Die Schneidkantenmikropräparation bietet auch für die Hartbearbeitung mit pCBN-Werkzeugen das Potenzial zur Steigerung der Werkzeugstandzeit. Konventionellen Präparationsverfahren sind jedoch aufgrund des erheblichen Werkzeugverschleißes, der hieraus resultierenden geringen Prozesssicherheit sowie der mangelnden geometrischen Flexibilität enge Prozessgrenzen gesetzt. Die Lasermaterialbearbeitung besitzt daher – insbesondere bei der Präparation von Werkzeugen aus hochharten Schneidstoffen – großes Potential.
Beim BTA-Tiefbohren können Bohrungen mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von mehr als 200 produktiv erzeugt werden. Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit von Tiefbohrungen müssen diese zusätzlich zu typischen Qualitätsanforderungen (z.B. Durchmessergenauigkeit) einen möglichst geringen Mittenverlauf aufweisen. Der Mittenverlauf ist der Versatz der realen Bohrungsachse von der idealen Bohrungsachse. Das Ziel des Projektes ist es eine Kompensationseinheit zu entwickeln, welche den Mittenverlauf im Prozess erfasst und simultan durch ein aktives Werkzeugsystem korrigiert. Hierzu wird unteranderem ein Messsystem entwickelt.
Additive Fertigungsverfahren (AF) haben in den vergangenen Jahren stark an
Bedeutung gewonnen. Der Einsatz von AF bietet die Möglichkeit, individuelle,
funktionsgerechtere Bauteile mit minimalem Materialeinsatz zu fertigen, die mithilfe
herkömmlicher Fertigungsverfahren nicht oder nur mit großem Aufwand zu fertigen
sind.
Eigenspannungen in Hartstoffschichten haben einen großen Einfluss auf die Werkzeugstandzeit. Die Messung an der Schneidkante ist mit den etablierten Verfahren nicht möglich. Die Raman-Spektroskopie zeigt hohes Potential für diese Messaufgabe. Die Kalibrierung der Messmethode erfolgt mit Hilfe der röntgenografischen Streuvektormethode.
Das mobile Seilschleifen ist ein weit verbreitetes Verfahren zum Trennen großvolumiger Bauteil. Anwendung findet das Verfahren im Bereich der Bauindustrie, dem Rückbau und in der Natursteingewinnung. Die Produktivität und die Prozesssicherheit werden heutzutage ausschließlich durch das Erfahrungswissen des Maschinenbedieners bestimmt. So können bspw. Prozessfehler, wie das Aufschieben von Schneidperlen oder exzentrisch verschlissene Schneidperlen, nur manuell während Prozessunterbrechungen durch den Maschinenbediener identifiziert werden. Entsprechend ist das Ziel des Forschungsprojektes die Entwicklung einer Prozessüberwachung für das mobile Seilschleifen. Hierzu werden unteranderem für das Seilschleifen neuartige Messsysteme entwickelt.
Die Ermüdungsfestigkeit von Stumpfnahtverbindungen ist signifikant von deren Eigenspannungszustand abhängig. Ein Fertigungsverfahren zum Einbringen von für die Ermüdungsfestigkeit positiv wirkenden Druckeigenspannungen ist das Festwalzen. In diesem Projekt wird der Festwalzprozess für Stumpfnahtverbindungen dicker Bleche qualifiziert und der Einfluss des Verfahrens auf das Ermüdungsrisswachstum quantifiziert.
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist das Verständnis der Oberflächenausprägung am Beispiel des Flankenfräsens unter besonderer Berücksichtigung der Werkzeugmikrogeometrie und der Prozessstellgrößen. Ein wesentlicher Aspekt des Projekts besteht in der Methodenentwicklung für die Erweiterung von Zerspansimulationen um die geometrischen Merkmale höherer Ordnung. Hierfür wird erstmalig der Ansatz der kontinuierlichen Wavelettransformation herangezogen und entsprechend weiterentwickelt.
Bei spanenden Prozessen kann die Spanform die Prozesssicherheit negativ beeinflussen. Zur Vermeidung ungünstiger Spanformen können Spanleitstufen eingesetzt werden, die bei Sonderwerkzeugen jedoch nicht während des Pressens eingebracht werden können. Daher stellt in diesen Fällen die Laserbearbeitung eine Alternative dar. In diesem Vorhaben wird eine optimierte Spanleitstufe für Formdreh- und Aufbohrwerkzeuge ausgelegt, welche mittels Laserablation hergestellt wird.
Titan- und Nickelbasiswerkstoffe bewirken in der mechanischen Bearbeitung im Vergleich zur Bearbeitung von Eisenbasiswerkstoffen eine erhöhte Werkzeugbelastung. Ziel ist es, durch den Einsatz von Schaftfräsern mit Freiflächenmodifikation den Freiflächenverschleiß zu begrenzen und die Standzeit und die Produktivität der Werkzeuge zu steigern.
Anwendung der aus anderen Schleifverfahren etablierten Technologie des Abrichtens auf Trennschleifprozesse in der Bauindustrie. Das gezielte Zurücksetzen der Bindung erlaubt eine Reduktion der Bearbeitungskräfte, die Minimierung von Nebenzeiten und die Erhöhung der Werkzeugstandzeiten. So kann eine Erhöhung der Produktivität und der Wirtschaftlichkeit erreicht werden.
Leitung:
Dr. Christian Pelshenke (FGW), Dr. Alexander Krödel
Das Ziel dieses Vorhabens ist die Verfügbarkeit eines angepassten Umfangsschleifprozesses zur Bearbeitung von PcBN-Schaftwerkzeugen. Das Verschleißverhalten der zur Bearbeitung des hochharten Werkstoffs eingesetzten Diamantschleifwerkzeuge ist im Vergleich zur Bearbeitung anderer Schneidstoffe hoch und beim Nutentiefschleifen an Schaftwerkzeugen lokal unterschiedlich. In diesem Forschungsvorhaben werden Erkenntnisse über die Schleifprozessauslegung, den Abrichtprozess und die Schleifwerkzeugauslegung generiert, sodass das Schleifen von PcBN produktivitäts- und qualitätsangepasst durchgeführt werden kann.
Aktuell am Markt angebotenen Universalspindeln sind aufgrund ihres limitierten Arbeitsbereiches häufig nur für ein der beiden sehr produktiven Verfahren der Hochgeschwindigkeits- oder Hochleistungszerspanung geeignet. Ziel des Projektes ist es, eine „hybride“ Spindel zu entwickeln, die prozessabhängig zwischen diesen beiden Betriebsbereichen umschalten kann, da in diesem Fall ein breites Materialspektrum an derselben Maschine kostengünstig und effizient bearbeitet werden kann.
Während des Betriebes von Motorspindeln, kommt es zu Wärmeverlusten in Motor und Lagern. Diese Wärme führt zu einer Reihe an ungewünschten Effekte innerhalb des Spindel-Lager-Systems. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Wellenkühlung auf Basis von lamellenförmigen Wärmetauschern.
Qualifizierung der ESPI-Bohrlochmethode für die Messung von Eigenspannungen an Stahl, Aluminium und Titan. Ermittlung optimaler Bohr- und Messparameter für eine verlässliche und reproduzierbare Eigenspannungsmessung.
Jahr:
2018
Förderung:
Wege in die Forschung / Leibniz Universität Hannover
Die thermische Bauteilbelastung von Profilschleifprozessen, infolge unzureichender Kühlmittelversorgung, stellt eine Herausforderung dar. Dieser Herausforderung begegnet der Lösungsansatz die Schleifscheiben mittels Mikrostrukturen zu modifizieren, um die Kühlschmiermittelversorgung zu steigern und Prozesskräfte zu reduzieren. In diesem Projekt wird die Strukturierbarkeit wie der Einfluss der Strukturen auf die Bauteileigenschaften untersucht.
In diesem Projekt werden Mikroschmiertaschen spanend in die Lauffläche von Zylinderlaufbuchsen eingebracht. Diese Schmiertaschen dienen als Ölreservoire und reduzieren die Reibung zwischen Kolben und Buchse durch Verbesserung der tribologischen Bedingungen.
Wendeschneidplatten aus Polykristallinem Bornitrid (PCBN) zeichnen sich durch hohe Härte und Warmfestigkeit aus. Effiziente und qualitätsoptimierte Strategien zur Schleifbearbeitung dieser Zerspanungswerkzeuge ermöglichen eine wesentliche Minderung der Fertigungskosten und Steigerung der Oberflächenqualität der zu fertigenden Bauteile. Durch die systematische Untersuchung des Schleif- und Abrichtprozesses der PCBN-Wendeschneidplatten, sollen im Rahmen dieses Forschungsprojektes geeignete Strategien bereitgestellt werden.
Dieses Projekt ist ein von der DFG und CAPES gefördertes Verbundprojekt zwischen deutschen und brasilianischen Hochschulen. Das Ziel dieses Projekts besteht in der Untersuchung der der Relaxation von Eigenspannungen zugrunde liegenden Mechanismen. Aus dem Verständnis über die Mechanismen der Relaxation werden die Endbearbeitungsschritte der spanenden Fertigung angepasst.
Drehwalzen stellt eine effiziente Möglichkeit für die Bearbeitung von Hochleistungsbauteilen dar. Durch das gleichzeitige Drehen und Festwalzen können nicht nur Prozesszeiten gekürzt werden - auch kann die nachteilige Beeinflussung der Bauteilrandzone durch die Werkstückbelastungen beim Drehen ausgeglichen werden.
Aufgabe des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung und Erforschung einer neuartigen Werkzeugaufnahme auf Basis von Reibleistendämpfern.
Ziel ist es, die Dämpfungswirkung und Steifigkeit sowie die daraus resultierende Produktivität gegenüber bekannten Werkzeugaufnahmen für einen breiten Frequenzbereich zu steigern.
Im Verbundprojekt FINISH wird die exakte und schnelle Geometrieerfassung sowie Datenauswertung zur Effizienzsteigerung beim Beschichtungsprozess von Luxusyachten erforscht. Am IFW wird dabei eine Methodik entwickelt, um aus einer Punktwolke des Rohzustandes ein ästhetisch und technologisch optimiertes CAD-Sollmodell zu erzeugen.
In dem Forschungsprojekt „CAxPoli - Technologische CAD/CAM-Kette zur automatisierten Politur geometrisch komplexer Werkstücke“ wird am Beispiel der Zahnpolitur die automatisierte Bearbeitung durch Rückführung der tatsächlichern Bearbeitungsergebnisse auf die Prozessplanung untersucht. Ziel ist es, je nach Bearbeitungszustand die passenden Prozessstellgrößen automatisch auszuwählen und anzupassen. Durch die Rückkopplung des Bearbeitungsergebnisses sowie durch den stetigen Aufbau von Wissen aus vorherigen Bearbeitungsprozessen soll die automatische Bearbeitung komplexer Werkstücke erreicht werden.
Ziel des Projekts Effective ist die erstmalige Entwicklung, Erforschung und Demonstration einer effizienten, intelligenten und kostengünstigen Produktionsanlage zur Bearbeitung von Faserverstärkten Kunststoffen mittels einer Kombination von Werkzeugmaschinen- und Robotertechnologien integriert in eine Gesamtanlage. Durch die Optimierung der Konstruktion werden die Maschinenkosten um über 25 % reduziert. Außerdem sorgen eine intelligente Regelung für die Absaugung und der Einsatz von Leichtbaumaterialien in der Maschinenstruktur für eine Reduktion der Energiekosten um 25 % gegenüber heutigen Werkzeugmaschinen.
Jahr:
2018
Förderung:
Dieses Forschungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.
Das Ziel des Transferprojekts T09 ist die Überführung des erarbeiteten Grundlagenwissens im SFB 653 in die Anwendung. Hierzu wird die Methode zur adaptiven Arbeitsplanung und Fertigungssteuerung anwendungsorientiert weiterentwickelt und in das Fauser MES der Fauser AG transferiert und mit der Fauser BDE verknüpft. Beim Projektpartner Bornemann Gewindetechnik GmbH & Co. KG kommt die Methode in der Praxis zum Einsatz und wird auf diese Weise erprobt und validiert.
Trotz großer Weiterentwicklungen im Bereich der Datenaufnahme und -analyse wird insbesondere bei Drehprozessen die Prozessfeinplanung oft manuell auf Grundlage der Erfahrung des jeweiligen Maschinenbedieners durchgeführt. Hierdurch wird die Flexibilität der Fertigung aufgrund der Abhängigkeit von erfahrenem Personal reduziert. Hinzu kommt eine eingeschränkte Nutzung des insgesamt verfügbaren Erfahrungswissens aufgrund verschiedener Maschinenbediener sowie einer eingeschränkten Dokumentation der Prozesse. Aus diesen Gründen wird im Transferprojekt T13 des Sonderforschungsbereichs 653 eine Methode für die wissensbasierte Prozessfeinplanung entwickelt und transferiert. Diese ermöglicht das automatisierte Bestimmen und Optimieren von Prozessstellgrößen basierend auf den Prozessdaten vergangener Bearbeitungsprozesse.
