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maschine+werkzeug 10/2019

Mit Beton gegen Schwingungen

Maschinenelemente

Die Heinrich Georg Maschinenfabrik hat für ihre Walzenschleifmaschine ein Bettkonzept entwickelt und mit Hilfe von UHPC umgesetzt. Die Koordination übernahm Durcrete aus Limburg.

Die Walzenschleifmaschine Ultragrind SG 2 von Georg. Bild: Georg

Die Walzenschleifmaschine Ultragrind SG 2 von Georg. Bild: Georg

Bei Bandanlagen zum Walzen von Stahl und Aluminium ist nicht nur Geschwindigkeit, sondern auch Präzision gefragt. So müssen Hersteller von Aluminiumfolien nicht nur eine einheitliche Dicke garantieren, sondern auch eine optisch perfekte Oberfläche. Dafür müssen die verwendeten Walzen regelmäßig im Mikrometer-Bereich genau nachgeschliffen werden. Für diesen Zweck hat die Heinrich Georg Maschinenfabrik aus Kreuztal bei Siegen die Serie Ultragrind SG entwickelt. Mit dieser Präzisionswerkzeugmaschine lassen sich Walzen bis zu 5 Meter Länge und einem Gewicht von bis zu 5 Tonnen automatisch bearbeiten, prüfen und vermessen.

Bett aus UHCP

Um eine einfache und schnelle Montage beim Kunden zu realisieren, wurde eine Einbettausführung aus Ultra High Performance Concrete (UHPC) gewählt. Dieser Werkstoff aus zementgebundenem Mineralguss hat sich mittlerweile seit über 10 Jahren im Markt bewährt. Neben den günstigen Kosten bietet der Hochleistungsbeton Vorteile sowohl bei der Schwingungsdämpfung wie auch beim thermischen Verhalten von Werkzeugmaschinen und ersetzt konventionelle Stoffe wie Grauguss oder Stahlschweißkonstruktionen. Mit dem innovativen High-Tech-Material konnten dem modernen Maschinenbau ganz neue Impulse verliehen werden. Es wird sowohl bei Werkzeugmaschinen, vermehrt aber auch bei Prüfständen und Automatisationslösungen eingesetzt. Bei der Schleifmaschine von Georg ist durch das eigensteife, 32 Tonnen schwere und 9 Meter lange Maschinenbett beim Kunden kein separates Fundament unter der Ultragrind SG erforderlich, die Maschine wird direkt auf die Bodenplatte aufgestellt. Um eine optimale Dämpfung und Schwingungsisolation zu erzielen, wird das Maschinenbett auf 40 Elastomerplatten mit exakt berechneter und definierter Steifigkeit aufgesetzt. »Der Entwurf einer eigensteifen Konstruktion mit einer Aufstellung auf Elastomerpads wurde intensiv im Hause diskutiert. Schlussendlich wurden unsere technischen Erwartungen übertroffen und die Vorteile für unsere Kunden durch die bewährte Georg-Technologie sind enorm«, erklärt Dr.-Ing. Wieland H. Klein, CTO bei Heinrich Georg.

Der Rohkörper des Maschinenbetts für die Ultragrind von Georg.Bild: Sudholt-Wasemann, Durcrete

Der Rohkörper des Maschinenbetts für die Ultragrind von Georg.Bild: Sudholt-Wasemann, Durcrete

Aufgrund des Gewichtes des massiven Bettes ist eine zugfeste Schraubverbindung zum Untergrund nicht erforderlich. An der später unten liegenden Eingießseite des Bettes wurden 40 Auflagerflächen mittels einer Lehre auf eine Genauigkeit von 1 Millimeter abgeformt. An der Unterseite des Maschinenbettes sind deshalb keine Stahlplatten erforderlich, auch eine Fräsbearbeitung und somit ein Drehen des Bettes beim Präzisionsbearbeiter erübrigt sich.

Der Rohkörper mit abgeformter Unterseite wird gedreht. Bild: Sudholt-Wasemann

Der Rohkörper mit abgeformter Unterseite wird gedreht. Bild: Sudholt-Wasemann

Die beauftragten zwei Maschinenbetten wurde bei der Sudholt-Wasemann GmbH in Herzebrock-Clarholz gegossen. Der Spezialist für selbstverdichtenden, hochfesten Sonderbeton auf Basis des Bindemittels Nanodur produziert mit 35 Mitarbeitern mehr als 1.300 Maschinenbetten und -gestelle pro Jahr, vorrangig für den europäischen Markt. Da sowohl die Kapazität der Mischanlage als auch die offene Zeit der Mischungen begrenzt ist, wurde mittels einer eigens entwickelten Rezeptur das Ansteifen verzögert, so dass immer ein Betonieren ›frisch in frisch‹ der 14 Kubikmeter UHPC gewährleistet war. »32 Tonnen bewegen wir nicht jeden Tag, da muss von der kontinuierlichen Bindemittellieferung bis zum Einsatz der erforderlichen Autokräne vieles termingenau koordiniert werden«, beschreibt Heinrich Wasemann, Betriebsleiter, Sudholt-Wasemann GmbH.

