Forschungsprojekt

Klimazelle

Zielbranchen

Maschinenbau

Problemstellung

Die Ermittlung der bei verschiedenen Betriebszuständen und schwankenden Umgebungseinflüssen auftretenden thermisch bedingten Verlagerungen zwischen Werkzeug und Werkstück ist aufgrund steigender Genauigkeitsanforderungen im modernen Werkzeugmaschinenbau eine notwendige Voraussetzung zur Entwicklung thermisch toleranter Werkzeugmaschinen. Dabei ist die Kenntnis der Einflüsse verschiedener thermischer Randbedingungen, insbesondere auch der Umgebungstemperatur, auf das Genauigkeitsverhalten und die Langzeitstabilität der Maschine notwendig. Mit einer umfangreichen experimentellen Ausstattung und langjähriger Erfahrung besitzt das Fraunhofer IWU eine hervorragende Basis für experimentelle Untersuchungen und kann so die Grundlagen für eine exakte Modellierung thermischer Effekte schaffen.

Lösung

Mit einer Klimazelle ist es möglich, sowohl den Einfluss innerer Wärmequellen einer Maschine bei konstanten Umgebungstemperaturen als auch das determinierte thermische Verhalten von Maschinen bei sich systematisch ändernden Umgebungstemperaturen zu bestimmen. Unter Berücksichtigung der thermisch bedingten Verformungen und Verlagerungen der Maschine einschließlich der thermischen Wechselwirkung zur Umgebung werden verbesserte konstruktive und kompensatorische Maßnahmen und Methoden zu deren Minimierung abgeleitet.

Mit der Klimazelle und unserer messtechnischen Ausstattung lassen sich folgende Ziele umsetzen:

  • Ermittlung des thermischen Verhaltens unter konstanten Umgebungsbedingungen
  • Analyse des thermischen Verhaltens bei Umgebungstemperaturänderung
  • Korrektur von Abweichungen mithilfe steuerungsintegrierter Methoden
  • Ableitung konstruktiver und werkstoffspezifischer Maßnahmen aus der Kenntnis des thermischen Verhaltens

Technische Daten

  • Außenmaße: 10,7 m x 7,5 m x 5,0 m
  • Raumtemperierung:
  • Luft-/Bodentemperatur: 10 °C bis 40 °C
  • min. Toleranzbereich: +/- 0,15 K
  • Luftaustausch pro Stunde: 20 000 m³
  • Luftströmung nach Auslass: < 0,2 m/s
  • Luftfeuchteregelung:
  • Regelbereich: 10 % bis 90 %
  • min. Toleranzbereich: +/- 3,0 %
  • Bodenplatte:
  • Aufstellfläche: 8,15 m x 5,10 m
  • in zwei Ebenen unabhängig temperierbar
  • Fundamentblock (temperiert):
  • Länge, Breite, Höhe: 8,1 m x 5,1 m x 1,0 m
  • max. Maschinenmasse: 20 t