Ziel dieses Projekts ist der Aufbau des Industrieforums „Kompetenzen in der Fertigungstechnik“. Die Förderung des Projekts erfolgt durch die Region Hannover. Das Industrieforum stellt einen Zusammenschluss aus vornehmlich kleinen und mittleren Unternehmen des produzierenden Gewerbes und dem IFW dar. Innerhalb des Forums werden Methoden im Bereich des Kompetenz- und Wissensmanagement entwickelt und in den beteiligten Unternehmen umgesetzt. Durch das Industrieforum wird es den Mitgliedsunternehmen ermöglicht, ihre Mitarbeiter im Kontext der zunehmenden Digitalisierung der Fertigung gezielt zu fördern und zu unterstützen. Zentrale Themen sind hierbei die effektive Aufnahme, Speicherung und Weitergabe von Wissen innerhalb des Unternehmens, Personalplanung, E-Learning sowie Methoden der Weiterbildungsbewertung.
Ein wichtiges Qualitätskriterium bei der Prozessauslegung ist die Vermeidung von geometrischen Gestaltabweichungen, die auf Wechselwirkungen von Prozess und Bauteil zurückzuführen sind. Die Nachgiebigkeit des Werkstücks wird primär durch die Prozesskräfte, die Materialeigenschaften und die sich im zeitlichen Verlauf verändernde Werkstückgestalt bestimmt. Aufgrund dieser Zusammenhänge ist für die Auslegung von Werkzeugschleifprozessen eine hohe Anzahl an Versuchen notwendig, bis der Prozess den Kundenwünschen entsprechend eingestellt ist. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Erforschung einer Methode zur modellbasierten Auslegung individueller Werkzeugschleifprozesse im industriellen Umfeld.
Kompetenzen der Mitarbeitenden rücken für Unternehmen in Zeiten der Digitalisierung und des Fachkräftemangels deutlich stärker in den Fokus. Personal, das für aktuelle und zukünftige Unternehmensherausforderungen passend qualifiziert ist, trägt wesentlich zum Unternehmenserfolg bei. Wenn benötigtes Know How jedoch nicht über Neueinstellungen ins Unternehmen geholt werden kann, werden Weiterbildungen genutzt, um die bestehenden Arbeitskräfte entsprechend zu qualifizieren. Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Weiterbildungen ist für die Unternehmen allerdings nicht durchführbar, da lediglich die Kosten, nicht aber der Nutzen der Weiterbildungen bekannt sind. Für eine Gegenüberstellung in einer Kosten-Nutzen-Analyse muss der Effekt der Weiterbildung monetär messbar gemacht werden. Im Forschungsprojekt SAPA wird eine simulationsbasierte Kosten-Nutzen-Betrachtung von Weiterbildungsmaßnahmen angestrebt, die zu einer optimalen Weiterbildungsstrategie für Unternehmen führen soll. Das Forschungsvorhaben wird gemeinsam mit dem Institut für Berufspädagogik und Erwachsenenbildung (ifBE) durchgeführt.
Die Personalplanung hat das Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens durch die anforderungsgerechte Qualifizierung der Mitarbeiter langfristig zu sichern. Die Fertigungsplanung greift hingegen kurzfristig auf die gegebenen Ressourcen zurück, um unter anderem Fertigungskosten und -zeiten zu reduzieren und die Qualität zu steigern. Die getrennte Betrachtung auf Unternehmens- bzw. Fertigungsebene führt in der Folge oftmals zu einem Spannungsfeld zwischen der langfristig ausgerichteten Personalentwicklung und dem kurzfristigen Streben nach Produktivitätssteigerungen in der Fertigung. Das Ziel des Projekts ist die Überführung der bisher erarbeiteten Erkenntnisse zum integrierten technologie- und kompetenzorientierten Planungsansatz in ein industrielles Anwendungsszenario. Dazu ist es erforderlich, den bisherigen Planungsansatz um die Berücksichtigung von Methoden-, Sozial- und Selbstkompetenzen, Formen der Gruppenarbeit und Weiterbildungsmaßnahmen zu einer kompetenzorientierten Fertigungs- und Personalplanungsmethodik zu erweitern. Des Weiteren ist die Integration dieser Fertigungs- und Personalplanungsmethodik in ein MES zur industriellen Anwendung in KMU angestrebt.
Das Forschungsprojekt zur dynamischen Kapazitätsplanung und -steuerung in produzierenden KMU (KaPro) wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und ist Teil der Förderung der Initiative KMU Innovativ. Das Ziel des Forschungsprojektes KaPro ist die Entwicklung eines Assistenzsystems zur kapazitätsbasierten Produktionsplanung und -steuerung, das sowohl langfristig den kapazitätsbedarf der Produktionsressourcen prognostiziert und entsprechend vorhält, als auch kurzfristige Abweichungen reguliert. Die Steuerung von Produktionskapazitäten soll in Abhängigkeit der prognostizierten Nachfrage über eine dynamische Anpassung von Angebotspreisen automatisiert erfolgen. Das Assistenzsystem soll durch ein Add-In eines bestehenden ERP/MES Programms prototypisch umgesetzt werden.
Jahr:
2016
Förderung:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Im Transferprojekt T1 des SFB871 werden die hervorragenden Erkenntnisse des Teilprojekt B2 weiterentwickelt und für den industriellen Einsatz erprobt. Im Rahmen des Projekts werden die Ansätze einer magnetisch geführten Spindel auf einen Rundtisch übertragen. Damit erweitert das Projekt die geschickte Reparaturzelle für Triebwerksschaufeln um ein werkstückseitiges Element.
Ziel des Forschungsprojekts ist es, die Werkzeugkosten in der spanenden Fertigung zu verringern sowie den Rohstoffbedarf für die Herstellung von Hartmetallwerkzeugen durch eine innovative Regenerationstechnologie deutlich zu senken. Dies soll durch den Einsatz von Schrottwerkzeugen als Rohlinge in einem regenerativen Werkzeugschleifprozess erreicht werden. Durch die Schaffung eines verkürzten Werkzeugkreislaufes wird eine signifikante Einsparung von Energie ermöglicht, deren Einsatz bei herkömmlichen Hartmetall-Recyclingprozessen durch das Zerkleinern, Neusintern, Schmelzen und Schleifen des Hartmetalls unvermeidbar ist.
