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Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA 2004 www.ul-ma.de FN 1 U L M A Ziele Mit der Anwendung des Ultraleichtbaus wird die Funktionalität bei.

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1 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 1 U L M A Ziele Mit der Anwendung des Ultraleichtbaus wird die Funktionalität bei mobilen Arbeitsmaschinen durch Erhöhung bzw. durch Verbesserung von: Reichhöhe, Reichweite, Traglasten, Verstellgeschwindigkeit, Positionierungsgenauigkeit, dynamischer Standsicherheit und Fahrdynamik erreicht. Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen

2 BAUMA FN 2 U L M A Umsetzung dieser Ziele Die konsequente Anwendung des Form-, Stoff- und Strukturleichtbaus bei Verwendung von dünnen hochfesten Baustählen in Verbindung mit Metallschaum als Versteifungsstruktur führt zu ultraleichten Bauelementen mit hoher Systemsteifigkeit und -dämpfung. Stellvertretend für die vielfältigen Arbeitseinrichtungen wurde der Ultraleichtbau beispielhaft an drei Demonstratoren untersucht. Knickgelenkter Hohlkastenprofilausleger mit Leichtbauförderleitung Verstellkinematik mit Leichtbau-Hydraulikzylinder Schnellwechseleinrichtung mit Standardtieflöffel Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen

3 BAUMA FN 3 U L M A ProjektpartnerForschungsbegleitender Arbeitskreis Universität Paderborn Projektträger Jean Harzheim GmbH & Co. KG Gebr. Regenold GmbH & Co. KG ZARM-Technik GmbH Colcrete von Essen GmbH & Co. KG Baier-Consulting Schunk Sintermetalltechnik GmbH Ingenieurbüro Dr.-Ing. E. Güner DLR, Institut für Strukturmechanik FHT Esslingen, FB Fahrzeugtechnik Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen

4 BAUMA FN 4 U L M A Metallschäume für den Leichtbau... hohe spezifische Steifigkeit effiziente Energieabsorption erhöhtes Dämpfungsvermögen breiter Einsatztemperaturbereich gute Bearbeitbarkeit Recyklierbarkeit Nichtbrennbarkeit Fraunhofer Gesellschaft Firmenangehörige Umsatz: Mio. Euro Institute bundesweit Fraunhofer Gesellschaft Firmenangehörige Umsatz: Mio. Euro Institute bundesweit Fraunhofer-Institut IFAM Wiener Str. 12Tel BremenFax homepage: qkomplex geformte Schaumbauteile q3-dim. Sandwichmaterialien qMachbarkeitsstudien qAussteifung von Hohlbauteilen qEnergieabsorber qVibrationsdämpfung qSchalldämpfung qBrandschutz qkomplex geformte Schaumbauteile q3-dim. Sandwichmaterialien qMachbarkeitsstudien qAussteifung von Hohlbauteilen qEnergieabsorber qVibrationsdämpfung qSchalldämpfung qBrandschutz Projektpartner IFAM à Verfahrensentwicklung à Werkstoffoptimierung à Machbarkeitsstudien à Kleinserienfertigung

5 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 5 U L M A T-förmiges Bauteil Platte Schaumdichte: 0,5 g/cm³ Aluminiumschaumkerne zur Verstärkung von Kastenprofilen Schaumdichte: 0,6 g/cm³ Projektpartner IFAM

6 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 6 U L M A Herstellung von Schaumbauteilen aus Granulaten Schäumbares Vormaterial in Block- oder Plattenform Kann durch Sägen und/oder Schneiden granuliert werden. Größere Granulatmengen können elegant durch Stanzen oder industrielle Granulierverfahren hergestellt werden. Schäumen mit Granulat: gute Formfüllung durch expandierenden Schaum Verschmelzen der Granulate während der Expansion Bei großen Formvolumina und Verwendung von Granulaten mit geringer Schüttdichte kann der gleichmäßige Wärmefluss in alle Granulatpartikel problematisch sein (inhomogene Schaumstruktur) Projektpartner IFAM

