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Das Projekt |
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Betrachtung des Einsatzes der Kombination von
Magnetschwebe- und Direktantriebstechnik im Werkzeugmaschinenbau.
An den Werkzeugmaschinenbau werden die höchsten Anforderungen
bezüglich Prä-
zision und Funktionalität gestellt und aus der Werkzeugmaschine
- als "Mutter" der Maschinen - fließen sukzessive
die Funktions- und Fertigungstechnologien in alle anderen Maschinen.
Der Werkzeugmaschinenbau in Deutschland
In Deutschland, als exportorientiertes Land, nahm der Werkzeugmaschinenbau
stets eine Schlüsselstellung ein und errang im Jahr 2001
die Position 1 als Hersteller von Werkzeugmaschinen in der Welt.
Mit dem Gesamtproduktionswert von ca.10 Mrd. € wurde Japan
überholt, wobei auch die Grenzen der Produktionskapazitäten
in Deutschland aufgezeigt wurden.
Bis 2006 zeigten sich die nächsten Trends. Japan übernahm
in der Produktion wieder die Führung mit stetigem Zuwachs
und im Import überholte China mit überproportionalen Zuwachsraten die USA.
Durch die relativ geringen Gewinnmargen im Werkzeugmaschinenbau
und der Rezession nach 2001 gerieten die Werkzeugmaschinenhersteller zunehmend
unter wirtschaftlichen Druck. Dies trifft insbesonderse die deutschen
Firmen aufgrund der hohen Herstellkosten, der immer geringer
werdenden Know - How - Abstände zwischen den einzelnen
Herstellern und den hohen Mehraufwendungen für relativ
geringe Produktverbesserungen, die schnell von den jeweiligen Wettbewerbern
kompensiert werden.
Um die Weltmarktposition der deutschen Werkzeugmaschinenhersteller
nachhaltig festigen zu können, sind grundsätzliche,
tiefgehende Änderungen der Maschinen-konzepte mit umfassendem Patentschutz erforderlich, über
die seit vielen Jahren in den verschiedenen Gremien der Werkzeugmaschinenindustrie
nachgedacht wird.
Neben Veränderungen der modularen Maschinenkonzeptionen
werden auch zusätz-
liche Handhabungsaufgaben mit dem Zweck in die Maschinen integriert,
um eine möglichst hohe Wertschöpfung an möglichst
wenig erforderlichen Arbeitsplätzen unter minimiertem Personaleinsatz
qualitätsoptimiert erzielen zu können.
Aus dem Maschinenbau kommend wendete ich mich daher im ersten
Schritt zur Umsetzung meiner Technologie "Kombination der Magnetschwebe-
und Direktantriebstechnik" dem Werkzeugmaschinenbau unter den genannten
Aufgabenstellungen zu und bin davon überzeugt, dass in
Zusammenarbeit mit Wissenschaft und Industrie neue, überragende
Produkte mit Vorteilen entstehen, die man sich bis heute nicht
vorstellen kann.
Danach erfolgen die Umsetzung dieser Technologie in den Einsatzbereichen
Lage-
rungen/Führungen im Makro- sowie im Mikrobereich, Mikroproduktion,
Nanotechnik, Robotik, medizinische Einrichtungen uvam., in denen
der patentrechtlich abgesicherte Umfang der Erfindungen ebenso
zu neuen Produkten mit bisher unbekannten Anwendungsmöglichkeiten
führen wird.
Der Technologiehintergrund
Die Wurzeln der Technologie liegen im Osnabrücker Land,
wo seit dem Jahr 1922 durch den Ingenieur Hermann Kemper das
Konzept einer "Elektromagnetischen Schwebebahn" entwickelt
wurde, für das er 1934 ein Reichspatent erhielt. Die weitere
Entwicklung seiner Erfindung erfolgte seit 1962 in Japan und
seit 1969 in Deutschland. Sie erfuhr Silvester 2002 in Shanghai ihren Höhepunkt,
als dort die Jungfernfahrt des deutschen Transrapid mit dem chinesischen Ministerpräsidenten
Zhu Rongji und dem deutschen Bundeskanzler Gerhard Schröder
erfolgte.
Diese Entwicklung eines Transportmittels griff ich 1995 erfinderisch
auf und stellte damit in abgewandelter Form ein Werkzeugmaschinensystem
mit völlig neuen Eigenschaften vor. Dabei ist zu bedenken, dass die Magnetschwebebahn
als Transportmittel keine besonders hohen Ansprüche an die Bahnführungsgenauigkeit
stellt. Sie fährt mit einer Geschwindigkeit von mehr als
500 km pro Stunde auf einem Magnetspalt von ca.10 mm Höhe, wobei der Fahrweg "Dellen"
von 2 bis 3 mm aufweist, die jedoch durch ein entsprechendes
Federungssystem kompensiert werden, so dass die Passagiere dieses
Zuges dadurch nicht unangenehm betroffen sind.
