Hier klicken!

Select Page

Carbon-Verbundwerkstoff für Leichtbau entwickelt

Carbon-Verbundwerkstoff für Leichtbau entwickelt

Der ThinKing November 2018 geht an Hänchen 

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg prämiert eine Innovation der Herbert Hänchen GmbH & Co. KG mit ihrem ThinKing im November 2018. Mit diesem Label gibt die Leichtbau BW GmbH monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg eine Plattform.

Für die Herstellung von Leichtbau-Stangen und -Rohren hat die Herbert Hänchen GmbH & Co. KG extra drei Technologien entwickelt, die im Carbon-Verbundwerkstoff H-CFK zusammenfließen. Speziell für den Maschinenbau können mit H-CFK Bauteile hergestellt werden, die sich durch eine besonders glatte Oberfläche (Rautiefe 1) und sehr feine Toleranzen (ISO 7) auszeichnen. Das prädestiniert das Material geradezu für die Anwendung in Hydraulikzylindern: Hier ist eine glatte Oberfläche gefragt, damit die Dichtungen im Innern gut laufen und nicht abreiben – und die engen Toleranzen sorgen dafür, dass der Kolben nicht zu viel Spiel hat und nicht kippen kann. Durch das geringere Gewicht sind auch deutlich schnellere Beschleunigungen möglich und der Energieverbrauch sinkt im Beispiel des Hydraulikzylinders im Betrieb um satte 50 Prozent.

Für das Material H-CFK waren laut Klaus Wagner, Bereichsleiter Forschung und Innovation bei Hänchen, drei neue Technologien für die Auslegung des Bauteils, die Verbindung von Materialien und die Behandlung der Oberfläche notwendig: Zum einen Bestand die Herausforderung darin, runde Bauteile herzustellen, die auch in drei Dimensionen hochbelastbar sind. „Dafür haben wir Berechnungsmodelle erforscht und ein geeignetes Produktionsverfahren entwickelt“, sagt Wagner. Nun könne man je nach gewünschter Bauteilfestigkeit und Biegesteifigkeit die Lage, Anzahl und Art der Carbonfasern definieren.

Versiegelte Oberfläche schützt vor Verschleiß

Zweitens musste eine hochfeste Verbindung zwischen CFK und Metall realisiert werden, beispielsweise für den Kopf des Zylinders. „Für die Krafteinleitung in das Carbon-Bauteil wird ein Metallstück in einem eigens entwickelten Verfahren bei der Produktion der Stange mit eingebunden. Damit können wir viel höhere Belastungen realisieren als es etwa mit Klebeverbindungen möglich ist“, erklärt Wagner. Drittens sollte die Oberfläche außerdem möglichst resistent gegenüber Verschleiß sein. „CFK ist für eine mechanische Feinbearbeitung nur bedingt geeignet. Daher wird bei der Produktion von H-CFK eine harte, dichte und verschleißfeste Oberfläche eingebracht, die den Carbon-Grundkörper versiegelt“, führt Wagner aus.

Bei Hänchen werden die Leichtbau-Stangen und Rohre aus Carbon in Wickeltechnik, dem sogenannten Filament-Winding-Verfahren, hergestellt. Daraus entstehen Produkte wie zum Beispiel Schubstangen in Werkzeugmaschine oder Koppelstange in Prüfständen. „Das Einsparungspotential hängt von der Anwendung ab. Vor allem im Maschinenbau können mit Composite-Konzepten wirkliche Erfolge erzielt werden, sofern nicht nur ein etwa Stahlbauteil mit CFK ersetzt wird, sondern indem das Gesamtsystem betrachtet wird“, sagt Wagner.

Die Leichtbau-Stangen und -Rohre zeichnen sich durch eine besonders glatte Oberfläche (Rautiefe 1) und sehr feine Toleranzen (ISO 7) aus.