7 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 7 U L M A Fertigung Fügesysteme Prozessanalyse Prozesssteuerung Prozessüberwachung Informationstechnik Wissensnetze Internet Werkstoff Werkstoffeigenschaften Stoffgesetze Konstruktion Auslegung und Gestaltung Verbindungskennwerte Berechnungskonzepte Werkstoff- und Bauteilprüfung Kennwertermittlung unter quasistatischer, schwingender und schlagartiger Lasteinleitung sowie unter Temperatur- und Medienbelastung Bauteilprüfung Schadensanalyse FEM Prozeßsimulation Beanspruchungsanalyse Personalqualifizierung Aus- und Weiterbildungsmaßnahmen im Bereich der Verbindungstechnik Arbeitsschwerpunkte am LWF Projektpartner LWF Universität Paderborn

8 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 8 U L M A Optimierung der Schaum-Klebung (ULMA) Kalibrieren Schaumplatte – Anpassung Klebstoffauftrag Profildicke D, Höhe H mm Meßstelle D unbehandelt H kalibriert D kalibriert H unbehandelt Ergebnis: Vollflächige Klebschichtanbindung Universität Paderborn Projektpartner LWF

9 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 9 U L M A Kastenträger Schaumplatte Spannsystem Lastverteilung Positionierhilfen Einkleben von Al-Schaumplatte (ULMA) Universität Paderborn Projektpartner LWF

10 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 10 U L M A Langjährige Erfahrung bei: q Ermittlung von BM-Lastkollektiven q Berechnung der Betriebsfestigkeit q Labor- und Einsatzmessungen q FE- und MKS-Simulation q Konstruktion und CAD-Techniken q Entwicklung spezieller Prüfeinrichtungen Forschungsschwerpunkte: q Kinematik und Strukturdynamik q Betriebsfestigkeit q Verschleißminderung q Antriebstechnik und Hydraulik q Asphalteinbau q Verdichtungstechnik q Steuerung und Regelung q Baurobotik q Überwachungs- und Diagnosesysteme q Baustoffrecycling Lehrstuhl für Baumaschinentechnik Kompetenz auf dem Gebiet der Baumaschinenforschung Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Lehrstuhl für Baumaschinentechnik (IFSL) Universitätsplatz 2 Tel.: 0391/ Magdeburg Fax: 0391/ BMT Projektpartner Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

11 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 11 U L M A Experimentelle Ermittlung der Endschlauch-Lastkollektive für den Verteilermast einer Autobetonpumpe Kraft Zeit Häufigkeit Kraft Ergebnisse: Endschlauch-Lastkollektive für alle maßgeblichen Verteilermaststellungen und für unterschiedliche Betonförderleistungen Lehrstuhl für Baumaschinentechnik Projektpartner Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

12 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 12 U L M A Fluiddynamische Finite- Elemente-Analysen Experimentelle Ermittlung des Betondruckverlaufs am Eingang und am Aus- gang der Förderleitung Druck Zeit Häufigkeit Kraft Lastkollektive für: -Reibungskräfte in der Rohrleitung -Kräfte infolge Strom- umlenkung Rechnerische Ermittlung der Belastungen des Verteilermastes bei der Betonförderung Lehrstuhl für Baumaschinentechnik Projektpartner Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

13 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 13 U L M A Forschungsgesellschaft für Technische Mechanik FEMCOS – Ingenieurbüro mbH Profil FEM-Analysen statische Berechnungen & Festigkeitsnachweise CAD-Konstruktion FEM-Software CAD-FEM-Kopplung Materialdaten-Management 10 Beschäftigte Kontakt Herrenkrugstraße Magdeburg Deutschland Tel: Fax: Finite-Elemente-Berechnungen Projektpartner FEMCOS

14 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 14 U L M A Projektpartner FEMCOS Ziel: Optimierung des Stabilitätsverhalten der Kästen (gleiches Stabilitätsverhalten für dünnere Bleche durch Beulsteifen aus Metallschaum bei gleichzeitiger signifikanter Massereduzierung). Kastenträger wurden gemäß Auslegung gefertigt und experimentell untersucht (Bestätigung der berechneten Ergebnisse). Stabilitätsverhalten dünnwandiger Kastenträger

15 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 15 U L M A Projektpartner FEMCOS Ableitung von FE-Modellen aus CAD-Daten und Untersuchung der relevanten Lastfälle. Schnellwechsler und Adapterrahmen wurden von einander getrennt analysiert. Festigkeitsuntersuchungen an einem Schnellwechsler (Lehnhoff) Ziel: Aufzeigen von Möglichkeiten zur Optimierung des Bauteils hinsichtlich Gewichtseinsparung.