Transferiert man nun diese Technologie der Magnetschwebebahn
in Werkzeug-
maschinensysteme, z. B. in einen Rundtisch, der auch als erster
Prototyp hergestellt wurde und zur Verfahrung / Positionierung
von Werkstücken vor/unter Werkzeugsystemen zur Bearbeitung derselben dient, verringert sich die
Magnetspalthöhe um 90% auf weniger als 1 mm und die Tiefe
der "Dellen" um den Faktor 1000 auf wenige Mikrometer.
Dies entspricht den Genauigkeitsansprüchen bei der Bearbeitung
/ Handhabung von Werkstücken durch Werkzeugmaschinen.
Damit ist die Erfindung dieser zukunftsweisenden Technologie
heute erst unter Einsatz der modernsten Hard- und Software,
mit den neuesten, umfassenden wissenschaftlichen Erkenntnissen auf vielen technischen Gebieten in
Produkte umsetzbar. Dabei erfordert die weitere Entwicklung
dieser Technologie für verschiedene reproduzierbare Arbeitsabläufe sich abwechselnde/überlappende
wissenschaftliche und empirische Phasen bis zur Serienherstellung
der ausgereiften Produkte.
Diese Erkenntnis ergab sich aus der pragmatischen Entwicklung
durch die w.i.t. - Wiemers innovative Technik GmbH in Barleben,
im Zuge eines BMWF - Projektes vom 01.09.1997 bis zum 31.08.2001.
Nach theoretischen Simulierungen an der TU-Braunschweig wurde 2001 in enger Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern
und Industrieunternehmen ein Teststand zum Nachweis der Funktionalität
und am 10.04.2002 der erste Rundtischprototyp vorgestellt. Mit
diesem konnte weltweit zum ersten Mal die Schwebestabilität
eines 1,2 to schweren Rundtischrotors von + / - 500 Nanometern
nachgewiesen werden.
Zur Veranschaulichung für die Damen und Herren, die sich
nicht ständig mit tech-
nischen Angaben beschäftigen müssen:
1000 Nanometer = 1 Mikrometer
Würde ein menschliches Haar durch nebeneinander liegende
Bohrungen mit dem Durchmesser von 1 Mikrometer durchtrennt,
würde dies ca. 200-mal durchbohrt werden müssen.
Bezieht man diese Technologie auf einen Menschen, der sich mit
Schuhen, in denen die Technik entsprechend integriert wäre,
auf einem schmalen, gefährlichen Weg absturzgefährdet
befindet, würde er diesen Weg nicht mit seinen Schuhsohlen
be-
rühren, aber in jedem Sekundenbruchteil magnetisch fest
und im Gleichgewicht ge-
halten, so dass ein Ausrutschen oder Abweichen - auch von einem
extrem schmalen Weg - nicht erfolgt.
Damit steht nach fasst 10 Jahren der Forschung und Entwicklung
auf diesem Gebiet mit der Konzeption des zweiten Prototyps,
der eine Reihe neuer statischer und dynamischer Eigenschaften für den Industrieeinsatz vorweisen
wird, die Serienfertigung vor dem Durchbruch.
Aus strategischen Überlegungen meldete ich in den 39 wichtigsten
Industrienationen der Welt meine Patente an, wie nachfolgend
dargestellt, wodurch mit diesen neue Produkte in einbezogenen
Ländern hergestellt bzw. in solche exportiert werden können.
Neue Werkzeugmaschinen und andere Produkte, die der Technologie
entsprechen, werden mit ihren wertvollen Wettbewerbsvorteilen
und dem Patentschutz an der Weltspitze stehen, aus dem sich
weitere Produkte und Patente generieren lassen. |
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Entwicklungsstand und Kurzinformation zu der
innovativen Technologie
Thema: Kombination der Magnetschwebe- / Direktantriebstechnik.
Produkt: Berührungslose, schmierungsfreie, ultragenau
stufenlos verstellbare Makro
/Mikrolager /-führungen zur Substitution von Gleit-, Wälz-,
Flüssigkeits- und Gaslagern.
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Ein Teststand wurde am 18.10.2001 u.a. dem EU-Kommissar
M. Barnier und
dem Ministerpräsidenten des Landes, Herrn Dr. Höppner,
vorgestellt.
