Simulationsgestützte Analyse zur Reduktion des Maschinenlärms beim Scherschneiden hochfester Blechwerkstoffe

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K-2021_IFUM


Kernthesen:

  • Insbesondere beim Scherschneiden von hochfesten Blechwerkstoffen tritt die Schallemission mit verstärkter Intensität auf
  • Analyse der Ursachen und Ableitung von maschinenseitigen Maßnahmen zur Lärmminderung
  • Simulationsgestützte Evaluierung der exemplarischen Maßnahmen

Zusammenfassung:

In vielen Maschinenbaubereichen finden zunehmend innovative Werkstoffe mit hohen Festigkeiten Anwendung. Ein wesentlicher Schritt in der Blechverarbeitung ist das Scherschneiden. Dabei kommt es nach der Materialtrennung zur schlagartigen Freisetzung der Energie, welche sich nach dem Aufsetzen des Schneidstempels auf das Blechmaterial im System aufgebaut hat.

In der Folge werden die Pressenkomponenten zum Schwingen angeregt und Schallwellen an die Umgebung abgegeben. Der entstehende Lärm kann zu gesundheitlichen Langzeitschäden sowie zur Reduktion der Konzentrationsfähigkeit der Anlagenbediener führen, weshalb eine gesetzliche Dauerlärmgrenze während des Maschinenbetriebs einzuhalten ist.

Die Schallschutzkabinen sind oftmals mit hohen Kosten verbunden, erhöhen den Platzbedarf und beschränken die Zugänglichkeit. Aktive sekundäre Lösungsansätze wie Schnittschlagdämpfer sind teuer sowie wartungsintensiv und im Hubzahlbereich eingeschränkt.
In diesem Beitrag wird eine Vorgehensweise zur Erfassung und Analyse von Schallemissionen beim Schneiden von hochfesten Blechwerkstoffen, sowie zur systematischen Herausstellung und Bewertung von Maßnahmen zur Reduzierung der Lärmentwicklung am Beispiel eines Stanzautomaten vorgestellt.

Im Fokus der Untersuchungen stehen dabei primäre Konstruktionsmaßnahmen, welche zur Optimierung der Maschinenakustik im Sinne der Lärmreduktion beitragen. Zum Zweck der Prüfung dieser Maßnahmen wurde ein elastisches MKS-Maschinenmodell erstellt und zur Abbildung akustischer Größen erweitert. Das Modell bildet die Elastodynamik und die Akustik der Maschinenstruktur hinreichend genau ab und erlaubt die Berechnung der Anregungsübertragung auf einzelne Komponenten sowie der resultierenden akustischen Größen wie Schallleistung und Schalldruck. Die herausgestellten Modifikationen an der Konstruktion werden im Modell umgesetzt und ihr Einfluss auf die Maschinenakustik im Rahmen von Variationsrechnungen bewertet.


Referent: Dietmar Friesen, M. Sc., Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen, Leibniz Universität Hannover


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