Jahr:
2015
Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Werkzeugen und Verfahren, die eine wirtschaftliche zustandsorientierte Instandhaltung und Instandhaltungsplanung komplexer Investitionsgüter, wie Schienenfahrzeugradsätzen ermöglichen. In diesem Zusammenhang ist es notwendig neuartige Sensoren, Datenübertragungstechnologien und Algorithmen zu erforschen, die in Kombination eine betriebsbegleitenden Erkennung von Bauteilzuständen unter widrigen Umständen ermöglichen. Basierend auf der Kenntnis des Bauteilzustandes soll anschließend eine effiziente Planung der Instandhaltung realisiert werden.
Jahr:
2015
Förderung:
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM), Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Das Ziel des Transferprojekts „Betriebsbegleitende, operative Planung von Produktion und Instandhaltung „ ist die Verwertung eines simulationsgestützten Planungsansatzes für die Verknüpfung der Produktions- und Instandhaltungsplanung, um die wesentliche Grundlage für eine effiziente und betriebsbegleitende Anwendung für eine Vielzahl von Unternehmen zu erreichen. Hierfür soll der bestehende Planungsansatz um Methoden zur Selbstparametrierung sowie zum Anlernen von ablauforientierten Simulationsmodellen basierend auf Daten von BDE-/MDE-Systemen (z. B. bei stochastischen Daten) erweitert werden. Darüber hinaus gilt es, geeignete Feedback-Schleifen zum rechtzeitigen Erkennen einer nicht mehr ausreichenden Modellgüte zu entwickeln. Diese Aspekte bilden die Grundlage zur zeiteffizienten Modellerstellung und -pflege und dem betriebsbegleitenden Einsatz in der Praxis.
Ziel des beantragten FuE-Vorhabens ist es, die Planungsaufwände zur Herstellung von Leichtbau-Strukturbauteilen im Automated-Fiber-Placement-Prozess durch eine neue, automatisierte Bahnplanungs- und -optimierungsmethode deutlich zu reduzieren. Zudem soll in dem beantragten Vorhaben die Prozesssicherheit des komplexen Herstellprozesses durch ein zu entwickelndes und durch die Bahnplanung parametriertes, prozessinhärentes Thermografie-Qualitätsanalysesystem deutlich gesteigert werden.
Im Rahmen der Forschergruppe FOR 1845 „UP-HPC“ werden wissenschaftliche Methoden und neue Technologien zur Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit bei der mechanischen Ultrapräzisionsbearbeitung untersucht. In Kooperation mit der Universität Bremen erforscht das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) die Potentiale elektromagnetischer Linearführungen in Kombination mit modellbasierten Steuerungskonzepten im Bereich der hochpräzisen Werkzeugmaschinen.
Die Beschichtung von Zerspanwerkzeugen mittels PVD-Hartstoffschichten (Physical Vapour Deposition) erhöht die Standzeit und die Produktivität signifikant. Eine konventionelle Entwicklung eines Beschichtungssystems für eine Zerspanaufgabe umfasst heute eine Vielzahl von Versuchsreihen mit aufwendigen experimentellen Parameterstudien. Besonders die Untersuchung des Zerspanverhaltens in Praxisversuchen verursacht einen erheblichen Zeit-, Ressourcen- und Kostenaufwand. Das Ziel des Forschungsprojekts ist daher die Zeit- und Funktionsoptimierung des Entwicklungsprozesses von Zerspanwerkzeugen mit PVD-Hartstoffschichten für die Trockenbearbeitung durch den Einsatz von FE-Simulationen, die das Zerspanverhalten beschichteter Werkzeuge abbilden. Dazu sind grundlegende konzeptionelle Studien zur simulationsunterstützten Synthese von Schichtsystemen auf Basis von CrAl(X)N für Werkzeuge zur Trockenbearbeitung vorgesehen.
Durch die gezielte Auslegung des Werkzeugprofils und der Bearbeitungsstrategie können die für die Zahnfußtragfähigkeit relevanten Faktoren Randzoneneigenschaften und Zahnfußkrümmungsradius positiv
beeinflusst werden. Somit wird eine Erhöhung der Zahnfußlebensdauer erreicht. Für das kontinuierliche
Wälzschleifen ist jedoch der Einfluss zahlreicher zahnrad-, schnecken- und prozessspezifischer Einflussgrößen auf die Zahnfußrandzone und die realisierte Zahnradendgeometrie bisher nicht systematisch untersucht worden und somit nicht bekannt.
Das Hauptziel dieses Gesamtvorhabens ist damit ein grundlegender Beitrag zum Verständnis der
Zusammenhänge bei der Bearbeitung der Zahnfußrundung durch kontinuierliches Wälzschleifen. Im Fokus
stehen dabei die Auswirkungen geometrischer Schnecken- und Zahnradparameter, der Schneckenspezifikation sowie der Bearbeitungsstrategie auf den Eigenspannungs- und Gefügezustand der Zahnradrandzone sowie die verschleißbedingten Zahnradprofil-abweichungen im Zahnfußbereich. Gezielte Schleifuntersuchungen, 3D-Abtragssimulationen und analytische Prozessbetrachtung werden die benötigten Erkenntnisse liefern, um das Hauptziel dieses Vorhabens zu erreichen.
Die Eigenschaften von metallisch gebundenen Schleifscheiben bestimmen deren Einsatzverhalten und somit die Leistungsfähigkeit des Schleifprozesses. Metallische Schleifscheiben werden durch das Heißpressen hergestellt und erhalten durch diesen Prozess ihre Eigenschaften. Aktuelle ist nicht allgemein bekannt, welche Eigenschaften signifikante Einflüsse auf das Einsatzverhalten besitzen. Darüber hinaus ist unklar, welche Wirkzusammenhänge zwischen Sintergrößen und diesen signifikanten Eigenschaften herrschen. Daher ist das Ziel dieses Vorhabens, einen Beitrag zu leisten, die dargestellte Wissenslücke zu schließen.
Die Entwicklung von Modellen zur Vorhersage von Prozesskräften und Spanbildung ist ein wichtiger Fokus der fertigungstechnisch orientierten Wissenschaft. Dieses ermöglicht die Auslegung von Werkzeugmaschinen, Antrieben sowie die konsequente Weiterentwicklung der Leistungsfähigkeit von Zerspanwerkzeugen. Hierzu sind exakte Kenntnisse über die induzierten Prozesskräfte sowie die Kraftgradienten am Zerspanwerkzeug erforderlich. Hierzu wird ein übergreifendes Kraftmodell auf der Basis der Ansätze von Jivishov und Köhler unter Berücksichtigung der Werkzeugattribute sowie der Werkstoffeigenschaften für die Drehbearbeitung entwickelt.