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Ein 5,5 to schwerer Rundtisch für Werkzeugmaschinen
wurde als erster Prototyp am 10.04.2002 der Öffentlichkeit vorgestellt. Dieser
zeigte eine in der Welt noch nicht erreichte Schwebestabilität
des 1,2 to schweren Rotors von + / - 500 Nanometern.
Sein jetziger Standort ist die "Experimentelle Fabrik"
der Otto-von-Guericke Universität zu Magdeburg.
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Ein Werkzeugmaschinenprototyp der meinen erfinderischen
Vorstellungen entspricht, steht seit 2004 im IFW der Universität
Hannover. Dieser wurde am 15.02.2005 VW, der TU-Braunschweig
und mir vorgestellt.
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Von mir wurden mehr als 100 Patente in den 31 wichtigsten
Industrie-nationen der Welt angemeldet/erhalten.
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Konstruktionsdaten des Rundtischprototyps RTP 2
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Durchmesser der Werkstückaufnahmeplatte |
1.000 mm |
Werkstückgewicht |
3.000 kg |
Drehzahl |
60 Upm |
Positioniergeschwindigkeit |
2 m / s |
Positionierbeschleunigung |
2 g |
Positioniergenauigkeit, rotativ |
+ / - 1 Winkelsekunde |
Positioniergenauigkeit, linear |
+ / - 1 Mikrometer |
Axialkraft |
9,5 kN |
Radialkraft |
7,5 kN |
Bearbeitungskraftaufnahme |
7,5 kN |
Dyn. Lagersteife, axial |
20 kN / Mikrometer |
Dyn. Lagersteife, radial |
10 kN / Mikrometer |
Reaktionszeit der Sensorik |
0,3 ms |
Sensorgenauigkeit |
+ / - 200 Nanometer |
Lagerreaktionszeit |
10 ms |
Regelbandbreite |
450 Hz |
Planlauf |
+ / - 1 Mikrometer |
Rundlauf |
+ / - 1 Mikrometer |
Hinweis:
Trotz der hohen Präzision ist auch eine anspruchsvolle
Grobbearbeitung möglich. Dafür kann die max. Bearbeitungskraft von 7,5 kN eingesetzt
werden. Die hohe Präzision bei der Feinstbearbeitung ist
jedoch am Wichtigsten. Bei einer Spandicke von 0,1 mm, z.B.
einem Werkstoff C 45, ist aber nur eine Bearbeitungskraft von
ca. 200 N erforderlich. Dadurch wird die Gesamtbelastung des
Rundtisches um den Faktor 37,5 reduziert und die Bearbeitungspräzision
entsprechend der Sensorsystemgenauigkeit erhöht. Nebeneffekte durch wechselnde Grob- und
Feinbearbeitung treten nicht auf.
Die statische Lagersteife beträgt - in Abhängigkeit
von der Gesamtnachgiebigkeit des Rundtisches - durch die ständige
Nachjustierbereitschaft des Gesamtsystems ein Vielfaches der dynamischen Lagersteife. |
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Entwicklungsschritte |
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Ab 01.01.1998
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Wissenschaftliche Vertiefung der Erfindungen mittels theoretischer
Simula-
tionen. Konzeption einer magnetischen Baugruppe (MBG) bestehend
aus Rundtisch, Rundtischträger und Winkelverstelleinrichtung.
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Aufbau eines Aktionsnetzes. (siehe Unsere
Partner)
04.05.2000
09.08.2000 |
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Januar 2001
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Installation des Versuchsstandes in der " Experimentellen
Fabrik " der Otto - von - Guericke Universität
zu Magdeburg zur Beforschung durch Wissen-
schaftler, Studenten und am Projekt beteiligten Firmen.
Es wurden Messreihen gefahren, um neue Erkenntnisse für
den Rundtisch-
prototyp RPT 1 zu erlangen sowie Anpassungen vorgenommen,
um die statischen und dynamischen Bewegungsabläufe zu optimieren.
09.04.2001
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Durch die Wirtschaftsministerin des Landes Sachsen-Anhalt,
Frau Budde, wird die Landesinitiative LIST vorgestellt. Mit dieser sollen komplexe Förderprojekte in Zukunft schneller und kostengünstiger strukturiert
und durchgeführt werden.
07.05.2001
18.10.2001
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Präsentation der Technologie und des Versuchsstandes
in der "Experiment-ellen Fabrik" der OvG - Universität
in Anwesenheit des EU - Kommissars M. Barnier, des Ministerpräsidenten
Herrn Dr. Höppner sowie der Wirtschaftsministerin Frau
Budde des Landes Sachsen-Anhalt neben weiteren Persönlichkeiten
aus Industrie, Wissenschaft und Politik.
