Fußball und Physik
Dieses Wochenende startet die Bundesliga in die neue Saison. Zeit, mal schnell einen Blick auf die Verbindung Fußball und Physik zu werfen. Als der Brasilianer Roberto Carlos 1997 aus 35 Metern ein ganz und gar unglaubliches Tor mit dem linken Außenrist schoss, rätselte die Fußballwelt, ob das mit rechten Dingen zuging. War da eine höhere Macht im Spiel? Der Fuß Gottes gar? Ein Rätsel, das gelöst werden wollte.
Exakte Wissenschaft für den grünen Rasen
Unseren französischen Nachbarn hat dieser Treffer keine Ruhe gelassen, und so haben französische Physiker das Geheimnis im letzten Jahr gelüftet, wie u.a. Spiegel Online berichtete. Im New Journals of Physics erklären die Wissenschaftler ganz präzise wie es zu diesem Treffer kommen konnte.
So schön kann der Fußball sein. Quelle: http://iopscience.iop.org/1367-2630/12/9/093004/fulltext · via Spiegel online
Entscheidend waren die große Torentfernung, der harte Schuss von Roberto Carlos und die perfekte Ballrotation. Die wiederum wurde verursacht durch den angeschnittenen Schuss, der den Ball auf seinem Weg zum Tor mit hoher Geschwindigkeit auf eine spiralförmige Flugbahn gelenkt hat. Magnus-Effekt nennen das die Experten. Die große Torentfernung bewirkte dann ein allmähliches Nachlassen der Fluggeschwindigkeit des Balls, wodurch die Rotation das Zepter über die Flugrichtung übernehmen konnte. So kam’s zu der Linkskurve Richtung Tor am Ende der Flugbahn.
Vom Freistoß zum Freiwinkel
Jetzt fragen Sie sich natürlich, was das mit Schleifen und Schleifmaschinen zu tun hat? Auf den ersten Blick nicht so viel. Aber wenn ich mir die zum Teil extrem komplexen Werkstücke anschaue, die unsere Kunden auf unseren Maschinen auf’s µm genau schleifen, dann ist da bei der Entwicklung des Schleifprozesses jede Menge Mathematik und Physik im Spiel. Ja, und dann ist doch der Sprung vom Freiwinkel zum Freistoß nur noch minimal.
Also, wenn Sie ein komplexes Werkstück wie zum Beispiel so einen schönen Abwälzfräser bearbeiten wollen, schreiben Sie unserem Softwareexperten Wolfram Hermle. Denn der Wunderkicker Roberto Carlos kann Ihnen da mit Sicherheit nicht weiterhelfen.
Wichtig ist halt nicht nur auf’m Platz, sondern auch auf’r Schleifmaschine!
Does this sound familiar? You’re looking forward to a conference and an exciting lecture, let’s say on “Machining of Demanding Materials in the Aerospace Industry,” and then the speaker softly lulls you to sleep with 300 PowerPoint slides.
Kennen Sie das? Sie freuen sich bei einer Konferenz auf einen spannenden Vortrag, sagen wir zum Thema „Zerspanung anspruchsvoller Werkstoffe in der Luft- und Raumfahrtindustrie“, und dann werden Sie mit 300 PowerPoint-Folien sanft in Halbschlaf versetzt.
Intelligent Grinding Wheels
At HAAS we often ask ourselves what we can do to make sure our presentations are interesting. Especially when we’re talking about complex topics like “Intelligent Grinding Wheels.” No, that’s not a joke. Our colleague Wolfgang Hermle designed software that makes it possible to relief-grind small hob cutters with intelligent, large grinding wheels so that the entire grinding cycle takes 50 percent less time. If I could draw as well as Jorge Cham (further below), I would post a grinding comic on the topic. And by the way, if you want to know how to teach a grinding wheel to think, ask Wolfgang Hermle.
Intelligente Schleifscheiben
Wir bei HAAS fragen uns natürlich auch immer wieder, wie wir unsere Präsentationen interessant gestalten können. Vor allem, wenn es um so komplexe Themen wie „Intelligente Schleifscheiben“ geht. Nein, das ist kein Witz. Unser Kollege Wolfram Hermle hat das Hinterschleifen von kleinen Abwälzfräsern mit intelligenten, großen Schleifscheiben softwaretechnisch so hinbekommen, dass der gesamte Schleifzyklus in einer Aufspannung 50 Prozent weniger Zeit braucht. Also, wenn ich so gut zeichnen könnte wie Jorge Cham (weiter unten), würde ich zu dem Thema einen Schleifcomic posten. Übrigens, wenn Sie wissen wollen, wie man einer Schleifscheibe das Denken beibringt, fragen Sie Wolfram Hermle.
