Produktion mit CAD/CAM -Technologie und Produktdatenmanagement

Vernetzte CNC/DNC- gesteuerte Fertigungsmaschinen

Projektpartner Lehnhoff



U L M A


Schnellwechsler mit Standardtieflöffel



U L M A


Gesamtgewicht

Gewicht Gehäuse

Gewicht Aufhängung

Abmessungen [mm]

Schnellwechsler

1100 x 1000 x 2501100 x 1000 x 250

308 kg400 kg

872 kg1150 kg

1180 kg1550 kg

HS 80 LeichtHS 80

Gesamtgewicht

Gewicht Gehäuse

Gewicht Aufhängung

Abmessungen [mm]

Schnellwechsler

1100 x 1000 x 2501100 x 1000 x 250

308 kg400 kg

872 kg1150 kg

1180 kg1550 kg

HS 80 LeichtHS 80

Bauteilberechnung Schnellwechsler

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