Beim Rückbau von Nuklearanlagen stellt die Dekontamination und fernhantierte Zerkleinerung von Stahlbetonen einen zentralen Punkt dar. Hauptziel ist es, das kontaminierte Material selektiv abzutragen, um das verbleibende Material, das bezogen auf die Gesamtanlage bzw. Gesamtmassen den überwiegenden Anteil darstellt, dem normalen Recyclingkreislauf zuführen zu können. Für die wenige Millimeter tiefe Oberflächendekontamination stehen einige Verfahren zur Verfügung, die stetig optimiert und weiterentwickelt werden.
Ein Problem besteht aktuell in dem Abbruch und selektiven Tiefenabtrag von Stahlbetonen, z.B. bei Rissen oder Ausbrüchen, so dass die Oberflächen im Anschluss freimessbar sind. Im Projekt DefAhS wird ein Ansatz zur Lösung dieser Problematik mittels eines kombinierten Abtragswerkzeugs verfolgt. Während der Abtrag von reinem Beton mit einem angeregten Hinterschneidverfahren erfolgt, das sehr hohe Abtragsleistungen bei relativ geringen Arbeitskräften ermöglicht, sollen bewehrte Bereiche mittels eines Fräsverfahrens im Trockenschnitt abgetragen werden.
Riblet-Strukturen besitzen das Potenzial den Wirkungsgrad von Strömungsmaschinen positiv zu beeinflussen und somit einen Beitrag zur Energie- und Ressourceneffizienz zu leisten. Aktuell wird dieses Potenzial industriell jedoch nicht ausgeschöpft, da es an wirtschaftlichen Fertigungstechnologien zur Herstellung der Strukturen mangelt. Hier setzt dieses Projekt an.
Jahr:
2015
Förderung:
BMWi: Energieeffizienz in der Industrie
Das Seilschleifen bietet verfahrensspezifische Vorteile. Es erlaubt das Trennen von Komponenten unterschiedlicher Werkstoffe und Geometrien mit nahezu unbegrenzter Schnitttiefe. Bei der Bearbeitung von Stahlstrukturen führen mechanische und thermische Belastungen jedoch zu einem vorzeitigen Komplettversagen des Werkzeugs. Im Rahmen des Projekts Sekomet wird die Prozesssicherheit der Seilschleifbearbeitung von Stahlstrukturen durch Prozessanpassungen und innovative Werkzeuge erhöht.
This project is tailored according to the Phase III goals of the BRAGECRIM research initiative: The sustainable development of the German-Brazilian production chain through innovative technology. An important step towards a product’s life cycle behaviour is the machining process. This process determines the product´s surface and subsurface properties. Especially the latter (residual stresses, microstructure and hardness alterations, cracks, etc.) are relevant for fatigue life of the components. However, under mechanical load the subsurface properties might change. The special focus of this project is the residual stress relaxation due to external loads. This mechanism and the interaction with other surface and subsurface properties are not understood. The detailed characterisation of the mechanism of relaxation depending on the machining process will lead to advanced products. The vision of this project is the specific adjustment of surface and subsurface properties by adapted machining process design to optimise fatigue life of components. The investigation of the occurring mechanisms in a collaborative project will promote the knowledge exchange between Germany and Brazil regarding this important matter for cyclic mechanically loaded components.
Bei spanenden Fertigungsprozessen können durch den Einsatz sogenannter individueller Stufenwerkezuge mehrere Bearbeitungsschritte gleichzeitig mit nur einem Werkzeug durchgeführt werden. Durch die wegfallenden Werkzeugwechselzeiten kann die Produktivität eines Fertigungsprozesses erhöht werden. Der Produktivitätssteigerung steht jedoch bisher der hohe Entwicklungsaufwand von durchschnittlich 6 Monaten bei der Auslegung eines Stufenwerkzeugs gegenüber. In kleinen und mittelständischen Unternehmen mit deren typischen kleinen Losgrößen werden Stufenwerkzeuge deshalb nur selten verwendet. Ziel des Forschungsprojekts FeBast ist es die Entwicklungsdauer von Stufenwerkzeugen auf wenige Tage zu reduzieren so dass sie auch von KMU’s eingesetzt werden können. Dazu sollen zukünftig Stufenwerkzeuge basierend auf einem Baukastensystem konstruiert und gefertigt werden.
Hauptziel dieses Vorhabens ist es, den Einfluss der thermomechanischen Prozesseinflüsse auf die beim Schälwälzfräsen entstehenden Eigenspannungen zu ermitteln und die Höhe der Eigenspannungen sowie die Hauptspannungsrichtungen vorhersagen zu können. Hierdurch soll der hohe Aufwand bei der messtechnischen Bestimmung von Eigenspannungen deutlich reduziert werden.
Sowohl im Fahrzeug- als auch im Maschinen- und Anlagenbau werden hochbelastete und hinsichtlich Bauraum und Gewicht optimierte Maschinenelemente eingesetzt. Diese Maschinenelemente, wie bspw. Antriebsgelenkwellen für Kraftfahrzeuge, werden in komplexen Prozessketten, bestehend aus einer endkonturennahen Weichbearbeitung mittels trennender und umformender Fertigungsverfahren, einem Wärmebehandlungsprozess und mehreren spanenden Hartfeinbearbeitungsprozessen, hergestellt. Die Produktivität der Weichbearbeitungsprozesse ist enorm hoch doch von geringer Flexibilität. Der anschließende Wärmebehandlungsprozess ist für die Erzeugung von erforderlichen Verschleiß- und Festigkeitseigenschaften der Bauteile notwendig. Gleichzeitig ist dieser der kritische Punkt in der Herstellung hinsichtlich schwer kalkulierbarer Härteverzüge und unerwünschter Verformungen. Aufgrund der auftretenden Bauteilverzüge muss eine zeit- und kostenaufwendige Qualitätsprüfung und ggf. Hartfeinbearbeitung erfolgen.
Bei orthopädischen Eingriffen, welche die spanende Bearbeitung von Knochen beinhalten, ist ein postoperativer Misserfolg häufig eine Folge der verursachten Gewebeschädigungen. Die Hauptursache liegt hierbei in der Wärmeentwicklung am Knochen während des Bohrprozesses.
Das Projektziel ist die Temperaturentwicklung bei der Knochenzerspanung durch geeignete Innenkühlmethoden zu reduzieren.
Ziel des Projektes Wind-Power-Roadmapping ist die strategische sowie operative Planung von Fertigungskapazitäten zur Produktion von Bauteilen für Windenergieanlagen wie z. B. Rotorblätter. Die dabei verfolgte Synchronisation der Produkt-, Fertigungstechnologie- und Fabrikplanung basiert auf der Berücksichtigung sämtlicher kausaler Wechselbeziehungen. Hierfür werden systemdynamische Prozesskettensimulationsmodelle entwickelt und in einem rechnerbasierten Werkzeug zur prozessübergreifenden Analyse, Planung und Auslegung von Fertigungskapazitäten implementiert.