Grinding a hob cutter on a Multigrind® AF· Schleifen eines Abwälzfräsers auf einer Multigrind® AF. Foto: HAAS
Dark Matter Jorge Cham from PHD Comics shows us how to present complex topics in a clear and entertaining way. This brilliant graphic artist (and engineer with a PhD, who said engineers were dull guys) made a comic video to go along with a conversation between two physics professors. They’re talking about Dark Matter and how researchers at CERN are dealing with it.
Dunkle Materie Jorge Cham von PHD Comics zeigt uns auf anschauliche Art, wie man komplexe Themen unterhaltsam visualisiert. Dieser geniale Zeichner (und promovierte Ingenieur!, sag’ noch einer Ingenieure wären trockene Typen) hat eine lockere Plauderei zwischen zwei Physikprofessoren visualisiert. Es geht um Dunkle Materie und wie die Forscher am CERN damit umgehen.
Schleifen eines großen Abwälzfräsers auf einer Multigrind CB.
Konkurrenz belebt ja das Geschäft, sagt man so. Deshalb freue ich mich als Ingenieur immer, wenn ich in einer Fachzeitschrift was Neues von den Kollegen beim Wettbewerb lese. Neulich zum Beispiel wurde in der „fertigung“ eine Schleifmaschine für große Dimensionen angekündigt. Abwälzfräser sollen später darauf hergestellt werden. Klingt interessant, dachte ich mir, war aber nach der Lektüre eher enttäuscht. Nix Halbes und nix Ganzes, wie wir Schwaben sagen.
Fix und fertig und komplett
Auf der ersten an den Kunden ausgelieferten Multigrind CB werden tatsächlich Abwälzfräser bearbeitet. Das sind ziemlich beeindruckende Fräswerkzeuge, bis zu 600 kg schwer und 600 mm lang und haben einen Durchmesser von max. 500 mm. I.P. Huse stellt auf der norwegischen Insel Herøy mit solchen Fräswerkzeugen u.a. Zahnräder zum Antrieb großer (wirklich großer!) Winden für Fracht- und Containerschiffe und Bohrplattformen her.
Voller Einsatz für Mann und Winden. Quelle: www.maersk.com
Auf den Trommeln, die schon mal 8 Meter im Durchmesser haben können, werden Ankerketten, Schiffstrosse oder Kabel aufgerollt. Die Bearbeitungsspezialisten von I.P. Huse haben sich für HAAS entschieden, weil wir der einzige Schleifmaschinenhersteller sind, auf dessen Maschinen sehr große Verzahnungswerkzeuge in einer einzigen Aufspannung bearbeiten werden können, auch komplett. Ermöglicht wird dies z. B. durch eine gekreuzte Doppelspindelanordnung, 360° Schwenkwinkel in der A-Achse und 320° Schwenkwinkel der Schleifscheibe in der C-Achse.
Die Hysterese und das Muggaseggele
Damit nun die Zahnräder in den großen Winden optimal auch unter Schwerstlast laufen, müssen sie äußerst präzise gearbeitet sein, und dazu braucht’s, wer hätte es gedacht, äußerst präzise Abwälzfräswerkzeuge. Werkzeuggenauigkeiten von 2 bis 3 µm müssen sein. Um diese Genauigkeit während des kompletten Schleifprozesses sicherzustellen, haben wir der CB ein intelligentes, integriertes 3D-Messsystem verpasst.
Messen in der Multigrind® CB
HAAS-Mitarbeiter nehmen's ganz genau.
Den Mathematikspezialisten in unserer Softwareabteilung ist es dabei gelungen, die sog. Hysterese mathematisch zu kalibrieren. Unter einer Hysterese versteht man das Fortdauern einer Wirkung nach dem Wegfall ihrer Ursache; also, wenn der Taster weiter ausgelenkt wird, als er eigentlich sollte, was sich im nächsten Schliff dann negativ auswirkt. Aber wie gesagt, damit ist jetzt Schluss: die integrierte Messeinheit in unserer CB führt zu Wiederholgenauigkeiten von weniger als 1 µm (und das ist weniger als ein Muggaseggele!) und spart außerdem zeitaufwändiges Ab- und Aufspannen. Da freut sich doch der Schwabe in uns allen, oder?
Ihr Thomas Bader
P.S. Jetzt hab ich noch was Nettes für alle Seefahrer: Die Fräsbearbeitung eines großen Zahnrades bei I.P. Huse dauert bis zu 8 Tagen. Die Fahrt mit dem Schiff durch den Panamakanal rund 8 Stunden – oder im Zeitraffer knapp 2 Minuten.
Zeitraffer-Schiffsreise durch den Panamakanal. Linktipp: www.mare.de