08.11.2001
01.01.2002
28.02. 2002
10.04.2002
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Öffentliche Vorstellung des RPT 1 bei einem der beteiligten
Unternehmen, der H&B Omega Europa GmbH in Osterweddingen
bei Magdeburg, in Gegenwart von vielen Repräsentanten
aus Industrie, Wissenschaft und Politik.
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02.05.2002
01.07.2002
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Beginn des LIST - Projektes durch
die OvG - Universität zu Magdeburg. Mit 5 Instituten
begann die Beforschung der Technologie über 3 Jahre.
Damit sollten die beteiligten Unternehmen die Möglichkeit erhalten,
in Zusammenarbeit mit den wissenschaftlichen Instituten
vermarktungsfähige Produkte für die Werkzeugmaschinenindustrie
zu entwickeln.
Damit begann das bisher größte Verbundprojekt
der OvG - Universität zu Magdeburg.
24.09.2002
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Herr Staatssekretär Maas des Ministeriums für
W + A des Landes Sachsen-
Anhalt überreichte den ersten Teil eines Zuwendungsbescheides
an die "Experimentelle Fabrik" der OvG - Universität,
die ZPVP (Zentrum für Produkt-, Verfahrens- und Prozessinnovation
GmbH/Magdeburg). Mit der Förderzuwendung sollte diese sukzessive die weiteren Prototypen der
genannten Technologie von der w.i.t. - Wiemers innovative Technik GmbH beschaffen
und diese den am LIST - Projekt
beteiligten Wissenschaftlern und Unternehmen zur Beforschung
und Optimierung zur Verfügung stellen.
02.10.2002
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Absichtserklärung der TU - Braunschweig im Zuge
eines Verbundprojektes mit der OvG - Universität sowie
weiteren Universitäten und Unternehmen in Deutschland
diese Technologie in Industrieroboter zu integrieren. Unter
Ein-
satz der genannten Technologie sollten die Roboter in deren
Bewegungs-
abläufen so präzise gestaltet werden, wie es mit
den bekannten, verschleis-
senden Festlagern und der herkömmlichen Antriebstechnik
nicht möglich war. In dies Projekt sollten neben den
Wissenschaftlern auch bekannte Roboterhersteller einbezogen werden.
Erste Vorgespräche fanden seit dem 12.12.2002 mit Wissenschaftlern
der Universitäten Braunschweig, Hannover, Magdeburg
und der FH Zittau im IGZ Magdeburg bei der w.i.t. - Wiemers
innovative Technik GmbH statt, um das Projekt zu strukturieren.
Das Konstitutionsgespräch war für Ende 2003 vorgesehen.
22.10.2002
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Ein Workshop "Mikroproduktion" an der TU - Braunschweig
wurde als Beginn für die Planung eines weiteren Verbundprojektes
genutzt, um auch in diesen Bereich die Technologie mit ihren
spezifischen Vorteilen zu integrieren.
Dies auch aus der Erkenntnis, dass Bearbeitungen unter Vakuum
und Sondergasen mit dieser Technologie, ohne Abriebe und Schmiermedien,
in Steril- / Reinsträumen optimal erfolgen können.
Daneben ist auch der Aspekt von großer Bedeutung,
dass unter Einsatz dieser Technologie die Maschinenantriebe nicht so teuer wie bisher, mit aufwendigen Gleitringdichtungen
und Steckachsenantrieben sein müssen, weil diese Antriebe
berührungslos durch die Trennwände zu den Sondergasräumen
vorgenommen werden können.
13.02.2003
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Es wurden Variationen von FEM - Modellen erstellt, um
auch Strukturnach-
giebigkeiten im Mikrometerbereich an Maschinenelementen
zu erkennen. Diese Art von Modellen bilden in ihrer Präzision
die Basis zur mechatronischen sowie mess-, regel- und steuertechnischen
Feinauslegung der Produktgruppen. Auch die Modellierung von High-Tech-Abnahmeprüfständen
erfolgt damit.
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Die Teilefertigung für den zweiten Rundtischprototyp
RPT 2 wurde fortgesetzt, um diesen bis zum 01.07.2003 vorstellen
zu können. Nach dessen Beforschung durch 6 Universitätsinstitute ( 5 Institute
der Universität Magdeburg, 1 Institut der TU - Braunschweig
) sowie fünf Industrieunternehmen unter Labor- / Betriebsbedingungen
war der Markteintritt mit zwei Rundtischgrößen,
Durchmesser 500 mm und 1.000 mm, im 4. Quartal des Jahres 2004
vorgesehen.
