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Wirtschaftlicher senkerodieren.


Von der Forschung in die Praxis – unter diesem Motto wird an der Hochschule ­Karlsruhe – Technik und Wirtschaft das Senkerodieren untersucht. Von der Zusammenarbeit ­zwischen Mitsubishi Electric und der Hochschule profitieren beide Seiten.

Wirtschaftlicher senkerodieren.

Hochschule Karlsruhe – IMP-IFP

 

Von der Forschung in die Praxis – unter diesem Motto wird an der Hochschule ­Karlsruhe – Technik und Wirtschaft das Senkerodieren untersucht. Von der Zusammenarbeit ­zwischen Mitsubishi Electric und der Hochschule profitieren beide Seiten.



Industrie und Hochschule, Japan und Deutschland, Konzern und Mittelstand – diese scheinbaren Gegensätze vereinen sich wie von selbst in der Abteilung für Fertigungstechnik und Produktion (IFP) des Institute of Materials and Processes (IMP) an der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft. Dort laufen viele Fertigungsverfahren zusammen, wobei die Schwerpunkte unter anderem auf der Zerspanung, auf energieeffizienten Prozessen, auf dem Ultraschallschwingläppen und auf der Funkenerosion liegen. Besonders zu kleinen und mittelständischen Unternehmen (KMU) unterhält das IMP einen engen Kontakt. „Der Werkzeug- und Formenbau, ein klassischer Anwender der Funkenerosion, ist sehr mittelständisch geprägt und wir hatten schon immer das Ohr sehr nah an den Problemen der KMUs“, so Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Haas. Seit der Gründung des IMP im Jahr 2009 wurden im Bereich der Fertigung und Produktion unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Rüdiger Haas etwa 27 Forschungs- und Entwicklungsprojekte durchgeführt. Auf seine Initiative hin wurde 2016 zudem die Abteilung für Wissens- und Technologietransfer gegründet (WTT), die sich darum kümmert, Wissen aus der Hochschule noch schneller in die Praxis zu überführen.

 

Erste Schritte
Spielerisch erste Schritte – die Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik lehrt unter anderem auch die Interaktion mit Robotern.

 

Auch zurzeit sind fast ein Dutzend Forschungsbälle im Spiel. Einer dieser Forschungsbälle ist der Technologietransfer auf dem Gebiet des Funkenerodierens, bei dem sowohl Mitsubishi Electric als auch das IMP aus der bestehenden Partnerschaft profitieren. Schon seit 2009 ist Mitsubishi Electric Europe ein Förderer der Forschungsaktivitäten des IMP. Begonnen hat damals die Partnerschaft basierend auf einem Forschungsprojekt im Rahmen der Drahterosion. Damals ging es darum, ein Drahterodiersystem um zwei weitere Achsen, also von fünf auf sieben Achsen, zu erweitern. Mitsubishi Electric stellte seinerzeit ein Standard-Drahterodiersystem Modell FA20S zur Verfügung, welches zum Einsatz in diesem Projekt entsprechend modifiziert wurde. Auch an diesem Projekt waren mehrere Mittelständler beteiligt. „Wir kennen einfach die Bedürfnisse und Forderungen der KMUs und bauen Brücken zu diesen Anwendern. Gerade im süddeutschen Raum sind wir bestens vernetzt“.

 

Resultat des Drahterodierprojektes ist u. a., dass heute alle Drahterodiersysteme von Mitsubishi Electric mit einer Steuerungskonfiguration ausgestattet sind, welche den Einsatz von acht Achsen ermöglicht. Seit dem ersten Projekt ist die Zusammenarbeit weiter gewachsen. „Wir vertrauen einander und profitieren von dem gegenseitigen Erfahrungsaustausch“, beschreibt Prof. Haas das Verhältnis zwischen Hochschule und ­Mitsubishi Electric. Vom Austausch von Theorie und Praxis zwischen IMP und Mitsubishi Electric profitieren beide Partnerschaften hinsichtlich der Maschinentechnologie einerseits und den Anforderungen an die Funkenerosion aus Sicht der Anwender andererseits. Weiterhin fördert Mitsubishi ­Electric die Forschung im Bereich der ­Funkenerosion an der Hochschule Karlsruhe im Rahmen eines zweckgebundenen Stipendiums. Dies ermöglicht es Studierenden, sich im Bereich der Funkenerosion zu spezialisieren und während des Studiums zu finanzieren. Für ­Mitsubishi Electric stellen eben diese Studierenden potentielle, zukünftige Mitarbeiter mit spezifischen Fachkenntnissen im Bereich der Funken­erosion dar.