16 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 16 U L M A Concrete placing at its best... Betonpumpen Stationäre Betonverteilermaste Mörtelmaschinen Tunnelmaschinen Industriepumpen und - Anlagen Consulting und Datentechnik Telebelt ® Hochdruckreiniger Putzmeister Gruppe 2003 Firmenangehörige 2018 Umsatz: Mio Gesellschaften in 11 Ländern Putzmeister Gruppe 2003 Firmenangehörige 2018 Umsatz: Mio Gesellschaften in 11 Ländern PUTZMEISTER AG Max-Eyth-Str. 10Tel AichtalFax homepage: qAnbieter von Maschinen und Dienstleistungen qGlobale PM-PräsenzMotto: Kompetenz in Ihrer Nähe qModulare Produktstruktur, Variantenmanagement qKommissionsbezogene Produktion qEigenfertigung von Stahlbauteilen aus hochfestem Feinkornbaustahl qAnbieter von Maschinen und Dienstleistungen qGlobale PM-PräsenzMotto: Kompetenz in Ihrer Nähe qModulare Produktstruktur, Variantenmanagement qKommissionsbezogene Produktion qEigenfertigung von Stahlbauteilen aus hochfestem Feinkornbaustahl Projektpartner Putzmeister

17 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 17 U L M A Projektpartner Putzmeister Neukonstruktion eines knickgelenkten Hohlkastenprofilauslegers (Armpaket) mit modernsten Konstruktionsmitteln und Werkstoffen

18 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 18 U L M A Projektpartner Putzmeister Aluschaum Kleber Feinkorn- baustahl Messungen Werkstoff- und Fügetechnik Ultraleichte Bauteile Berechnungen Hohlkastenprofil Gelenk Hydraulikzylinder Förderleitung Kupplung Endschlauch

19 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 19 U L M A Entwicklung von Hydraulikzylindern in Leichtbau- und Ultraleichtbauweise Vom 3D-CAD-Modell zum Endprodukt Anwendung numerischer Berechnungsmethoden zur Gewichtsoptimierung Produkte für unterschiedlichste Anwendungsbereiche (Bsp. Bauwesen, Marinetechnik) Projektpartner Lingk & Sturzebecher Leichtbau

20 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 20 U L M A Entwicklung einer Leichtbau-Förderleitung für Betonverteilermaste Herkömmliche Bauweise (Stahlrohr) Gew. ca. 44 kg / je 3 m Leichtbauweise (CFK-Rohr mit Zugankern) Gew. ca. 18 kg / je 3 m Leichtbauweise (CFK-Rohr ohne Zuganker) Gew. ca. 15 kg / je 3 m Projektpartner Lingk & Sturzebecher Leichtbau

21 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 21 U L M A Beton-Förderleitung in Leichtbauweise 3D-CAD-Modell Numerische Simulation Prototyp Prototyp nach erfolgreich absolviertem Berstversuch (p = 253 bar) Projektpartner Lingk & Sturzebecher Leichtbau

22 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 22 U L M A Lehmatic-Schnellwechselsystem für Hydraulikbagger Starre und hydraulisch angetriebene Grabgefäße Schaufeln für Radlader Zahn- und Verschleissteilsysteme Lehnhoff Hartstahl GmbH & Co. Rungsstr D Baden-Baden Tel +49 (07223)966-0 Fax +49(07223) q120 Mitarbeiter q6000 m 2 Produktionsfläche qKunden in Baumaschinenindustrie, Tiefbau, Steinbruch und Gewinnung, Abbruch und Recycling qProduktion mit CAD/CAM - Technologie und Produktdatenmanagement qVernetzte CNC/DNC- gesteuerte Fertigungsmaschinen q120 Mitarbeiter q6000 m 2 Produktionsfläche qKunden in Baumaschinenindustrie, Tiefbau, Steinbruch und Gewinnung, Abbruch und Recycling qProduktion mit CAD/CAM - Technologie und Produktdatenmanagement qVernetzte CNC/DNC- gesteuerte Fertigungsmaschinen Projektpartner Lehnhoff

23 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 23 U L M A Projektpartner Lehnhoff Schnellwechsler mit Standardtieflöffel

24 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen BAUMA FN 24 U L M A Projektpartner Lehnhoff Bauteilberechnung Schnellwechsler


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