Entwicklung von Methoden und Technologien zur automatisierten Handhabung und Montage angeregter, hochenergetischer Dauermagnete

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jörg Ernst Franke
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 43782524

Die Handhabung und Montage von Objekten aus hochkoerzitiven Magnetwerkstoffen stellt eine große Herausforderung bei der Produktion von Dauermagnetsystemen für viele technisch anspruchsvolle Applikationen dar. Insbesondere die Innovationen in den Bereichen Leistungselektronik und bei hartmagnetischen Werkstoffen haben dazu geführt, dass flächige Anordnungen von Dauermagneten heute kennzeichnend für viele innovative Produkte, wie z. B. permanent erregten Motorläufern, Kernspintomographen (MRT), Magnetlagern oder Magnetkupplungen, sind. Aufgrund des wirtschaftlichen Potenzials dieser Produkte ist seit einigen Jahren ein starker Anstieg der Menge industriell verarbeiteter Permanentmagnete zu verzeichnen, der zu neuen Herausforderungen für die Montagetechnik geführt hat. Besonders kritisch sind die während des Montageprozesses auftretenden, extrem hohen Magnetkräfte, die bei modernen Magnetwerkstoffen um mehr als den Faktor 500 über der Gewichtskraft des Magnetkörpers liegen können. Da bis heute keine Handhabungstechnologien zur sicheren Beherrschung der extrem hohen volumenbezogenen Magnetkräfte im Rahmen automatisierter Lösungen verfügbar sind, erfolgt die Montage von Permanentmagneten noch überwiegend mit ineffizienten manuellen Verfahren. Übergreifendes Ziel des vorliegenden Forschungsprojekts ist es daher, wissenschaftliche Grundlagen für das automatisierte Fügen von Magnetkörpern aus modernen energiereichen Hartmagnetwerkstoffen zu entwickeln. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die sichere Beherrschung der starken magnetischen Felder und der extrem hohen volumenbezogenen Magnetkräfte dar. Hierfür sollen die grundlegenden Vorgänge während des Fügeprozesses von angeregten Dauermagneten unter Berücksichtigung der wirkenden Magnetfelder untersucht und geeignete Technologien für die automatisierte Handhabung und Montage hochenergetischer Dauermagnetkörper entwickelt werden. Dazu sollen mittels analytischer Methoden und ergänzender Versuche die für die Höhe der während des Prozesses auftretenden Magnetkräfte relevanten Parameter, wie z. B. der Einfluss der Montagereihenfolge, Magnetkörpergestaltung, etc., ermittelt werden. Da die Prozesskräfte und somit auch die Automatisierbarkeit der vorliegenden Problemstellung unmittelbar von der geometrischen Auslegung der eingesetzten Dauermagnetkörper abhängen, soll vor allem der Einfluss der Magnetkörperkonstruktion auf die zu erwartenden Magnetkräfte bestimmt werden. Darauf basierend erfolgt die Ableitung einer Konstruktionsrichtlinie, die bei der Auslegung von Magnetsystemen eine automatisierungs- und montagegerechte Gestaltung von Permanentmagneten ermöglichen soll. Ergänzend sollen alternative Greif- und Zuführsysteme für die Handhabung und Montage hochenergetischer Dauermagnete entwickelt und getestet werden, um so die Grundlagen für eine wirtschaftliche, automatisierte Fertigung von Dauermagnetarrays zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen