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16.03.2011

Ruhezone für sensible Geräte


Präzise Analyse- oder Fertigungsgeräte reagieren sehr empfindlich auf Schwingungen aus der Umgebung. Fraunhofer-Experten haben jetzt eine Isolationseinheit entwickelt, die diesen Umwelteinflüssen aktiv entgegen wirkt. Das kompakte und flexible System ist auf der Hannover Messe (4. bis 8. April in Hannover) am Stand der Fraunhofer-Allianz Adaptronik in Halle 2, Stand D18 zu sehen.

Im wackelnden Bus Mikado spielen oder auf einer vibrierenden Platte kleine Abstände ausmessen ist schwierig - die Vibrationen stören einfach zu sehr. Steigen die Anforderungen an die Genauigkeit, sind bereits schwache Untergrundschwingungen zu viel. Sie behindern hoch aufgelöste Messungen von Abständen oder Rauhigkeiten - wie beispielsweise die Rasterelektronenmikroskopie. Auch in der Fertigung sind sie unerwünscht, wenn es auf Präzision ankommt. Daher müssen die Geräte stabil und ruhig gelagert werden. Umgekehrt ist eine Dämpfung auch dann notwendig, wenn die Geräte selbst vibrieren und diese Bewegung nicht auf den Untergrund übertragen werden soll.

Adaptronik-Spezialisten der Fraunhofer-Allianz Adaptronik haben eine Isolationseinheit entwickelt, die diese Anforderungen erfüllt und gleichzeitig kompakt ist. Mit Hilfe von piezoelektrischen Keramiken konnten die Forscher alle nötigen Funktionen in ein einziges, adaptronisches Bauteil integrieren. Dieses liefert die entsprechende Steifigkeit, registriert die Schwingungen und wirkt ihnen aktiv entgegen. Damit ist die Einheit bisher bekannten Lösungen zur Schwingungsisolation überlegen. Im Gegensatz zu passiven Lösungen - beispielsweise mit Gummielementen gelagerten Aggregaten - wirkt die neue Lösung auch schon bei sehr niedrigen Störfrequenzen. Das können zwar auch herkömmliche mechatronische Isolationssysteme, die genau wie die Plattform aktiv Kräfte einbringen und sich quasi gegen die Bewegung stemmen. Ihr Nachteil: Sie sind aber vergleichsweise groß und bestehen aus vielen Bauteilen.

"Ein besonderer Vorteil der bei uns entwickelten adaptiven Isolationseinheit liegt in der implementierten digitalen Regelung. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Flexibilität, die mit analogen Reglern so nicht möglich ist", sagt Dr. Tobias Melz, Geschäftsführer der Fraunhofer-Allianz Adaptronik. "Die Plattform kann nicht nur für kleine, sondern auch für große Maschinen oder Geräte eingesetzt werden, da sie sich von ihrer Größe her relativ einfach anpassen lässt. Unser System kann so kompakt und flexibel realisiert werden, dass man es direkt in Maschinen integrieren könnte, beispielsweise in Messinstrumente und Fertigungsanlagen. Die jeweilige Anlage muss dann nicht mehr auf einer Plattform gelagert werden, sondern kann die Schwingung selbst isolieren", erklärt Dipl.-Ing. Torsten Bartel, zuständiger Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF.

Auf der Hannover Messe präsentieren Torsten Bartel und seine Kollegen die Plattform in Aktion: Sie isoliert bereits Schwingungen in einer Raumrichtung sowie zwei Drehbewegungen. Zusätzlich stellen die Experten ein Element vor, das eine Wirkung in weitere Raumrichtungen ermöglicht. Demnächst wollen sie die Plattform so ausbauen, dass diese alle sechs Bewegungsrichtungen des gelagerten Geräts dämpft.

Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft




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