Der optimale Werkstoff für ein Maschinenbett in Zerspanungsmaschinen: Diese Kriterien sind entscheidend

Die Wahl des richtigen Werkstoffes für ein Maschinenbett war schon immer ein komplexes Thema. Im Laufe der Zeit ist zudem die Bandbreite der Werkstoffe größer geworden. Häufig wird dabei auf die Dämpfungseigenschaften des Materials geblickt. Andere Faktoren sollten bei der Wahl allerdings eine viel größere Rolle spielen. Wir zeigen Ihnen, was den passenden Bettwerkstoff ausmacht.

• Der Markt und damit die Auswahl ist deutlich größer geworden
• Im Prinzip lässt sich mit jedem Werkstoff eine leistungsfähige Maschine herstellen
• Eine Vielzahl von Faktoren entscheidet über die Wahl des richtigen Bettwerkstoffs

Am Anfang jedes Entwicklungsprozesses stehen Ingenieure meist vor der gleichen Herausforderung: Für die Hauptstrukturen eines neuen Produktes, einer neuen Maschine, müssen die Werkstoffe gefunden werden, die am besten geeignet sind. Das betrifft auch den Bettwerkstoff für Zerspanungsmaschinen.

Die Schwierigkeit liegt vor allem in der Fülle der Möglichkeiten. War die Wahl bis vor einigen Jahrzehnten noch eindeutig, ist der Markt für Bettwerkstoffe über die Zeit hinweg größer geworden. Denn neben Grauguss und Hartgestein kommen mittlerweile High Performance Beton, Mineralguss und Schweißstrukturen gefüllt mit Beton oder Mineralguss hinzu.

Die Auswahl ist groß und die Entscheidung nicht leicht

Bei bewegten Bauteilen fällt die Wahl noch leicht. Schließlich entscheiden aufgrund der hohen Komplexität in den meisten Fällen die Stückzahl, die Bauteilgröße und das Wunschgewicht darüber, ob Schweiß- oder Graugussstrukturen zum Einsatz kommen. Besonders bei Maschinenbetten ist die Auswahl hingegen groß und die Entscheidung nicht trivial. Diese Werkstoffe kommen dabei regelmäßig zum Einsatz.

• Grauguss
• Schweißteil
• Mineralguss
• Beton (UHPC)
• Hartgestein
• Schweißteil gefüllt mit Mineralguss

Neben den Dämpfungseigenschaften spielen weitere wichtigere Kriterien eine Rolle, die zur Gesamtperformance der neuen Maschine beitragen. Um die richtigen Entscheidung zu treffen, ist es hilfreich, diese Fragen im Hinblick auf das zu entwickelnde Produkt zu beantworten:

• Wie hoch ist die Komplexität des Bauteils?
• Können dünne Strukturen zum Einsatz kommen?
• Wie groß ist die Anzahl und Abhängigkeit der Genauigkeitsflächen?
• Um welche Bauteilgröße handelt es sich?
• Welche Stückzahlen sollen erreicht werden?
• Welche Verfügbarkeit muss gewährleistet sein?
• Ist im laufenden Betrieb eine Temperierung erforderlich?
• Welche Anfälligkeiten auf äußere Einflüsse müssen einkalkuliert werden?
• Wie groß ist die zu erwartende Variantenvielfalt?
• Wie hoch ist das verfügbare Budget für Formkosten?

So ermitteln Sie den passenden Bettwerkstoff für Zerspanungsmaschinen

In der folgenden Übersicht sehen Sie die verschiedenen Werkstoffe mit ihren Vor- und Nachteilen. Mit dieser Matrix und den Antworten auf die oben gestellten Fragen, ergibt sich eine Empfehlung für den richtigen Bettwerkstoff.

Genauigkeit, Thermostabilität, Antriebsperformance oder auch die Montagezeit werden maßgeblich von der Beschaffenheit des Maschinenbettes beeinflusst. Hierbei ist besonders auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen ruhenden und bewegten Massen und deren Schwerpunktlage zu achten. Aus unserer langjährigen Erfahrung heraus im Bereich der Konstruktion, FEM-Berechnung und der Maschinenanalyse können wir sicher behaupten, dass der Bettwerkstoff hingegen selbst einen deutlich untergeordneten Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der Maschine hat. Denn der Einfluss der Materialdämpfung hat nur einen sehr kleinen Anteil am gesamten dynamischen Verhalten der Zerspanungsmaschine. Die Leistungsgrenze der Maschine bleibt somit von der Wahl des Bettwerkstoffes nahezu unberührt. Denn zum Großteil wirken deutlich höhere Frequenzbereiche leistungsbegrenzend, welche vom Maschinenbett selbst abgekoppelt sind. Die Materialdämpfung der Werkstoffe selbst wird bei anderen Kriterien interessant. Gerade hinsichtlich der Akustik werden die Eigenschaften der unterschiedlichen Bettwerkstoffe spürbar.

Am Ende steht und fällt der Erfolg des Produktes mit der Auswahl des richtigen Werkstoffes und einer werkstoffgerechten Konstruktion. Wird dieser Prozess beherrscht, kann das Maschinenbett seiner zentralen Rolle als Basis einer Maschine gerecht werden.

Sie haben Fragen zu Bettwerkstoffen und ihren Vor- und Nachteilen? Sprechen Sie uns an! Wir beraten Sie gerne bei der richtigen Werkstoffwahl für Ihr neues Produkt.