LeiKom-Handbuch Produkt Instrumente zur Entwick- lung - IfG

Werkzeugmaschinenindustrie
Der Werkzeugmaschinenbau trug mit einem Umsatz von 14,18 Mrd. Euro in 2008 einen Anteil
von 6,9 % zum Gesamtumsatz des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus bei
[VDMA09]. Mehr als die Hälfte des Umsatzes im Werkzeugmaschinenbau entfallen auf die
Produktsparte “Spanende und abtragende Werkzeuge“, bei denen ein Großteil der Massen
unbeweglich ist. Hier verfolgen Leichtbauansätze in der Regel das Ziel einer Kostenoptimierung
durch Materialeinsparung. Beispielsweise werden seit einigen Jahren bionische Methoden
für die Optimierung von Großmaschinenbetten genutzt, um strukturell gering beanspruchte
Bauteilbereiche zu verschlanken. Ziel ist ein Optimum von Steifigkeit und Dämpfung
es bei geringst möglichem Materialeinsatz.
Abbildung 1-12: links Topologie-Optimierungsvorschlag, rechts fertige Konstruktion
eines Maschinengehäuses [Heidenreich & Harbeck AG]
Für bewegliche Massen wie z.B. Presswerkzeuge, Roboterarme und mobile Arbeitsmaschinen
spielt Leichtbau eine noch wesentlich größere Rolle. Laut einer Untersuchung des Instituts
für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) an der TU
Darmstadt machen Stromkosten bis zu 20 % der Lebenszykluskosten von Werkzeugmaschinen
aus [KUT09]. Durch den prognostizierten Preisanstieg am Strommarkt und die EU Energieeffizienzrichtlinie
ist der Druck auf die Hersteller von Werkzeugmaschinen deutlich gestiegen.
Zur Erhöhung der Energieeffizienz wird daher intensiv an Energierückgewinnungssystemen,
Standby-Funktionen und Übersetzungsoptimierung gearbeitet.
Für Anwendungsbereiche mit geringen Lastanforderungen wurden in verschiedenen Forschungsprojekten
Leichtbau-Roboterarme entwickelt, deren Eigengewichts-Nutzlast-
Verhältnis bei unter 1 liegt. Bei diesen Konstruktionen wurden die Metallgehäuse, die typi-
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