Aluminiumlegierte Leichtbaustähle verfügen über zu heutigen Hochleistungsstählen vergleichbare Festigkeiten bei einer um 10% reduzierten Dichte. Aufgrund der hervorragenden Rohstoffverfügbarkeit und den zu niedriglegierten Stählen vergleichbaren Herstellungskosten besitzen diese Leichtbaustähle das Potenzial andere Stahlsorten weitreichend zu substituieren. Ein potentieller industrieller Einsatz dieser vielversprechenden Werkstofffamilie bedarf eines intensiveren Verständnisses der fertigungstechnischen Zusammenhänge für ein produktives Umfeld sowie einer ressourceneffizienten Prozesskette durch den Einsatz von Hochleistungsfertigungsverfahren. Das Hauptziel des Projekts ist die Verfügbarkeit von Hochleistungsfertigungstechnologien für eine wirtschaftliche und prozesssichere Herstellung von Massivbauteilen aus aluminiumlegierten Leichtbaustahl.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine intrinsische Hybridschnittstelle und ihren Fertigungsprozess zu entwickeln und zu erforschen, deren belastungsoptimierter lagenweiser Aufbau eine gleichmäßige Krafteinleitung am Übergang von metallischen Strukturen in hochbelastete, komplexe Faserkunststoffverbundstrukturen erlaubt. Hierzu wird ein intrinsisch hergestellter mehrlagiger Einleger (Multilayer-Insert MLI) entwickelt, der eine neuartige Schnittstelle für diese partielle Strukturanbindung bildet. Die hier betrachteten FKV-Strukturen können zukünftig beispielsweise im Flugzeugbau oder auch im Automobilbau eingesetzt werden
Bei der Herstellung von Strukturbauteilen aus Titan in der Luftfahrtindustrie entstehen derzeit rund 90% Abfall in Form verunreinigter Späne, welche bisher nicht mit vertretbarem Aufwand recycelt werden können. Ziel des Forschungsprojekts RETURN ist es, diese Titanspäne zu recyceln und den Werkstoffkreislauf für Titan zu schließen. Hierbei soll insbesondere die Qualität der anfallenden Späne erhöht werden, um aus diesen wieder Titanlegierungen in Luftfahrtqualität herstellen zu können und dadurch die Material- und Energieeffizienz im gesamten Werkstoffkreislauf von Titan nachhaltig zu steigern.
Jahr:
2014
Förderung:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Die Leistungsfähigkeit von Zerspanwerkzeugen kann nachweislich durch eine gezielte Schneidkantenpräparation erhöht werden Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, einen grundlegenden Beitrag zum Verständnis der Vorgänge im Bereich der Schneidkante bei der Anwendung geometrisch bestimmter Werkzeuge zu generieren. Im Fokus stehen die Auswirkungen stetig und unstetig verrundeter Schneidkanten auf die thermo-mechanischen Vorgänge im Bereich der Stau- und Trennzone vor der Schneide und damit auch auf den Werkzeugverschleiß.
Durch eine gezielte Hartbearbeitung mit den Verfahren Hartdrehen und Festwalzen lässt sich die Oberfläche und Randzone der Bauteile gezielt beeinflussen. Durch das Festwalzen werden Eigenspannungen in die Oberfläche eingebracht. In Kombination mit einem neu entwickelten Lebensdauermodell des Instituts für Maschinenkonstruktion und Tribologie (IMKT) ist so eine belastungsgerechte Auslegung von Wälzlagern möglich. Abschließend werden die Verfahren Hartdrehen und Festwalzen in einem kombinierten Prozess zusammengeführt. Im Bereich der Mischreibung werden die Oberflächenstrukturen durch das Festwalzen dahingehend verändert, dass die Reibung zwischen den Wälzpartnern reduziert wird.
Das Ziel des Teilprojektes K2 ist die Kombination von bauteilinhärenten Werkstückinformationen und Fertigungsinformationen für die Planung und Überwachung der Fertigung von gentelligenten Bauteilen. Dabei verfolgt das Teilprojekt K2 die Vision einer Gentelligenten Produktion, als Gesamtkonzept zur Einbindung von bauteilinhärenten Werkstückinformationen sowie Informationen aus gentelligenten Systemkomponenten.
Das Teilprojekt E1 hebt die Trennung zwischen spanend gefertigtem Bauteil und Datenträger auf, indem Oberflächen- und Randzoneneigenschaften zur Speicherung von Informationen aus der Bauteilherstellung und über die erfahrenen Lasten im Lebenszyklus genutzt werden. Drei Nutzungsebenen der Randzone dienen als Informationsspeicher: 1. die Nutzung charakteristischer Oberflächenmerkmale zur individuellen Bauteilidentifizierung, die sich bei konventionellen Bearbeitungsprozessen ausbilden 2. die passive Randzonenveränderung durch Belastung im Einsatz zur Ableitung der Bauteilbelastungshistorie im Lebenszyklus und 3. die aktive Veränderung der Topografie durch die Einbringung informationstragender Mikrostrukturen. Letzteres konnte im 2. Förderzeitraum zu einem Entwicklungsstand gebracht werden, der eine separate Weiterführung im Rahmen des Transferprojektes T04 erlaubte. Nähere Informationen hierzu finden Sie an entsprechender Stelle auf dieser Webseite.
In Kooperation mit der Ecoroll AG Werkzeugtechnik, Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG sowie Komet Brinkhaus GmbH wird eine Verfahrens- und Produktentwicklung zum Glatt- und Festwalzen von komplexen, dünnwandigen Bauteilen erforscht, die es ermöglicht, während des Prozesses definierte lokal unterschiedliche Eigenschaften in der Werkstückrandzone einzustellen.
Dentalrestaurationen werden heute in einer zeit- und kostenintensiven Prozesskette hergestellt. Zudem ist ein HIP-Prozess (heißisostatisches Pressen), welcher die Materialeigenschaften aufgrund höherer Verdichtung und Gefügeveränderung optimiert, ist heutzutage nicht Teil der Prozesskette.
In der Fertigung von Hochleistungs-Verbundbauteilen, wie z.B. einem Zylinderkurbelgehäuse, müssen hohe Qualitätsanforderungen bezüglich der Maß- und Formgenauigkeit sowie Oberflächengüte erfüllt werden.
