Thermischer Ausdehnungskoeffizient: Granit und Stahl im Vergleich

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Vielfach herrscht immer noch das Vorurteil, dass Granit als Maschinenfundament nur für Koordinatenmessgeräte der High End Version verwendet wird. Dies gilt längst als überholt. Der Naturstein Granit hat auch im allgemeinen Maschinenbau, besonders im Bereich Hohnen, Schleifen, Fräsen und Funkerodieren, seinen Siegeszug angetreten. Gerade diese Maschinen stehen meist nicht in einer klimatisierten Umgebung, sind oftmals selbst eine starke Wärmequelle und sollen trotzdem durchgängig präzise arbeiten. Reitz bietet dafür maßgeschneiderte Lösungen.

 

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Wir profitieren von der Expertise und Motivation unserer Mitarbeiter genauso wie von dem Einsatz modernster Technologien und Bearbeitungsmaschinen in unserem Fertigungszentrum in Aßlar

 

Reitz zählt zu den führenden Unternehmen in der Naturstein-Aufbereitung für den Maschinenbau in Europa mit mehr als 30 Jahren Erfahrung. Hier werden jährlich bis zu 18.000 Tonnen Granit verarbeitet. Dieser wird in Europa und Afrika abgebaut und im Unternehmen mit selbst entwickelten CNC-Maschinen und entsprechenden Diamantwerkzeugen bearbeitet. Der Kunde erhält hier maßgeschneiderte Lösungen im Komplettpaket aus einer Hand.

Die Ausdehnung von Granit ist nur halb so groß wie die von Stahl

Für die Verwendung von Granit als Maschinenfundament kommt der Hauptvorteil dieses Natursteins zum Tragen: Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist mit circa 6 x 10-6 nur halb so groß wie der des Stahls (12x10-6). Hinzu kommen eine wesentlich geringere Wärmeleitfähigkeit als Stahl, eine hohe Schwingungsdämpfung und Abriebfestigkeit sowie ein spezifische Dichte von 2.8 g/cm³, das fast den Wert von Aluminium (2,7 g/cm³) erreicht. Stahl und Gusseisen hingegen liegen bei 7,85, beziehungsweise 7,15 g/cm³.

 

Vergleicht man dazu beispielsweise ein Standard-Maschinenbett aus Stahl mit einer Länge von 3 Metern bei einer Temperaturerhöhung von nur 1° Celsius, so führt dies zu einer Längenausdehnung von mehr als 3/10 mm. Im Zusammenspiel mit der höheren Wärmeleitfähigkeit von Stahl, reagiert

ein Stahlbett intensiver und schneller auf Temperaturänderungen als ein Granitbett und verändert seine Geometrie permanent.

 

Oftmals wird versucht, die Geometrieänderungen durch Wärmeausdehnungen über eine Kompensationssoftware zu korrigieren. Dies gelingt aber nur bedingt, da jedes Bauteil durch Geometrie, verschiedenste Wärmeeinflüsse (z.B. Umwelt, Werkstück, Antriebstechnik) und Temperaturschichtung sehr komplexe und bauteilspezifische Berechnungsmodelle benötigt.

 

Immer mehr Anfragen beim Natursteinspezialisten Reitz kommen von Firmen, die traditionell mit einem Maschinenfundament aus Stahl bzw. Gusseisen arbeiten, aber aufgrund der steigenden Anforderungen des Marktes die Genauigkeit ihrer Maschinen verbessern wollen.

 

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XXL Granit-Maschinenfundament aus dem Hause Reitz 

 

Die Ebenheitstoleranz von Granit sorgt für höchste Genauigkeit

Wenn es um Präzision geht, spielt neben der Thermodynamik auch die Ebenheitstoleranz eine bedeutende Rolle. Reitz bearbeitet Granit  mit einer Genauigkeit von < 1 µm/m  und erfüllt damit problemlos die DIN 876 für den Genauigkeitsgrad 00. Ähnliches gilt für das Schwingungsverhalten. Granit hat gegenüber metallischen Werkstoffen eine geringere Eigenfrequenz, was zu einem schnellen Abbau der Schwingungsamplitude bei Schwingungsübertragungen führt.

 

Nun könnte man vermuten, dass die Naturstein-Maschinenfundamente einen sehr hohen Preis haben. Dem ist aber nicht so. Die Experten des Naturstein-Spezialisten Reitz beweisen bei ihren Projekten, dass kundenspezifische Maschinenfundamente aus Granit bei gleichen Genauigkeiten auf einem ähnlichen Kostenniveau liegen wie Stahl bzw. Gusseisen.

 

Es versteht sich von selbst, dass die Verwendung von Granitblöcken für Maschinenbetten ein hohes Maß an Wissen und Erfahrung erfordert. Es beginnt bei der Auswahl des Stein-Rohstoffs über die Konstruktion des Maschinengestells, der fachgerechten Steinbearbeitung, der Vermessung und Montage der Verbindungselemente bis hin zum Aufstellen beim Kunden.

 

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Das Anbringen der Verbindungselemente erfordert ein hohes Maß an Fachkenntnis und Erfahrung.

 

Insbesondere das Verbinden der einzelnen Bauteile, wie Basisplatte, Traverse und Pinole erfordert sehr viel Fachkenntnis und Erfahrung, die über Verschraubungen und Verklebungen erfolgen. Ähnliches gilt für das Anbringen der sogenannten T-Nutschienen aus Edelstahl in den gefrästen Aussparungen des Granits. Oder die Fixierung der oftmals sehr zahlreichen Gewindeeinsätze mittels Zweikomponentenklebstoff, um die vom Kunden angelieferten Komponenten mit der Granit-Grundplatte zu verbinden.

 

 

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Geposted von René Maschlanka am 23.04.2020
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