Anwendungsfall: Siloreinigung geht

Für einen Kunden hat Hänchen 6,8 Meter lange Handlingsstangen hergestellt, die aus zwei Teilen besteht. Diese kommen bei der Reinigung von Silos zum Einsatz, in denen Pulver für die Nahrungsmittelindustrie getrocknet werden. Problem hier: An den Innenwänden der Silos bleiben Pulverrückstände kleben, welche die Arbeiter mit Besen abkehren müssen. „Hier macht es dann einen gewichtigen Unterschied, ob man eine sechs Meter lange Stange aus Stahl oder leichtem Carbon bewegen muss. Unsere Leichtbauvariante wiegt insgesamt nur 1,5 Kilogramm“, sagt Klaus Wagner. Daher ist die Stange auch in der Handhabung „leichter“ zu handeln, denn die Hebelkräfte verringern sich durch das niedrigere Gewicht im Vergleich zu Stangen aus anderen Materialien wie Stahl. Am vorderen Ende der Handlingstange ist ein Adapter aus Aluminium eingebracht, mit dem je nach Kundenanforderung verschiedene Endstücke angebracht werden können, beispielsweise ein Besen oder ein Haken.

Außerdem spielte auch das Thema Oberfläche eine wichtige Rolle: Klassischerweise wurden bei der Reinigung Holzstangen verwendet, die jedoch leicht brechen und schwierig zu reinigen sind. „Die CFK-Stangen verfügen im Gegensatz dazu über eine versiegelte Oberfläche, wodurch sie für die Verwendung im Nahrungsmittelbereich geeignet sind. Außerdem sind sie auch gegen viele Chemikalien beständig“, sagt Wagner.

Quelle: Leichtbau BW GmbH, Bilder: Herbert Hänchen GmbH & Co. KG 

Veröffentlicht von

ANZEIGE


Bevorstehende Veranstaltungen

Nov
27
Di
2018
ganztägig sps ipc Drives Messe Nürnberg @ Messegelände Nürnberg
sps ipc Drives Messe Nürnberg @ Messegelände Nürnberg
Nov 27 – Nov 29 ganztägig
sps ipc Drives Messe Nürnberg @ Messegelände Nürnberg
Die SPS IPC Drives bietet einen kompletten Marktüberblick und zeigt alle Komponenten bis hin zu kompletten Systemen und integrierten Automatisierungslösungen. Die Anbieter elektrischer Automatisierungstechnik zeigen dabei Produkte und Dienstleistungen aus folgenden Bereichen: Steuerungstechnik IPCs Elektrische[...]
Dez
5
Mi
2018
ganztägig Hydraulik Basiskurs ABB Technike... @ ABB Technikerschule
Hydraulik Basiskurs ABB Technike... @ ABB Technikerschule
Dez 5 – Dez 7 ganztägig
Hydraulik Basiskurs ABB Technikerschule Baden, Schweiz @ ABB Technikerschule
Die ABB Technikerschule bietet im zweiten Halbjahr 2018 einen Basiskurs Hydraulik an.Der dreitägige Kurs wird jeweils einmal Ende August, September, Oktober und Dezember angeboten.     Die Kursziele: Die für das Verstehen der Hydraulik notwendigen[...]
Dez
7
Fr
2018
ganztägig Hydraulik Basiskurs ABB Technike... @ ABB Technikerschule
Hydraulik Basiskurs ABB Technike... @ ABB Technikerschule
Dez 7 – Dez 9 ganztägig
Hydraulik Basiskurs ABB Technikerschule Baden, Schweiz @ ABB Technikerschule
Die ABB Technikerschule bietet im zweiten Halbjahr 2018 einen Basiskurs Hydraulik an.Der dreitägige Kurs wird jeweils einmal Ende August, September, Oktober und Dezember angeboten.     Die Kursziele: Die für das Verstehen der Hydraulik notwendigen[...]

ANZEIGE


ANZEIGE


Aktuelle Ausgabe

Translate »
 

Cookies helfen uns bei der Bereitstellung unserer Dienste. Durch die Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies setzen. Mehr erfahren Mehr erfahren

Die Cookie-Einstellungen auf dieser Website sind auf "Cookies zulassen" eingestellt, um das beste Surferlebnis zu ermöglichen. Wenn du diese Website ohne Änderung der Cookie-Einstellungen verwendest oder auf "Akzeptieren" klickst, erklärst du sich damit einverstanden.

Schließen