Projekt Spin-TEC

Ziel des Projekts Spin-TEC ist es, die thermische Stabilität von Motorspindeln in Werkzeugmaschinen und damit deren Arbeitsgenauigkeit zu verbessern.

Bei der Präzisionsbearbeitung von High-Tech-Bauteilen gelten hohe Anforderungen an die Formgenauigkeit: Bauteile für die Medizintechnik, die Luft- und Raumfahrtindustrie oder den Werkzeugbau beispielsweise müssen mit einer Präzision im Submikrometerbereich gefertigt werden. Das thermische Verhalten der Motorspindeln in der Werkzeugmaschine spielt dabei eine entscheidende Rolle für die Arbeitsgenauigkeit der Maschine. Elektrische und mechanische Verlustleistungen des Motors und der Lager führen dazu, dass Wärmeströme beispielsweise in die Welle und das Gehäuse der Spindeln induziert werden. Dies führt zu steigenden Temperaturen und folglich zu thermisch bedingten Verformungen – mit negativem Einfluss auf die Arbeitsgenauigkeit.

Bis dato sind lange Warmlaufzeiten erforderlich, um einen thermisch stabilen Zustand der Werkzeugmaschine zu erreichen. Nur so können die Fertigungstoleranzen eingehalten werden. Dennoch sind während des Betriebs Schwankungen des induzierten Wärmestroms und somit der thermisch bedingten Verlagerung unvermeidbar, unter anderem durch Werkzeug- und Werkstückwechsel sowie Anpassungen der Spindeldrehzahl.

Tubulare Peltier-Module sorgen für geregelte Temperierung von Lager und Motor

Im Projekt Spin-TEC entwickeln die Projektpartner neuartige, thermoelektrisch temperierte Motorspindel. Herzstück des Konzepts sind tubulare Peltier-Module, die zwischen Wärmequellen und Wärmesenken integriert werden und so eine geregelte Temperierung der Lager und des Motors ermöglichen. Hierdurch kann die thermische Stabilität von Motorspindeln gesteigert und deren Warmlaufzeit gegenüber dem Stand der Technik verringert werden. Die thermoelektrisch temperierte Motorspindel bietet das Potential, die Arbeitsgenauigkeit zu steigern und die Produktivität der Bearbeitungsprozesse zu erhöhen.