Forschungsgruppe

Holz- und Verbundwerkstoffbearbeitung

Aktuelle Forschungsprojekte in der Abteilung Holz- und Verbundwerkstoffbearbeitung

Forschungsprojekte Holz- und Verbundwerkstoffbearbeitung

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Musterwerkstück (c) IfW
Musterwerkstück
Effizienzsteigerung der Späneerfassung bei der spanenden Bearbeitung von Verbund- und Holzwerkstoffen sowie Kunststoffen

Mit durchschnittlich 45 % hat die Absauganlage den mit Abstand größten Bedarf an elektrischer Energie in einem holzverarbeitenden Betrieb. In der Vergangenheit stand primär die Steigerung der Erfassungsraten im Vordergrund, um die gesetzlichen Grenzwerte einzuhalten.Heute rückt die Energieeffizienz in der Produktion immer weiter in den Vordergrund.

Das grundlegende Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens besteht in der deutlichen Senkung des Energiebedarfs der Absaugsysteme an Maschinen zur Holzbearbeitung wie auch zur Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen und Kunststoffen. Zur Steigerung der Energieeffizienz bei Absauganlagen werden zwei Wege eingeschlagen:

  • selbstregelnde dezentrale Absauganlage
  • werkzeugnahen Spanerfassungseinrichtung

Für eine energieeffiziente Staub- und Späneerfassung an spanenden Werkzeugmaschinen sollen beide Lösungsansätze verbunden werden.

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde ein Musterprozess nzw. Musterwerkstück zur Beurteilung von Erfassungsgraden für CNC-Bearbeitungszentren entwickelt. Untersuchungen mit dem Musterwerkstück zeigen, dass der Erfassungsgrad außer von der Luftgeschwindigkeit innerhalb der Haube auch von der Größenverteilungen der Späne- und Staubfraktionen abhängt.

Gefördert durch: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)
im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) 
aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)
im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) 
aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

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Strömungssimulation (c) IfW
Strömungssimulation
Lärmarme Kreissägeblätter in der Holz- und Holzwerkstoffbearbeitung

Lärm gehört nach wie vor zu den häufigsten Gesundheitsgefährdungen in der Holzbearbeitungsindustrie. Der Geräuschpegel von Kreissägen liegt nahezu immer an oder über den zulässigen Lärmgrenzwerten. Die bisher verfolgten Strategien zur Reduzierung der Schallemission verändern das akustische Verhalten eines Kreissägeblattes jedoch nicht wesentlich, denn sie bekämpfen eher die Folgen und weniger den Entstehungsmechanismus des Schalls bei rotierenden Kreissägeblättern.

Untersuchungen am IfW haben gezeigt, dass heutige Kreissägeblätter einen überdimensionierten Spanraum aufweisen, damit während der Zerspanung in jedem Fall ein sicherer Spanabtransport gewährleistet ist. Im Rahmen der Forschungsarbeiten sollen konstruktive Änderungen an der Stammblatt- und Zahnformgeometrie untersucht werden, die z.B. durch Reduzierung und Optimierung der Spanräume, weniger Luftturbulenzen verursachen. Im Fokus steht dabei die Erforschung des Einflusses verschiedener Geometrieparameter wie bspw. Zahnrückenlänge, Zahnform oder Spanraumradius auf das akustische Verhalten eines Kreissägeblattes. Ziel ist es, durch geeignete Maßnahmen in der Gestaltung der Kreissägeblätter, das Strömungsverhalten im Hinblick auf eine Reduzierung der Schallemissionen zu beeinflussen, ohne dabei die Zerspanfähigkeiten des Kreissägeblattes essentiell zu beinträchtigen. Das Vorhaben stützt sich dabei auf experimentelle Zerspanuntersuchungen, akustische Messanalysen sowie aeroakustische Simulationen.

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

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Trennende Schutzeinrichtung (c) IfW
Trennende Schutzeinrichtung
Steigerung der Arbeitssicherheit an stationären Holzbearbeitungsmaschinen durch Maschinenumhausungen aus Kunststoffen und Faserverbundwerkstoffen

Der Trend nach Komplettbearbeitung durch Verfahrensintegration bedingt eine zunehmende Nachfrage nach weiteren Zusatzaggregaten auf Holzbearbeitungsmaschinen. Durch diese Forderungen müssen aber die Maschinenkapselungen an den Bearbeitungszentren immer größer dimensioniert werden, um die Vielzahl von Aggregaten unterbringen zu können. Des Weiteren führen diese Aggregate zwangsläufig zu einer Zunahme der zu bewegenden Massen. Um diesem Trend entgegen zu wirken, wird der Einsatz von Leichtbaumaterialien für die Maschinenkapselung interessant, wobei aber diese Materialien in der aktuellen Norm EN 848-3 für die Rückhaltefähigkeit nicht berücksichtigt sind.

Das Ziel des Forschungsprojekts ist es geeignete Leichtbauwerkstoffe zu finden, die sich zur Anwendung als trennende Schutzeinrichtungen als Alternative zu bestehenden Lösungen, welche meist aus Stahlblech gefertigt sind, eignen. Dazu sollen die sicherheitstechnischen Eigenschaften (u.a. Rückhaltefähigkeit) dieser gewichtsreduzierten Materialien ermittelt werden. Zusätzlich wird auch eine Verbesserung des akustischen Verhaltens durch das neue Material angestrebt, da die Maschinekapselung die markanten Schallquellen (Spindel, Zerspanstelle) abschirmt.

Durch systematische Untersuchung und Festlegung alternativer Kapselwerkstoffe wird es möglich, diese Werkstoffe später ohne zusätzliche umfangreiche und teure Sicherheitsprüfungen von den Herstellern bereits in der Konstruktionsphase einzusetzen. Dadurch werden die großen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile gegenüber bestehenden Lösungen aufgezeigt und dokumentiert.

Gefördert durch: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF)
im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) 
aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

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Dieses Bild zeigt Güzel
Dipl.-Ing.

Kamil Güzel

Leiter Holzwerkstoffbearbeitung

Dieses Bild zeigt Kimmelmann
M. Sc.

Martin Kimmelmann

Leiter Verbundwerkstoffbearbeitung