01.10.2003
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Mit der Jagd nach meinen Patenten erfolgte durch den
Abbruch des Verbundförderprojektes die erzwungene Insolvenz meines Unternehmens,
der w.i.t. - Wiemers innovatove Technik GmbH.
Durch rechtliche Schritte gerieten meine Patente jedoch
nicht in fremden Besitz.
Damit verfüge ich weiterhin über die verbliebenen Patente aus mehr als 100 nationalen/internationalen Anmeldungen.
Ab 28.09.2004
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Gespräche mit VW / Wolfsburg, Stabsabteilung Forschung
und Entwicklung für
VW / AUDI über
Einsatzmöglichkeiten der positiv bewerteten innovativen
Technologie VW-intern bzw. bei Zulieferanten, u.a.
für Werkzeug-/ Hand-habungsmaschinen.
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Meine erfinderischen Vorstellungen bezüglich
einer neuen Konzeption von Motoren für Automobile
und andere Fahrzeuge.
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Am 16.11.2004 Besichtigung des Rundtischprototyps RPT
1 durch zwei Mitarbeiter der VW - Stabsabteilung in der " Experimentellen
Fabrik " der OvG - Universität zu Magdeburg.
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Am 15.02.2005 Besichtigung einer Werkzeugmaschine, die
meinen erfinde-
rischen Vorstellungen entspricht und vom IFW der Universität
Hannover konzipiert wurde. Diese Maschine wurde von Herrn
Prof. Denkena (Leiter des IFW) Herrn Thiele (VW / Wolfsburg)
und Herrn Prof. Meins (TU-Braunschweig, Mitentwickler des
Transrapids) und mir vorgestellt.
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Pragmatische Vorgehensweise vom Transrapid
zur "Kombination der Magnet-schwebe-/Direktantriebstechnik". |
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Idee -> wissenschaftliche Vertiefung mittels theoretischer
Simulationen
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Fertigung eines Versuchstandes zum Nachweis der Schwebung
unter statischer und dynamischer Belastung
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Konzeption einer magnetischen Baugruppe (MBG), bestehend
aus Rundtisch, Rundtischträger und Winkelverstelleinrichtung
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Die Lösung |
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Mehrfacheinsatz optimierter Werkzeug-/Montagesysteme
an einem Multi-bearbeitungsplatz. Erweiterbar durch
periphere Werkzeug-/Robotersysteme.
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Maschinenportal in Portal- oder Gantrybauweise mit Werkstückidentifikation
sowie Werkstück-/Werkzeugvermessung online.
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Auswechselbare, ortsfeste Werkzeugsysteme.
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Kompakte, mechanische Führungsstruktur = x-Achse.
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Bewegungssystem (Rundtisch mit Rundtischträger in
einer Führungs-struktur) auch in Bearbeitungszentren
einsetzbar.
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Rundtisch = Rotative y - Achse. Berührungsloser Antrieb
des µ - genauen, allseitig magnetgelagerten Rotors
mit schnellauswechselbarer Werkstück-
aufspannplatte.
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Rundtischträger mit Winkelverstelleinheit, berührungslos,
vertikal und horizontal µ - genau magnetgelagert.
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Vorteilpotentiale |
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A. Generelle Alleinstellungsmerkmale |
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Hybridmagnetisch
Durch den Einsatz der Kombination Permanent-/E-Magnetismus
werden durch die Permanentmagnete Grundkräfte bei der
Anhebung/Bewegung von gelagerten/geführten Elementen erbracht, so dass dadurch
ein großer Teil der elektrischen Energie eingespart
wird.
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Berührungslosigkeit
Mit der schwebenden Werkstückaufnahme-/Grundplatte
im Lager-/ Führungssystemgehäuse erfolgen berührungslos die ultragenauen,
3 - dimensionalen Verstellungen der zu lagernden/zu führenden
Elemente im Wirkbereich des Magnetspaltes zwischen der Grundplatte
und der Lagergehäuse-/Führungssysteminnenwandung.
Durch diese Berührungslosigkeit tritt weder an der
Grundplatte noch an der Innenwand ein Verschleiss ein. Es
entfällt an diesen aktiven Lager-/ Führungsteilen die Nacharbeit. Reibungswärme, die Dimensions-veränderungen
zur Folge hätte, wird vermieden. Schädliche Abriebe
für die Messtechnik im Lager- / Führungssysteminnenraum,
für die Werkstoffe der zu lagernden / zu führenden
Elemente oder für die Lagerumgebung entstehen nicht.
