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Hallo! Ich bin Filip Ljevar, Absolvent der Universität Maribor (Slowenien) im Fachbereich Ingenieurwesen und Management. Mein Schwerpunkt liegt in der CAD-Oberflächenmodellierung und Fertigungstechnologie. Zusätzlich arbeite ich als Design-Ingenieur bei einem F&E-Unternehmen, das sich auf Blechumformung spezialisiert hat. Es begeistert mich, das Ingenieurwesen weiterzuentwickeln und meine Erkenntnisse mit anderen zu teilen.
Eine Herausforderung in der Werkstatt zur Innovation führte
Zu Beginn meiner Ingenieurkarriere begeisterte mich das praktische Lösen von Problemen. In einer kleinen Werkstatt stieß ich immer wieder auf dasselbe Hindernis: Es gab einfach keinen Maschinenschraubstock, der alle unsere Anforderungen erfüllte. Ein Maschinenschraubstock fixiert das Material während der CNC-Bearbeitung, was besonders bei der 5-Achsen-Fräsbearbeitung wichtig ist, da das Material von mindestens fünf Seiten zugänglich sein muss. Wir brauchten eine einfache, leichte, stabile und schlanke Lösung, die dem Werkzeug den vollen Zugriff auf das Werkstück ermöglichte – insbesondere bei anspruchsvollen Winkeln. Doch die verfügbaren Modelle waren entweder zu sperrig, zu teuer oder kamen mit proprietären Erweiterungen, die uns an kostspieliges Zubehör und Ersatzteile banden.
Diese Frustration wurde zu meiner Motivation. Ich wollte einen Schraubstock entwerfen, der alles konnte: vielseitig, zugänglich und leicht zu warten. Nach viel Entwicklungsarbeit und Tests reichte ich ein nationales slowenisches Patent (SI 26467 A) ein, um diese Lösung zu verwirklichen. Ein besonderer Dank geht an Prof. Dr. Jožef Predan und Prof. Dr. Marko Kegl, deren Mentoring entscheidend war.
Ein Höhepunkt war meine Präsentation auf dem 15. Industrieforum IRT 2024, wo ich beim Innovationswettbewerb der Fakultät für Maschinenbau der Universität Ljubljana den 2. Platz belegte. Diese Anerkennung war die Bestätigung für all die harte Arbeit.
Ein Maschinenschraubstock mit Open-Access-Design
Mein Hauptziel war es, einen Schraubstock zu schaffen, der Werkstätten Flexibilität bietet und sie nicht an einen einzigen Hersteller bindet. Zu viele Schraubstöcke haben proprietäre Schnittstellen, die einfache Reparaturen oder Ersatzteile ohne den Originalhersteller erschweren und oft hohe Kosten verursachen. Ich wollte dieses Problem lösen und einen Schraubstock entwerfen, der Flexibilität, hohe Leistung und Freiheit von solchen Einschränkungen bietet. Meine Lösung, optimiert für die 5-Achsen-CNC-Fräsbearbeitung, integriert einen modularen, offenen Ansatz, der anderen Ingenieuren helfen kann, gängige Probleme der Branche zu vermeiden.
Ich ließ mich von der Arbeit von Brandon Sander bei Inheritance Machining inspirieren, der geteilte Spannbacken in Schwalbenschwanzführungen für Werkstattvorrichtungen verwendet hat. Mit diesem Konzept im Hinterkopf fügte ich meinen eigenen Twist hinzu: einen parabelförmigen Keil zur Erhöhung der Spannkraft. Dieses Design nutzt den Niederzugeffekt der geteilten Spannbacken, um die beweglichen Backen fest an den Schraubstockkörper zu ziehen, wodurch die erforderliche Festigkeit erreicht wird, ohne den Zugang einzuschränken.
Herausforderungen beim Design eines Maschinenschraubstocks: Wesentliche Merkmale und Einblicke aus der CAE-Analyse
Die Entwicklung dieses Schraubstocks war nicht ohne Hürden. Mit begrenzten Ressourcen und wenig Zeit musste ich stark auf computerunterstützte Technik (CAE) in SOLIDWORKS setzen, anstatt physische Prototypen zu erstellen. Es war schwierig, Branchenstandards für die Leistung von Maschinenschraubstöcken zu finden, also musste ich mich auf eine Mischung aus Bauchgefühl und Trial-and-Error-Ansätzen verlassen. Jede Iteration brachte neue Erkenntnisse, und diese Simulationen wurden unersetzlich, um das Design an die Anforderungen der realen Welt anzupassen.
Der Schraubstock wurde mit 5-Achsen-CNC-Maschinen wie der Haas UMC 750 im Sinn entwickelt, kann jedoch auch an andere Setups angepasst werden. Er verfügt über 150 mm breite Backen und einen Spannbereich von 80 bis 280 mm, wobei er Werkstücke 180 mm über dem Maschinentisch hält. Die Kombination aus parabolischem Keil und geteiltem Klemmdesign gewährleistet einen festen Halt und vollen Zugang von allen Seiten, was für präzise Arbeiten unerlässlich ist. Diese Balance aus Stabilität und Zugänglichkeit unterscheidet meinen Schraubstock von herkömmlichen Modellen.
Open-Source-Hardware für Maschinenschraubstöcke
Eine der spannendsten Aspekte dieses Projekts ist die Möglichkeit, es mit der Open-Source-Community zu teilen. Sobald der Prototyp fertiggestellt ist, plane ich, ihn bei der Open Source Hardware Association (OSHWA) zu registrieren, um gemeinschaftsbasierte Weiterentwicklungen zu fördern. Ich hoffe, dass die Bereitstellung der Dokumentation und des Designs einen neuen Standard setzen kann, wie Maschinenschraubstöcke entwickelt, getestet und gewartet werden, und Ingenieure weltweit zur Zusammenarbeit inspiriert.
Wenn ich anderen Ingenieuren einen Rat geben könnte, dann diesen: Fangt so früh wie möglich mit dem Prototyping an. Rückblickend hätte ich gerne früher 3D-gedruckte Modelle getestet. Simulationen sind großartig, aber nichts kommt dem Gefühl nahe, einen physischen Prototypen in der Hand zu haben, um zu sehen, was funktioniert und was nicht. Frühe Tests können verhindern, dass man zu weit in eine Richtung geht, die sich später als unbrauchbar erweist, und erlauben eine schnellere Verfeinerung und Iteration.
Ich strebe den Sommer 2026 an, um die Prototypentests abzuschließen und diesen Schraubstock für den realen Einsatz bei der CNC-Fertigung von Teilen einzuführen. Für mich geht es nicht nur darum, ein besseres Werkzeug zu schaffen; es geht darum, Standards neu zu definieren, Werkstattausrüstung zugänglicher zu machen und Lösungen zu entwickeln, die wirklich den Bedürfnissen von Maschinenbauern und Ingenieuren gerecht werden.
Haben Sie jemals darüber nachgedacht, ein Standardwerkzeug neu zu gestalten? Welche Funktionen wären für Sie entscheidend, um den perfekten Maschinenschraubstock zu schaffen? Teilen Sie Ihre Gedanken und Ideen in den Kommentaren!
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