Im Rahmen des Projektes werden degradable Implantate aus Magnesiumlegierungen entwickelt. Zur Fixierung von Knochenbrüchen kommen einerseits Platten-Schraubensysteme und andererseits Marknägel in Frage. Ziel ist es, die Korrosion durch die mechanische Bearbeitung so zu beeinflussen, dass das Implantat mit zunehmender Knochenheilung definiert an Stabilität verliert. Da das Material vollständig resorbiert wird, ist eine zweite Operation zur Entfernung des Implantates überflüssig.
Im Rahmen des Projektes INNOFLEX werden gemeinsam mit Partnern aus der Luftfahrtindustrie neue Methoden zum Einsatz von Industrierobotern für die Zerspanung von Flugzeugbauteilen entwickelt. Zentraler Bestandteil ist dabei die ganzheitliche Betrachtung der gesamten Prozesskette vom Flugzeugdesign über die Fertigung bis hin zur Montage der Bauteile.
Jahr:
2014
Förderung:
Niedersächsisches Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr MW
Im Transferprojekt T02 wird ein sensorische Spannsystem für die industrielle Praxis erforscht. Dabei werden die im Teilprojekt N1 erarbeiteten Erkenntnisse genutzt und in ein konkretes Anwendungsszenario transferiert.
Kernstück dieses Projektes ist ein aktorischer Werkzeughalter welcher in der Lage ist hochdynamische Oszillationen in axialer Richtung durchzuführen. Dadurch kann im Zerspannprozess eine gezielte Spandickenmodulation bei Frequenzen bis 2 kHz und Schwingweiten von 30 µm bewirkt werden. Mittels eines intelligenten Ansteuerungssystems können so u.a. Muster und Strukturen innerhalb eines Planfräsprozesses auf der Bauteiloberfläche erzeugt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten im Bereich der Informationseinbringen oder des Plagiatschutzes. Darüber hinaus lassen sich zudem Eigenschaften wie Spanbruch, Verschleiß oder Kraftentwicklung in gewöhnlichen Zerspanprozessen positiv beeinflussen.
Das Verschleißverhalten beschichteter Werkzeuge weist einen deutlichen Zusammenhang mit den Eigenspannungszuständen der Schichten auf. In Zusammenarbeit mit der Sulzer Metaplas GmbH werden eigenspannungs- und eigenschaftsoptimierte PVD-Beschichtungen entwickelt, die für prozessspezifische Applikationen im kontinuierlichen und unterbrochenen Schnitt bestmögliche Standzeiten erreichen. Hierfür werden die Eigenspannungszustände verschiedener Schichtsysteme analysiert und die Werkzeuge bei der Drehbearbeitung einer Stahl- und einer Titanlegierung in Zerspanuntersuchungen eingesetzt.
Aktuelle Anforderungen an Bauteilqualität und Wirtschaftlichkeit verlangen die Steigerung der Leistungsfähigkeit der Schleifwerkzeuge sowie einen kühleren Schliff, wobei gleichzeitig die Energieeffizienz erhöht werden soll. Metallisch gebundene Schleifscheiben besitzen das Potenzial, diesen Anforderungen gerecht zu werden. Die Bindungsstruktur verhindert jedoch die weite Anwendung und limitiert das Leistungsvermögen. Das Forschungsziel dieses Vorhabens war die Leistungssteigerung beim Schleifen mit Diamantschleifscheiben durch Qualifizierung einer mechanisch abricht-baren, porösen metallischen Bindung.
Jahr:
2013
Förderung:
AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)
Beim endoprothetischen Kniegelenkersatz wird derzeit die Rückseite der Patella mit einem standardisierten PE-Implantat versehen, was post-operativ häufig zu Schmerzen führt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur OP-parallelen Anpassung und Implantation von patientenindividuellen Patellaimplantaten. Die Formgebung soll dabei an Anatomie und Bewegungsdynamik angepasst werden. Darüber hinaus sollen computer¬gestützte Navigationssysteme den Chirurgen bei der Platzierung unterstützen.
Im Rahmen des Projektes wird ein neues Werkzeugkonzept zum Polieren von Zahnersatzmaterialien entwickelt, das besonders nachgiebig und somit anpassungsfähig ist, aber dennoch definiert verschleißt. Hierdurch ist es möglich, selbst komplexe Geometrien ggf. automatisiert sehr konturgetreu zu bearbeiten. Weiterhin ist das Werkzeug sterilisierbar und kann sowohl im Labor als auch am Patienten eingesetzt werden.
Im Projekt T4 werden die Erkenntnisse über die Schleifbearbeitung keramischer Kniegelenksendoprothesen aus dem Projekt D4 erweitert. Das Anwendungsszenario ist die Bearbeitung der Innenseite einer Femurkomponente, die aufgrund von Hinterschnitten sowie komplexen und konkaven Flächen an ihre Grenzen stößt. In Zusammenarbeit mit dem Industriepartner werden Werkzeuge und Prozesse entwickelt, die den spezifischen Randbedingungen gerecht werden und eine prozesssichere sowie wirtschaftliche Bearbeitung ermöglichen.
Eine automatisierte Bearbeitung und Prüfung von keramischen Freiformflächen erhöht die Lebensdauer von Implantaten. In diesem Projekt wird die Bearbeitungstechnologie für ein vollkeramisches verschleißarmes Kniegelenk entwickelt. Am IFW werden hierfür die grundlegenden Mechanismen des 5-achsigen Schleifens und Polierens von keramischen Freiformflächen mit angepassten Werkzeugen analysiert und Strategien zur Fertigung erforscht.
nterferenzschrauben werden zur operativen Fixierung von Sehnen oder Bändern am Knochen nach einer entsprechenden Verletzung eingesetzt. Im Rahmen dieses Projekts werden das Design und die Prozesskette zur Herstellung von Interferenzschrauben aus Magnesium-legierungen entwickelt. Diese bieten im Gegensatz zu herkömmlich eingesetzten resorbierbaren Polymeren bessere mechanische Eigenschaften, eine bessere Biokompatibilität sowie die Möglichkeit die Degradationsrate durch fertigungsinduzierte Oberflächen und Randzoneneigenschaften gezielt einzustellen.
Das Ziel des Projektes ist es, kleinen und mittleren produzierenden Unternehmen die Optimierung ihrer Produktionssysteme durch die Entwicklung von mobilen, berührungslosen und selbstlernenden Analyseeinheiten (OptiBox) zu ermöglichen. Mittels dieser systematischen Datenaufnahme wird der finanzielle, personelle und zeitliche Aufwand für den Anwender deutlich reduziert. Im Rahmen des Vorhabens werden OptiBox-Systeme entwickelt (Hard- und Software), die mittels neuartiger RFID-Technologie Produktionsdaten aufnehmen und mit selbstlernenden Algorithmen vorverarbeiten. Darüber hinaus wird eine Schnittstelle zu Produktionssimulations-programmen erstellt, die eine gezielte Simulation zur Optimierung der Produktion ermöglicht. Die entwickelten Systeme werden bei diversen, projektbegleitenden Unternehmen getestet.
