Am Freitag, 24. September 2010, weihte das Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigung (IWF) der ETH eine 5-Achs-Fräsmaschine ein. Eine Einweihung wie jede andere war es nicht: Das Bearbeitungszentrum im Wert von 500'000 Franken aus dem japanischen Hause Mori Seiki wurde dem Institut kostenlos für Forschung und Lehre zur Verfügung gestellt. Das im Rahmen des Stiftungspreises «MTTRF Loan Award» der Stiftung MTRRF (vgl. Kasten). Dieser Preis wurde in Europa bislang nur je einer Hochschule in Belgien, Italien, Deutschland und der Schweiz verliehen. «Das ist für uns eine hohe Auszeichnung. Diese Maschine ist sehr wertvoll, nicht nur finanziell», sagt der Preisträger und Leiter des IWF Konrad Wegener.

Hochpräzision wird immer wichtiger

Mit der Hochpräzisionsmaschine Mori Seiki NMV5000 DCG können ein Motorblock für den Automobilbau, Werkzeugmaschinen-Werkzeuge für den Maschinenbau oder Implantate für Knie- oder Hüftgelenke für die Medizinaltechnik gefertigt werden. Zentral dabei ist die Genauigkeit der Maschine. Sie liegt bei rund 20 Mikrometern im Arbeitsbereich – das entspricht etwa einem Drittel des Durchmessers eines Haars. Eine solche Genauigkeit wird immer wichtiger, wie Thomas Liebrich, Maschinenbau-Ingenieur am IWF, sagt. Er hält fest: Je genauer das Bauteil aus der Maschine kommt, also je besser es mit der Zeichnung übereinstimmt, desto genauer können die theoretisch bestimmten Eigenschaften erreicht werden. Oder umgekehrt, wie er anhand des Beispiel eines Automotors veranschaulicht: «Wenn die Bohrungen, in welchen sich die Zylinder bewegen, nicht eine zylindrische, sondern eine ‚eierförmige’ Form haben, wird der Energieverbrauch ansteigen.»

Um die Genauigkeit des Geräts zu messen, gibt es bislang noch keine standardisierte Messtechnik. Das soll sich nun ändern. Laut Wegener will das IWF solche Messstrategien und –mittel entwickeln. Daneben soll der Preis auch der Lehre zu Gute kommen. Künftig sollen vor allem Maschinenbaustudenten mit Vertiefung Fertigungstechnik damit arbeiten. «Sie sollen verstehen, wie die Maschine funktioniert und Methoden kennen lernen, mit denen man die Bauteile herstellen kann», sagt der ETH-Professor für Produktionstechnik und Werkzeugmaschinen. Zentral wird sie auch als Lehrmittel für Veranstaltungen sein, die den Studenten vermitteln sollen, wie man eine solche Hochpräzisionsmaschine vermisst, um eine bestimmte Genauigkeit zu erreichen.

Verlängerung des Preises in Sicht

Der «MTTRF Loan Award» ist befristet auf ein Jahr. Für eine Verlängerung muss Wegener einen Antrag stellen. «Wir werden die Maschine voraussichtlich noch ein zusätzliches Jahr bei uns haben», sagt er. Vorher muss jedoch ein Problem gelöst werden. Das Gerät steht in der Werkstatt des IWF im Zürcher Technopark. Im Winter herrschen dort Temperaturen von rund 18 Grad, im Sommer sind es bis zu 36 Grad. Je nach Jahreszeit zieht sich das Material zusammen oder dehnt sich aus – zum Nachteil für die Präzision. Wegener sucht nun nach einer Lösung, um eine gleichmässige Temperatur zu erreichen. Der IWF-Leiter ist zuversichtlich: «Eine Möglichkeit wäre, ein Zelt darüber zu spannen und dort drinnen die Temperatur zu regeln.»

Die Stiftung MTTRF

Die Machine Tool Technologies Research Foundation (MTTRF) wurde im Oktober 2002 als gemeinnützige Stiftung in den USA gegründet, hat ihren Sitz in San Francisco und wird von Unternehmen gesponsert. Hauptgeldgeber ist der japanische Werkzeugmaschinen-Hersteller Mori Seiki. Ziel der Nonprofit-Organisation ist es, in globalem Umfang die Forschung an Universitäten und öffentlichen Forschungseinrichtungen zu unterstützen, die sich mit innovativen Technologien im Bereich des Werkzeugmaschinenbaus beschäftigen.