Messtechnisch kann stets von unveränderten Basiswerten
ausgegangen werden.
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Energetisch
Diese magnetische Lagerungs-/Führungsform ist
die einzige, in der ener-
getisch aktiv und definiert stufenlos Einstellungen vorgenommen
werden können. Bei Gleit-, Flüssigkeits- oder
Gaslagerungen/-führungen sorgen die entsprechenden
flüssigen/gasförmigen Medien auch für eine
Art von Schwebung, diese kann jedoch nicht für definierte Verstellungen
eingesetzt werden.
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Schmiermittelfrei
Da keine Berührungen erfolgen werden auch keine
Schmiermittel benötigt. Dementsprechend treten neben
dem Einspareffekt für nicht benötigtes Investment
in Schmiermittel, Dosieranlagen und Schmiermittelentsorgungen
weitere positive Merkmale auf:
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Die Sensoren werden nicht durch Schmiermittel/Schmiermitteldampf
in deren ultragenauen Messabläufen beeinflusst.
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Der Lager-/Führungssysteminnenräume müssen
nicht von Schmier-
mittelrückständen gesäubert werden, um Nebeneffekte zu vermeiden.
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Die Schmiermittel/Schmiermitteldämpfe nehmen keinen Einfluss auf die Werkstoffe der zu lagernden/zu führenden Elemente oder auf die ggfs. vorliegenden
sensiblen Umgebungsbedingungen der Lager-ungen/Führungen.
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Effektiv
Da das Zusammenspiel zwischen Lager-/Führungssystemgrundkörper/ magnetische Bauteile mit den Messsystemen und der elektronischen
Softwares die erforderliche Ultragenauigkeit erbringt, sind
die fertigungstechnischen Anforderungen an die Lager/die Führungen relativ gering.
Auf Werkzeugmaschinen und andere technische Produkte bezogen
gibt es noch weitere Alleinstellungsmerkmale, die separat mit Sicht auf den Einsatz derselben,
dargestellt werden können.
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B. Kundennutzen t = technisch / w = wirtschaftlich |
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t: Einsatz von ultragenauen rund/definiert, unrund/periodisch
und pulsierend, stufenlos verstellbaren/nachstellbaren Lagerungen/Führungen
für den Makro- und Mikromaschinenbau im Mikro- und
Nanometer-genauigkeitsbereich.
Durch den Einsatz der horizontal und vertikal wirkenden
sensorgesteuerten Magnetlager und die umfassende Berührungslosigkeit
des Rundtischrotors im Rundtischgehäuse ist eine ständige
ultragenaue direkte Führung des Werkstückes auf der mit dem Rotor verbundenen Werkstückaufnahmeplatte
vor und unter einer variablen Anzahl von bearbeitenden Werkzeug-
/ Handhabungssystemen auf einem Maschinenplatz möglich.
Im Gegensatz zu Gleit-, Wälz-, Luft und hydrostatischen
Lagern erlaubt allein das sensorgesteuerte Magnetlager eine
ständige ultragenaue Nachjustierung innerhalb der Magnetspaltbreite,
womit Werkstücke auf der Werkstückaufspannplatte geradlinig, kurvig oder periodisch schwingend
vor und unter bearbeitenden Werkzeug- / Handhabungssystemen geführt werden
können.
w: Absolut neu. Es wird ein Innovationsrahmen für
völlig neue Produkte eröffnet.
Bei zylindrischen und andersförmigen Werkstücken
können bestimmte un-
gleiche Form- und Oberflächenbearbeitungen, wie z.B.
Einstiche, Formnuten usw. mittels Softwareeingabe periodisch
genau oder auch antizyklisch unrund vorgenommen werden.
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t: Einsatzfähig in jeder Einbaulage, ob horizontal
/ vertikal / schräg / winklig oder über Kopf.
w: Mit dem Einsatz der prinzipiell baugleichen Lager,
die nur aus wenigen Bauteilen bestehen und dazu in jeder
Einbaulage funktionsfähig sind, erfolgt eine nochmalige
Minimierung der Kundenersatzteillagerbedarfe und die Mo-
tivation zur Optimierung und Weiterentwicklung dieser Lager
für entsprechende Einsatzfälle, auch bei unterschiedlichen Umgebungs-bedingungen.
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t: Berührungsloser und damit verschleissfreier
Einsatz der Lager/Führungen ohne Bedarf der Nacharbeit
an den lagernden / gelagerten oder führenden / geführten
Elementen. Alle Bewegungsabläufe erfolgen berührungslos,
ohne weitere Kraftübertragungselemente und damit geräuschlos,
ohne Reibungs-
erwärmungen, Verschleiss oder Toleranzveränderungen.
w: Absolute Minimierung des Bedarfs an Ersatzteilen
/ Wartung und Optimierung der Maschinenlaufzeiten.