 

Ergänzende Zusammenarbeit beim Senkerodieren

 

Im Augenblick steht das Senkerodieren im Fokus. Bereits vor einigen Jahren hatte die Hochschule die Senk-Erodiermaschine EA8PV Advance von Mitsubishi Electric erworben. Gegenstand der derzeitigen Untersuchungen ist die Performance der Senkerosionsanlage beim Einsatz von Graphit als Elektrodenmaterial. „Um die ­Möglichkeiten hinsichtlich einer Steigerung der Bearbeitungsperformance zu untersuchen, besteht ein reger Kontakt zwischen dem Institut und Mitsubishi Electric“, erklärt Matthias Risto, M. Sc., der sich am IMP mit den funkenerosiven Fertigungsverfahren beschäftigt. „Bei den funkenerosiven Fertigungsverfahren müssen i. d. R. eine Vielzahl an Einstellparametern berücksichtigt werden. Diese stehen in Wechselwirkung miteinander und können aufgrund ihres teilweise gegenläufigen Einflusses auf die Zielgrößen kaum separat untersucht werden, woraus sich eine hohe Komplexität des Fertigungsverfahrens ergibt. Insbesondere bei der Senkerosion kann die Bearbeitungsperformance aufgrund der variablen Elektrodengeometrie stark variieren.“, so Matthias Risto.

 

Forschung für Neuentwicklungen im Bereich der Robotik
Forschung für Neuentwicklungen im Bereich der Robotik: Mechatronik macht Produkte intelligent und einfach.

 

Trotz der Komplexität: Wenn das Aspektverhältnis zu groß ist, schlägt die Stunde der ­Funkenerosion. „Wenn ich mit konventionellen ­Fertigungsverfahren (z. B. Zerspanung) bzgl. der Aspektverhältnisse oder der mechanischen ­Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstoffes (z. B. Härte oder Zähigkeit) an die Grenzen stoße, komme ich um die unkonventionellen Fertigungsverfahren wie der Funkenerosion nicht herum.“, ist Risto überzeugt. Seine Faszination für die Erodiertechnik wurde durch die Zusammenarbeit mit Mitsubishi Electric noch verstärkt. „Durch die Kooperation erhalte ich einen tiefen Einblick in die Arbeitsweise und Möglichkeiten der Senkerodiermaschine von Mitsubishi Electric. Neuste Erkenntnisse in der Funkenerosion können mit Hilfe der Unterstützung durch die Technologen von Mitsubishi Electric, sowohl aus Ratingen als auch aus Nagoya, implementiert und auf ihre Realisierbarkeit im Produktionsumfeld hin auf der vorhandenen Maschine untersucht werden.“, so Matthias Risto.

 

Bei den Untersuchungen hat Herr Risto den Anwender immer im Hinterkopf, obwohl ihm durchaus bewusst ist, dass den herkömmlichen Praktiker die technischen Details nicht interessieren. „Aber für den Anwender macht es sich bezahlt, wenn er aufgrund unserer Arbeit am Ende schneller erodiert, den Kantenverschleiß minimiert oder weniger Elektrodenmaterial benötigt“, ist Risto überzeugt. Die Erfahrungen sollen im Rahmen einer geplanten bilateralen Kooperation in die Weiterentwicklung und Evaluierung eines neuen Maschinensystems für das Senkerodieren einfließen.

 

Fazit und Ausblick

 

Die Maschine wird aber nicht nur zu Forschungszwecken eingesetzt, sondern es werden auf ihr Bauteile im Rahmen von Fakultätsaufträgen für Projektarbeiten, Abschlussarbeiten oder Drittmittelprojekte hergestellt – etwa Wellenadapter für Projektarbeiten oder Formkerne für die Innenstruktur von Spritzgussformen. Aber auch das „Formula Student“-Team High Speed ­Karlsruhe darf seine Bauteile darauf fertigen. Beim größten studentischen Projekt der Hochschule bauen 40–50 Teammitglieder im Rahmen des Konstruktionswettbewerbs „Formula Student“ ihren eigenen Rennwagen. Hierbei kommen teilweise auch die Erodiermaschinen von Mitsubishi Electric zum Einsatz. Beispielsweise bei der Fertigung der Achsschenkel und der Schwerter für die Stabilisatoren des Fahrwerks. Von der ­Mitsubishi-Electric-Maschine ist Matthias Risto immer noch begeistert. Dabei gibt er zu, dass dies auch damit zusammenhängt, dass er die Maschine sehr gut kennt. Dennoch möchte er die vielen Optionen, die die EA8PV Advance ­bietet, nicht missen.

 

Lagebesprechnung
Lagebesprechung an der Mitsubishi-Electric-Maschine.

 

Wünsche gibt es dennoch, so würde Risto gerade im Hinblick auf derzeitige Ansätze wie Industrie 4.0 und Smart Factory gerne zeigen, dass die Funkenerosion bereits sehr weit mit der Umsetzung ist. So ist der Automatisierungsgrad schon sehr hoch, da Elektroden automatisch gefertigt und in der Senkerodiermaschine auch automatisch bereitgestellt werden können. Was ­lediglich fehlt, ist ein Handling-­System, welches die unterschiedlichen Prozessschritte in einer Fertigungszelle vereint. „In so einer Fertigungszelle könnten wir unseren Studierenden unter optimalen Bedingungen zeigen, wie die gesamte Prozesskette mit Hilfe von Handling-Systemen in der Industrie automatisiert funktioniert. Das würde perfekt in unser gläsernes Labor passen“, so ­Matthias Risto abschließend.

 

www.hs-karlsruhe.de




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