Null Toleranz

Durch eine streng geregelte Vorgehensweise beim Entformen wird eine rissefreie Aushärtung des Maschinenbettes sichergestellt. Durch ein anschließend zwei Tage langes Tempern mit Temperaturen von bis zu 80 Grad Celsius wird die Erhärtungsreaktion des Spezialzements beendet und es werden weitere Verformungen aus der chemischen Reaktion ausgeschlossen. Sudholt-Wasemann vergießt nicht nur den Spezialbeton, sondern liefert einen kompletten Rohkörper. Der komplexe Formenbau inklusive Gefälleausbildungen und Rundungen wird im Haus erledigt. So wird später der Kühlschmierstoff präzise über die Oberseite des Bettes und eingegossene Abflussleitungen abgeführt. Die Fertigung aller Einbauteile sowie die Nasslackierung mit Feinstrukturlack erfolgten ebenfalls bei Sudholt-Wasemann. Eine Qualitätskontrolle mit entsprechendem Messequipment im Hundertstel-Millimeter-Bereich sichert die versprochenen Eigenschaften ab. Die integrierten Flach- und V-Bahnen aus hochwertigem Spezialstahl sind mittels rückseitiger angeschweißter Bewehrung in den Beton eingegossen und unverrückbar verankert.

Die Bearbeitung des Maschinenbetts für die Ultragrind von Georg. Bild: Maschinenservice Ger

Die Bearbeitung des Maschinenbetts für die Ultragrind von Georg. Bild: Maschinenservice Ger

Die Bearbeitung der Gleitführungen erfolgte bei MSG Maschinenservice Gera. Der Präzisionsbearbeiter kann Teile bis zu 16 Meter Länge fräsen und bis zu 14 Meter schleifen. Hier musste das Unternehmen, eine Geradheit und Ebenheit der V-Führungsbahn von 0,02 Millimeter über 7 Meter Länge gewährleisten. Wegen der hydrodynamischen Führung durfte MSG aber nicht schleifen, sondern musste die Geradheit mittels Fräsen erreichen. Deshalb war ein spezielles und sehr gleichmäßiges Fräsbild gefordert, damit das Öl sich in den Rillen und Taschen verhaken kann und die Führungen gleichmäßig aufschwimmen. Da nicht alle Anforderungen in einer Zeichnung übermittelt werden können, fand schon vor Auftragserteilung ein gemeinsames Gespräch von MSG mit den Fertigungsspezialisten der Heinrich Georg Maschinenfabrik statt, bei denen die Frässtrategie und das technisch machbare Limit festgelegt wurde. Nach der Bearbeitung fand eine kundenseitige Abnahme im Werk von MSG statt, bei denen mit zwei unterschiedlichen Messmethoden wie Fluchtlinienprüfer und Laser-Interferometer die Einhaltung der geforderten Werte bestätigt wurde. »Derartige Anforderungen kann man nur erfüllen, wenn man den Endkunden und seine Bedürfnisse seit vielen Jahren kennt und vertrauensvoll und offen zusammenarbeitet«, betont Andreas Pinkepank, Geschäftsführer bei MSG Gera.

Hier findet die Endabnahme des Maschinenbetts statt. Bild: Durcrete

Hier findet die Endabnahme des Maschinenbetts statt. Bild: Durcrete

Zwischen Auftragserteilung und Auslieferung des ersten Bettes lagen lediglich gute 3 Monate, wobei der Rohkörper 9 Wochen und die Zerspanung 6 Wochen benötigte. Koordiniert wurden die Leistungen von Durcrete. Das in Limburg an der Lahn ansässige Ingenieurbüro ist auf alles rund um UHPC im Maschinenbau spezialisiert. Die Durcrete hat eine tiefgehende Expertise in der Konstruktion und Berechnung von massiven Maschinenbauteilen und vertreibt fertig lackierte und präzisionsbearbeitete Maschinenbetten.

www.durcrete.de

Unternehmensinformation

Durcrete GmbH

Am Renngraben 7
DE 65549 Limburg
Tel.: 06431-5840-376
Fax: -377

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