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t: Kein Bedarf der Schmierung an allen lagernden/gelagerten
bzw. führenden/ geführten Bauteilen.
w: Investitionseinsparungen für hochwertige
Schmiermittel und deren Entsorgung. Wie auch für teure, aufwendige Druckdosiereinrichtungen
zur Erzeugung der Schmierfilme und deren Wartung mit Zeitengpässen
aufgrund der erforderlichen Wartungsbedingungen.
Die Verfügbarkeit von Lager- und Führungsbauteilen
der Maschinen, die dieser Technologie entsprechenden erhöht
sich damit überproportional.
Der Slip - Stick - Effekt entfällt. Dieser führt
bei hochgenauen und geschmierten Werkzeugzustellungen während der Bearbeitung von
Werkstücken zu Mehrfachzustellungen/Toleranzabweichungen. Dadurch werden Fertigung-sausschuss und Bearbeitungszeiten reduziert.
Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen können ohne Limitierung
der Geschwin-
digkeit erfolgen. Bei geschmierten Führungen hingegen
reissen beim Über-
schreiten von Grenzgeschwindigkeiten die Schmierfilme ab,
wobei schwerste Beschädigungen an den Maschinen die
Folge sind.
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t: Es besteht die Einsatzfähigkeit dieser
Lager/Führungen in sensiblen/ sterilen/medizinischen
Umgebungen oder unter Vakuum/Sondergasen, da ohne Abriebe
und ausdampfende Schmiermittel keine störenden chemischen
Einflüsse erfolgen und ohne Berührungen keine
Einflüsse durch Reibungswärme entstehen.
w: Absolut neu. Es ensteht ein entsprechender Innovationsschub.
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t: Periodisch oder diskontinuierlich erforderliche
Maschineneinstellungen / -nachstellungen können während
des Maschinenbetriebes online mit den entsprechenden Messeinrichtungen
berührungs- und stufenlos angepasst werden, ohne dass
ein Maschinenstillstand erfolgen muss.
Alle Bearbeitungsbewegungen in der x-, phi-, y- und z-Achse,
bis auf die Werkzeugzustellung, können durch die Werkstückaufnahmeplatte
auf dem sensorgesteuerten Magnetlager mit der Präzision
von Mikrometern bzw. Winkelsekunden erfolgen. Damit kann
z.B. ein für die Produktion vorgese-
hener Rundtisch mit seiner schon vorhandenen Sensorausrüstung
oder mit einer genaueren, auch als maschinenin- oder -externer
Messtisch eingesetzt werden.
w: Optimierung der Maschinenlaufzeiten und Minimierung
der Ausschuss-
produktion sowie Entfall des Zustelleinrichtungsverschleisses.
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t: Auftretende Lagerschwingungen können durch
definierte, magnetisch be-
rührungslos erzeugte Gegenschwingungen (adaptronisch) kompensiert / gedämpft werden.
Toleranzverluste durch das Umspannen von Werkstücken
zwischen verschiedenen Bearbeitungsabläufen auf unterschiedlichen Maschinen
werden durch den Einsatz von auswechselbaren Werkstückaufnahmeplatten
vermieden, indem nach der jeweiligen Kalibrierung einer
ausgewechselten Werkstückaufnahmeplatte auf einer Nachbarmaschine unter denselben
Aufspannbedingungen die weitere Bearbeitung erfolgen kann.
w: Größere Sicherheit für den Maschinenbediener,
die Werkstücke, die Ma-
schine sowie für die Maschinenzyklen. Optimierung der
Maschinenlaufzeiten, Minimierung der Ausschussproduktion
und des Maschinenbedienereinsatzes durch die automatische,
verschleissfreie Eigenregelung der Maschine. Durch eine
externe Be- und Entladung der Werkstückaufnahmeplatten
entfällt auch die Einrichtzeit der Werkstücke
auf der nächsten Maschine.
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t: Die Anwender der innovativen Technologie erzielen
den Vorteil, dass damit sicherer, schneller sowie genauer
erforderliche Bewegungen, Bearbeitungen, Behandlungen usw.
ausgeführt werden, die deren Wettbewerber nicht oder
nur mit zusätzlichem Aufwand realisieren können.
