MiniMill – Hochpräzise Kompaktfräsmaschine für den Werkzeug- und Formenbau

Ultrapräzises Fräsen auf nur einem Quadratmeter Stellfläche

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Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT stellt vom 21. bis 25. April 2008 auf der Hannover Messe 2008 am Gemeinschaftsstand des IVAM e.V. (Fachverband für Mikrotechnik) ein aktuelles Highlight seiner Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten aus. In Halle 6, Stand F16, führt das Fraunhofer IPT eine kompakte, hochdynamische und ultrapräzise Fräsmaschine vor, die bei einer Aufstellfläche von nur einem Quadratmeter über lineare Direktantriebe in allen Maschinenachsen verfügt. Die Grundlage für die hohe Präzision der MiniMill ist eine optimierte Konstruktion aus Standardkomponenten. Mit der neuen Maschine lassen Werkstück mit Genauigkeiten im einstelligen Mikrometerbereich bearbeiten.

MiniMill – High-Speed-Cutting im Kompaktformat

Die Miniaturisierung von Produkten nimmt in der Konsumgüterindustrie, der Produktionstechnik, der Medizin und vielen weiteren Märkten stetig zu. Charakteristisch für diese Produkte sind oft filigrane Strukturen auf komplexen Oberflächen mit hoher Präzision der geometrischen Elemente. Unverhältnismäßig groß sind jedoch die Abmessungen der eingesetzten Hochpräzisionsmaschinen gegenüber den geplanten Bauteilen. Meist fehlt die erforderliche Achsdynamik, um auch beim Einsatz filigranster Fräswerkzeuge mit 300 µm Durchmesser und weniger die benötigte Bahngeschwindigkeit bei der mehrachsigen Fräsbearbeitung aufrecht zu erhalten.

Das Fraunhofer IPT entwickelte eine kompakte Maschine für Ultrapräzisionsdrehbearbeitung sowie das Schleifen und Fräsen. Mit der Fräsmaschine MiniMill lassen sich Bauteile von 100 x 100 x 50 mm³ bei einer Positioniergenauigkeit des Fräsers unter 3 µm herstellen. Die hohe Präzision wird durch die Verwendung von Hochpräzisionswalzführungen in Kombination mit entkoppelten linearen Direktantrieben und hochauflösenden Endcodern erzielt.

Durch die Entkopplung der Antriebseinflüsse der Maschine kann im Vergleich zu konventionellen Direktantrieben ein bis zu fünfmal höherer Achsruck und damit eine extrem hohe Achsdynamik erzielt werden. Hier wird das Sekundarteil der Linearmotoren nicht starr mit der Maschinenstruktur verbunden, sondern auf einem zusätzlichen Schlitten gelagert. Dieser wird über ein speziell abgestimmtes Dämpfungssystem an das Maschinenbett angekoppelt.

Das Maschinenbett besteht aus Granit und erzielt in Kombination mit wassergekühlten Antrieben eine hohe thermische Stabilität der MiniMill-Maschine. Zusätzlich zu seinem sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6,5 µm/K besitzt es auch besonders gute Dämpfungseigenschaften.

Das Forschungsprojekt (Förderkennzeichen: 13868N) wurde im Programm zur Förderung der „Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die AiF finanziert.

Anmerkungen:
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