Vom Funktionsmuster zur Serienlösung in der Laborautomatisierung

3-Achsen-Positionierung: 100-fach höhere Wiederholgenauigkeit

Wie wird aus einem funktionsfähigen Prototyp eine hochpräzise, wirtschaftlich fertigbare und langfristig zuverlässige Positionierlösung?

Für einen Hersteller von Laborautomatisierungssystemen optimierte Feinmess Suhl ein hochpräzises 3-Achsen-Positioniersystem für das automatisierte Handling und Positionieren kleiner Probenträger. Durch die gezielte Abstimmung von Präzisions-Gleitgewindetrieben, Führungen, Vorspannung und Fertigungsprozessen konnte die Wiederholgenauigkeit um den Faktor 100 verbessert werden. Das Ergebnis: Eine Positioniergenauigkeit von weniger als 1 µm gemäß Spezifikation, eine nachgewiesene Lebensdauer und der erfolgreiche Übergang in die Serienfertigung. 

Die Ausgangssituation: Vom Funktionsmuster zur Serienlösung

Der Kunde verfügte über ein Funktionsmuster zur präzisen Positionierung eines wechselbaren Probenträgers in drei Achsen sowie zur Winkelausrichtung. Die grundsätzliche Funktion war bereits nachgewiesen. Für den Serieneinsatz mussten jedoch Präzision, Wiederholgenauigkeit, Langzeitstabilität und Fertigungsgerechtigkeit weiter verbessert werden. Feinmess Suhl wurde frühzeitig in den Entwicklungsprozess eingebunden, um die bestehende Konstruktion zu analysieren und gezielt zu optimieren.

Die Herausforderung: Höchste Präzision im Zusammenspiel aller Komponenten

Bei hochpräzisen Positioniersystemen entscheidet nicht allein die Genauigkeit des Gewindetriebs über das Ergebnis. Auch Axialspiel, Vorspannung, Führungssteifigkeit, Schwingungsverhalten und Toleranzketten beeinflussen die Positioniergenauigkeit und langfristige Zuverlässigkeit.

Unsere Engineering-Lösung: Präzisionskomponenten als abgestimmtes System

Unser Engineering-Team optimierte nicht nur den Präzisions-Gleitgewindetrieb, sondern betrachtete die gesamte Positioniereinheit als funktionales System.

Die Entwicklung umfasste mehrere aufeinander abgestimmte Maßnahmen:

  • Optimierung von Gewindetrieb, Vorspannung und Axialspiel

  • Verbesserung der Führungssteifigkeit und Toleranzketten

  • Auswahl geeigneter Werkstoffe und Beschichtungen

  • Fertigungs- und montagegerechte Anpassung der Konstruktion

  • Herstellung und Erprobung von Entwicklungsmustern

  • Messtechnische Validierung der Optimierungsmaßnahmen

In mehreren Entwicklungsschleifen wurden die Ergebnisse überprüft und die Konstruktion schrittweise verbessert. Entscheidend war dabei das Zusammenspiel von Präzisionskomponenten, Mechanik und Fertigungsprozessen.

 

Das Ergebnis: 100-fach verbesserte Wiederholgenauigkeit

Durch die gezielte Engineering-Optimierung konnte die ursprüngliche Konstruktion erfolgreich zu einer serienfähigen Präzisionslösung weiterentwickelt werden.

  • Faktor 100: Verbesserung der Wiederholgenauigkeit

  • Unter 1 µm: Geforderte Positioniergenauigkeit erreicht

  • Bis zu 30 Mio. Bewegungen: Spezifizierte Lebensdauer nachgewiesen

  • Serienfertigung: Wirtschaftliche und reproduzierbare Herstellung realisiert

Die optimierte Positioniereinheit erfüllt die Anforderungen an Präzision, Langzeitstabilität und Fertigbarkeit. Aus dem ursprünglichen Funktionsmuster entstand eine zuverlässige Lösung für die Laborautomatisierung.

Technische Kennzahlen

Kennzahl Wert
Anwendung 3-Achsen-Positionierung in der Laborautomatisierung
Gewindedurchmesser 6 mm
Steigung 1 mm
Gewindefertigung Geschliffen
Axialspiel Spielfrei vorgespannt
Laufdrehmoment Definiert und gering
Positioniergenauigkeit Spezifikation unter 1 µm eingehalten
Wiederholgenauigkeit Um Faktor 100 verbessert
Lebensdauer Bis zu 30 Mio. Bewegungen
Projektlaufzeit Ca. 1 Jahr
Serienvolumen Ca. 200 Einheiten pro Jahr

Von der Entwicklung bis zur Serienfertigung

Dieses Projekt zeigt, wie entscheidend das Zusammenspiel von Engineering, Präzisionsfertigung und messtechnischer Validierung für die Entwicklung hochgenauer Positioniersysteme ist.

Feinmess Suhl begleitete den Kunden von der Analyse des Funktionsmusters über die konstruktive Optimierung und Erprobung bis zur wirtschaftlichen Serienfertigung.

Aus der erfolgreichen Zusammenarbeit entstanden weitere Entwicklungsprojekte für zusätzliche Komponenten.

Ihre Anwendung stellt besondere Anforderungen an Präzision?

Ob Laborautomatisierung, Medizintechnik, optische Systeme oder industrielle Positionieraufgaben: Unsere Engineering-Experten unterstützen Sie bei der Entwicklung kundenspezifischer Präzisions-Gleitgewindetriebe und Positioniersysteme.

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