Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen

Präsentation zum Thema: "Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen"—  Präsentation transkript:

1 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen
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.

2 Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen
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

3 Forschungsbegleitender
Ultra Leichtbau bei Mobilen Arbeitsmaschinen Projektpartner Forschungsbegleitender Arbeitskreis 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 Universität Paderborn Projektträger

4 Metallschäume für den Leichtbau...
Projektpartner IFAM Metallschäume für den Leichtbau... Fraunhofer Gesellschaft Firmenangehörige 11000 Umsatz: Mio. Euro 56 Institute bundesweit komplex geformte Schaumbauteile 3-dim. Sandwichmaterialien Machbarkeitsstudien Aussteifung von Hohlbauteilen Energieabsorber Vibrationsdämpfung Schalldämpfung Brandschutz hohe spezifische Steifigkeit effiziente Energieabsorption erhöhtes Dämpfungsvermögen breiter Einsatztemperaturbereich gute Bearbeitbarkeit Recyklierbarkeit Nichtbrennbarkeit Verfahrensentwicklung Werkstoffoptimierung Machbarkeitsstudien Kleinserienfertigung Fraunhofer-Institut IFAM Wiener Str. 12 Tel 28359 Bremen Fax homepage:

5 Aluminiumschaumkerne zur Verstärkung von Kastenprofilen
Projektpartner IFAM T-förmiges Bauteil Platte Aluminiumschaumkerne zur Verstärkung von Kastenprofilen Schaumdichte: 0,5 g/cm³ Schaumdichte: 0,6 g/cm³

6 Herstellung von Schaumbauteilen aus Granulaten
Projektpartner IFAM 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)

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

8 Vollflächige Klebschichtanbindung
Projektpartner LWF Universität Paderborn Optimierung der Schaum-Klebung (ULMA) Kalibrieren Schaumplatte – Anpassung Klebstoffauftrag mm Hunbehandelt Profildicke D, Höhe H Dunbehandelt Hkalibriert Dkalibriert Meßstelle Ergebnis: Vollflächige Klebschichtanbindung

9 Einkleben von Al-Schaumplatte (ULMA) Projektpartner LWF Spannsystem
Universität Paderborn Einkleben von Al-Schaumplatte (ULMA) Spannsystem Lastverteilung Positionierhilfen Schaumplatte Kastenträger

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

11 Projektpartner Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Lehrstuhl für Baumaschinentechnik Experimentelle Ermittlung der Endschlauch-Lastkollektive für den Verteilermast einer Autobetonpumpe Ergebnisse: Endschlauch-Lastkollektive für alle maßgeblichen Verteilermaststellungen und für unterschiedliche Betonförderleistungen Häufigkeit Kraft Kraft Zeit

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

13 Projektpartner FEMCOS
Forschungsgesellschaft für Technische Mechanik FEMCOS – Ingenieurbüro mbH Profil FEM-Analysen statische Berechnungen & Festigkeitsnachweise CAD-Konstruktion FEM-Software CAD-FEM-Kopplung Materialdaten-Management 10 Beschäftigte Finite-Elemente-Berechnungen Kontakt Herrenkrugstraße 9 39114 Magdeburg Deutschland Tel: Fax:

14 Projektpartner FEMCOS
Stabilitätsverhalten dünnwandiger Kastenträger 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).

15 Projektpartner FEMCOS
Festigkeitsuntersuchungen an einem Schnellwechsler (Lehnhoff) Ziel: Aufzeigen von Möglichkeiten zur Optimierung des Bauteils hinsichtlich Gewichtseinsparung. Ableitung von FE-Modellen aus CAD-Daten und Untersuchung der relevanten Lastfälle. Schnellwechsler und Adapterrahmen wurden von einander getrennt analysiert.

16 Concrete placing at its best ...
Projektpartner Putzmeister Concrete placing at its best ... Putzmeister Gruppe 2003 Firmenangehörige 2018 Umsatz: Mio. € 17 Gesellschaften in 11 Ländern Anbieter von Maschinen und Dienstleistungen Globale PM-Präsenz Motto: „Kompetenz in Ihrer Nähe“ Modulare Produktstruktur, Variantenmanagement Kommissionsbezogene Produktion Eigenfertigung von Stahlbauteilen aus hochfestem Feinkornbaustahl Betonpumpen Stationäre Betonverteilermaste Mörtelmaschinen Tunnelmaschinen Industriepumpen und - Anlagen Consulting und Datentechnik Telebelt® Hochdruckreiniger PUTZMEISTER AG Max-Eyth-Str. 10 Tel 72631 Aichtal Fax homepage:

17 Projektpartner Putzmeister
Neukonstruktion eines knickgelenkten Hohlkastenprofilauslegers (Armpaket) mit modernsten Konstruktionsmitteln und Werkstoffen

18 Projektpartner Putzmeister
Berechnungen Werkstoff- und Fügetechnik Aluschaum Kleber Feinkorn- baustahl Messungen Ultraleichte Bauteile Hohlkastenprofil Gelenk Hydraulikzylinder Förderleitung Kupplung Endschlauch

19 Projektpartner Lingk & Sturzebecher Leichtbau
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)

20 Projektpartner Lingk & Sturzebecher Leichtbau
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

21 Projektpartner Lingk & Sturzebecher Leichtbau
Beton-Förderleitung in Leichtbauweise 3D-CAD-Modell Numerische Simulation Prototyp Prototyp nach erfolgreich absolviertem Berstversuch (p = 253 bar)

22 Projektpartner Lehnhoff
120 Mitarbeiter 6000 m2 Produktionsfläche Kunden in Baumaschinenindustrie, Tiefbau, Steinbruch und Gewinnung, Abbruch und Recycling Produktion mit CAD/CAM -Technologie und Produktdatenmanagement Vernetzte CNC/DNC- gesteuerte Fertigungsmaschinen 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)

23 Projektpartner Lehnhoff
Schnellwechsler mit Standardtieflöffel

24 Projektpartner Lehnhoff
Bauteilberechnung Schnellwechsler