Durch den Einsatz von Hybridmagneten = Kombination von Permanent-
und Elektromagneten wird der Energiebedarf der Magnetlagerung
absolut mini-
miert, so dass auch tonnenschwere Werkstücke ohne extern
zugeführter Energie durch die vorhandene Permanentmagnetkraft
in den taumelnden Zustand versetzt werden. Externe Energie
für die Elektromagnete wird nur für die definierte
Schwebung und die kinematischen Bewegungsabläufe der
Werkstückaufnahmeplatten benötigt.
w: Optimale Bedingungen, um für eine noch nicht
zu definierende Anzahl von Einsatzbereichen Produkte, durch
weitere Patentanmeldungen / Patente geschützt, im Hochpreisbereich
langzeitig wirtschaftlich absetzen zu können.
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Die wertvollsten Vorteil-/Einsparpotentiale der Technologie
für An-wender und Hersteller der entsprechenden neuen Werkzeugmaschinen-konzepte
durch den Entfall von:
- aufwendigen, hochgenauen Bearbeitungen der lagernden/gelagerten
bzw. führenden/geführten Elemente
- Verschleiss an diesen Elementen
- Abriebs- und Toleranzverlusten
- Abrieben
- Reibungswärme
- Nacharbeitsbedarf
- Schmiermittelbedarf
- Schmiermittelaufbereitung und entsorgung
- Schmiermitteldosieranlagen
- Schmierfilmabrissen und deren Folgen
- Slip-Stick-Effekten und deren Folgen
- Trägermedien hydraulischer oder pneumatischer Art
- Geschwindigkeitsbegrenzungen bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen
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Zahlen und Fakten der deutschen und weltweiten Werkzeugmaschinenindustrie: |
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Deutsche Werkzeugindustrie bis 2005 |
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Produktion aufgeteilt nach Nationen für
das Jahr 2005 |
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Export aufgeteilt nach Nationen für das
Jahr 2005 |
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Import aufgeteilt nach Nationen für das
Jahr 2005 |
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Verbrauch aufgeteilt nach Nationen für
das Jahr 2005 |
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Perspektivische Weiterentwicklung von Produkten nach der
innovativen Technologie: |
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Im Dezember 2004 wurde durch das Ministerium für W +
A des Landes Sachsen-
Anhalt ein Verbundförderprojekt, dass auf meinen Erfindungen
und Patenten basiert und an meine vorherigen Projekte anschließt,
an eine Verbundgruppe vergeben. Diese bildete sich nach der
Insolvenz der w.i.t. - Wiemers innovative Technik GmbH aus Unternehmen
meiner früheren Zulieferer/Projektpartner. Trotz meines
erklärenden Gespräches am 27.09.2004 mit dem Ministerpräsidenten,
Herrn Prof. Böhmer und dem Minister für Wirtschaft
und Arbeit, Herrn Dr. Rehberger des Landes Sachsen-Anhalt, wurde
dieser Verbundgruppe das Förderprojekt mit einem meiner
Patente zugewendet, das widerrechtlich vom Insolvenzverwalter
der w.i.t. - Wiemers innovative Technik GmbH erworbenen worden
war.
Nach der Rückübertragung des Patentes an mich befindet
sich dieses Projekt in einer rechtlich schwierigen Situation:
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Die Vorraussetzung zur Erteilung dieses Projektes war
ein vorzulegendes Patent, das sich nicht mehr in den Händen
der Verbundpartner befindet.
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Im Prinzip darf weiterhin geforscht und entwickelt werden,
aber ohne meine Patente wird eine kommerzielle Umsetzung
eventuell entstehender Produkte unmöglich sein.
Aus beiden Gründen gehe ich davon aus, dass dieses Projekt
unter Rückzahlung der Fördermittel durch den jetzigen
Minister für W+A des Landes gestoppt wird.
Unter Nutzung der wissenschaftlichen Begleitung aus der OvG-Universität,
meiner Patente, meiner Person mit weiteren erfinderischen Ergebnissen
sowie Finanzmitteln aus Förderung/Industrie ist prinzipiell
eine nahtlose Weiter-/Neuentwicklung von entsprechenden Produkten
realisierbar. Mit dem Erwerb meiner Patente kann diese natürlich
auch an jedem andern Ort stattfinden.
Die nächsten Entwicklungsschritte sind vorstellbar:
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Erweiterung der technologischen Anwendungen im Werkzeugmaschinen-bereich.
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Produktoptimierung
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Generierung von Produkten auf den Gebieten Robotik, Mikroproduktion,
Nanotechnik, Medizin, Luft- und Raumfahrt.
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Generierung von entsprechenden weiteren Produkten auf
dem noch nicht überschaubaren Feld der Einsatzmöglichkeiten.
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