WIR!-Initiative: SmartERZ - Smart Composites: Neue Technologien, Produkte und Geschäftsmodelle für einen innovationsbasierten Strukturwandel in der Region Erzgebirge; Leichtbau für vibrationsarme Sägen (Akronym: Leviosa)

Abstract

Das Verbundprojekt Leviosa – Leichtbau für vibrationsarme Sägen hatte das Ziel, einen Demonstrator einer schwingungsgedämpften Leichtbau-Kettensäge zu entwickeln, bei welchem die auf die Hände übertragenen Schwingungen minimiert werden, ohne die Steifigkeit und damit die Präzision der Arbeit einzuschränken. Durch eine kombinierte Reduktion von Gerätemasse und Schwingungsintensität sollten die gesundheitlichen Belastungen bei der dauerhaften Anwendung handgeführter Kettensägen deutlich verringert und so das Risiko für Berufskrankheiten wie z.B. das Raynaud-Syndrom oder Karpaltunnelsyndrom gesenkt werden. Ausgangspunkt war die Beobachtung, dass handgeführte Geräte wie Kettensägen trotz technischer Fortschritte weiterhin ein hohes Gewicht aufweisen und erhebliche Hand-Arm-Vibrationen und Lärmemissionen verursachen, was zu gesundheitlichen Belastungen und verkürzter Gerätelebensdauer führen kann. Um die Übertragung der Schwingungen auf die Griffe zu minimieren, werden die Motoren üblicherweise über Elastomer-Halterungen, Federn oder spezielle Lagerungen mit dem Gehäuse verbunden, was mit einem hohen Zusatzgewicht einhergehen kann. Darüber hinaus gibt es spezielle Anti-Vibrations-Griff-Systeme, welche über zusätzliche Feder- und Dämpfungselemente von der restlichen Maschine entkoppelt werden. Für eine gute Entkopplung müssen diese sehr „weich“ abgestimmt werden, was dazu führen kann, dass eine sichere Führung der Motorkettensäge nicht mehr in allen Fällen gewährleistet werden kann. Angestrebt wurden eine Gewichtseinsparung von ca. 20 % gegenüber dem Referenzgerät sowie eine Reduktion der Schwingungsintensität am Hand-Arm-System von ca. 70 %. Die Schwingungsdämpfung sollte über das Konzept der Partikeldämpfung realisiert werden. Dazu wurden verschließbare Hohlräume (Kavitäten) in Tragstruktur und Gehäuse integriert, die mit geeigneten Partikelschüttungen befüllt wurden. Parallel dazu sollte eine Spritzgusstechnologie mit textilen Preforms entwickelt werden, die sowohl den Leichtbau als auch die Ausbildung befüllbarer und dauerhaft verschließbarer Kavitäten in faserverstärkten Bauteilen ermöglichen soll. Durch die Kombination textiler Faserpreforms mit leistungsfähigen Kunststoffmaterialien sollte ein neuartiges Leichtbaukonzept realisiert werden, welches zugleich eine hohe Funktions-integration und strukturelle Stabilität bietet.