Für eine zukunftsorientierte Forschung in Richtung roboterbasierte Automatisierung und Nachhaltigkeit der Wasserstrahltechnologie haben die Fakultät für Maschinenbau und die Professur Produktionssysteme und -prozesse der Technischen Universität Chemnitz in eine STM PremiumCut 1020 Wasserstrahl-Schneidanlage und eine besonders energiesparende Servohochdruckpumpe BFT Servotron investiert. Die neue Maschine, die am 27. April 2022 im Versuchsfeld in Betrieb genommen wurde, hat einen 3D-Schwenkkopf, der Schneidwinkelkorrekturen und eine hochgenaue 5-Achs-Bearbeitung für komplexe 3D-Konturen ermöglicht. Die Bahnprogrammierung ist intuitiv handhabbar und kann direkt aus den Zeichnungsdaten abgeleitet werden. Ein Positionierlaser unterstützt den Bediener dabei, das zu bearbeitende Bauteil richtig im Arbeitsraum einzulegen. Außerdem verfügt die Anlage über eine integrierte Kollisions- und Prozessüberwachung. „Dadurch wird der Bearbeitungsprozess sicherer und stabiler“, erklärt Konstantin Sauer, Leiter der Querschnittarbeitsgruppe Wasserabrasivstrahlbearbeitung an der Professur. Ein weiteres Plus sei die einfache Programmierung durch die integrierte CAM-Software.
„Die Anlage ist für unsere Professur und die Fakultät eine entscheidende Investition“, sagt Prof. Dr. Martin Dix, Leiter der Professur Produktionssysteme und -prozesse, und ergänzt: „Die Studierenden unserer technischen Studiengänge können an der Anlage sehr gut erste Erfahrungen in der NC-Programmierung sammeln und selbstständig Teile fertigen – das ist immer ein sehr motivierender Schritt in der Ausbildung zum Fertigungsingenieur, wenn man erstmalig den Weg von der Idee bis zum fertigen Produkt selbst durchführen kann. Hinsichtlich Forschung ist die Anlage für uns die Hardware, um neue Technologien in der Zusammenarbeit von Mensch und Maschine zu entwickeln und anwendungsnah zu testen.“ Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen nutzen die flexible Wasserstrahltechnologie, wobei die Effizienz der Produktion durch die Bedienfreundlichkeit und die damit verbundene digitale Assistenz bestimmt wird, weiß Dix. „Hier konnten wir mit der Augmented-Reality-Bauteilposition schon eine Brancheninnovation hervorbringen und es werden noch viele folgen“, so der Professor.
Die nächsten geplanten Forschungsprojekte zielen auf die Abrasivmittel- und Wasseraufbereitung für eine zukunftsorientierte Kreislaufwirtschaft ab. Die langfristige Vision ist der Aufbau eines nachhaltigen, kollaborierenden Wasserstrahlzentrums mit IIoT-Anbindung, neuartigen Schneidköpfen zur Ultrapräzisionsbearbeitung, Bedienerassistenzsystemen und erweiterter smarter Prozessüberwachung. Potentielle Kooperationspartner sind u. a. die STM Waterjet Germany GmbH und die BFT GmbH.
Hintergrund: Forschung und Transfer zum Wasserstrahlschneiden an der TU Chemnitz
Ein Wasserabrasivstrahl trennt annähernd alle Materialien mit hoher Präzision, Ökonomie und Ökologie, ohne dabei den Werkstoff im geringsten Maße thermisch zu beeinflussen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Professur Produktionssysteme und -prozesse der Technischen Universität Chemnitz (Leitung: Prof. Dr. Martin Dix) haben das große Potenzial der Wasserstrahltechnik beispielsweise bei der Bearbeitung von dicken Faserverbundwerkstoffen, Hochleistungslegierungen und sehr harten technischen Keramiken schon lange erkannt. Sie erforschen das Wasserstrahlschneiden bereits seit 1987 und haben seitdem national und international beachtet großes Knowhow aufgebaut. Die Forscherinnen und Forscher haben mit führenden Unternehmen der Branche verschiedenste Projekte bearbeitet und die Schneidleistung des Wasserstrahls über die Jahre so weit verbessert, dass dieses Verfahren inzwischen dem Laserstrahl bei vielen Anwendungen Konkurrenz macht. 2019 hat ein Team der Professur sogar erstmalig den Suspensionsstrahl mit einer Leistungssteigerung von über 300 Prozent gegenüber dem konventionellen Wasserabrasivstrahl auf eine Werkzeugmaschine gebracht und mit dieser Maschinenentwicklung den Schritt in die Selbständigkeit gewagt. Die Expertinnen und Experten haben erfolgreich ein „Spin-Off“, die Novajet GmbH, gegründet und sich als Maschinenbau-Unternehmen mit Lohnfertigung und den dazugehörigen Dienstleistungen am Markt etabliert.
Weitere Informationen erteilt Konstantin Sauer, Telefon 0371 531- 32900, E-Mail konstantin.sauer@mb.tu-chemnitz.de.
(Autorin: Katja Klöden)
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