Das Projekt „Modulare Maschinen- und Prozesssimulation“ hat zum Ziel, ein Konzept zur durchgängigen und skalierbaren Simulation von Werkzeugmaschinen zu entwickeln und in einem prototypischen Anwendungsszenario umzusetzen. Dazu ist es nötig, den funktionalen Aufbau des technischen Systems Werkzeugmaschine zu abstrahieren und den Modellaufbau zur Simulation zu standardisieren. Dies ermöglicht es, klar abgegrenzte Module zu definieren. Diese repräsentieren die einzelnen Systemkomponenten und stellen deren Funktion als Simulationsmodell bereit. Die austauschbaren Module können je nach gefordertem Detaillierungsgrad und Anwendungszweck in unterschiedlichen Konfigurationen nach einem einheitlichen Protokollentwurf miteinander interagieren und bilden auf diese Weise die Funktion des Gesamtsystems virtuell ab.
Jahr:
2013
Förderung:
Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur
Das Hauptziel des Transferprojektes „Anlernfreie Prozessüberwachung für die Einzelteilfertigung“ ist die Erhöhung der Prozesssicherheit von Produktionsanlagen in der Einzelteilfertigung. Dafür wird ein anlernfreies Prozessüberwachungsverfahren entwickelt, welches eine robuste und zuverlässige Überwachung schon für das erste gefertigte Werkstück ermöglicht.
Das Forschungsziel dieses Vorhabens ist die Steigerung der Produktivität und Prozesssicherheit durch eine angepasste Schneidkantenmikrogeometrie bei der Fräsbearbeitung. Hierzu wird die Schneidkantenverrundung systematisch unter gleichzeitiger Variation der Prozesseinstellgrößen sowie der Prozessnebenbedingungen analysiert. Als Ergebnis des Projektes steht ein Modell zur Verfügung, mit dem die optimale Schneidkantenverrundung für unterschiedliche Bearbeitungssituationen gewählt werden kann.
Produkte und Prozesse im Maschinen-, Fahrzeug-, Geräte und Anlagenbau ändern sich stetig. Neue Werkstoffe, Komponenten, Funktionsträger, Systeme und computergestützte Entwurfs- und Berechnungstechnologien bieten immer wieder neue Möglichkeiten der Produktgestaltung und -auslegung. Neue Fertigungs- und Montageprozesse mit digitaler Steuerung und Regelung, neue Fertigungsverfahren und Automatisierungsmöglichkeiten können und müssen genutzt werden. Diese Entwicklungen stellen Ingenieure vor immer wieder neue Herausforderungen und Aufgaben.
Betroffen davon sind vor allem jene, die Entwickler, Treiber und Gestalter im Entstehungsprozess neuer mechanischer und mechatronischer Produkte sind: Konstrukteure.
Der Trennschleifprozess von Gesteinen ist bislang durch einen Selbstschärfeffekt der Werkzeuge geprägt, wodurch diese auf bestimmte Werkstoffeigenschaften angepasst und mit definierten Schnittparametern betrieben werden müssen. Aus diesem Grund sind in Produktionsstätten mit einer großen Bandbreite an zu bearbeitenden Werkstoffen zeit- und kostenintensive Werkzeugwechsel erforderlich, was sowohl die Flexibilität als auch die Produktivität in der Fertigung einschränkt. Im Rahmen dieses Forschungs¬vorhabens wird daher eine Vorrichtung entwickelt, die eine gezielte Beeinflussung des für den Schleifprozess wesentlichen Schneidkornüberstands hK mittels kontakterosiver Wirkmechanismen ermöglicht. Hierdurch können erstmals unterschiedliche Werkstoffe mit demselben Werkzeug prozesssicher und produktiv bearbeitet werden.
Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Werkzeugen und Maschinenkomponenten, welche eine trockene Seilschleifbearbeitung von metallischen und mineralischen Strukturen beim Rückbau kerntechnischer Anlagen ermöglichen.
Jahr:
2012
Förderung:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Im Rahmen der DFG-Forschergruppe 576 „Mikrostrukturierung thermomechanisch hoch beanspruchter Oberflächen“ beschäftigen sich Wissenschaftler der Universität Kassel und der Leibniz Universität Hannover am Beispiel der Zylinderbuchse mit der Reibungsreduzierung von Oberflächen über Mikrostrukturen. Am IFW werden hierfür völlig neue Verfahren und Bearbeitungsstrategien für das spanende Einbringen sog. Mikroschmiertaschen entwickelt und erforscht.
Ziel des Teilprojektes A4 ist die Herstellung von keramikverstärkten Schmiedegesenken zur Warmmassivumformung durch das Schleifen. Im Fokus steht hierbei die materialspezifische Prozessauslegung zur Vermeidung von Materialstufen zwischen der Keramik- sowie Stahlkomponente aufgrund elastischer Bauteilverzüge.
Die Auslegung mehrachsiger Fertigungsprozesse stellt trotz der Unterstützung durch modernste Softwareprodukte hohe Anforderungen an den jeweiligen Bearbeiter. Der Fokus bei der Prozesserstellung mittels eines CAM-Systems liegt auf der Erzeugung von schneidenden Werkzeugwegen. Dagegen sind Einflussmöglichkeiten nicht-schneidender Werkzeugbewegungen in der Regel begrenzt. Dabei ist insbesondere bei mehrachsigen Fertigungsprozessen das Kollisionsrisiko ungleich höher, eine CAM-seitige Unterstützung ist wünschenswert. Ziel des Forschungsprojektes „NC-Code Optimizer“ ist es, die Auslegung von nicht-schneidenden Werkzeugbewegungen bereits in der Planung zu automatisieren und zu optimieren.
Ziel des Forschungsprojektes „Dynamische Kalkulation“ ist die Entwicklung eines neuartigen Ansatzes zur dynamischen Angebotskalkulation im Werkzeug- und Formenbau. Hierzu sollen neben der Erfassung zeitlich veränderlicher Kostengrößen börsenorientierte Preisbildungsmechanismen in die Angebotskalkulation integriert werden
In Zusammenarbeit mit Industriepartnern werden verschiedene Strategien erforscht, mit denen eine reaktive Beherrschung von eigenspannungsbedingten Bauteilverzügen während der spanenden Bearbeitung von Titanstrukturbauteilen erreicht werden kann. Hieraus ergeben sich zwei Lösungsschwerpunkte: die Erzeugung und Optimierung von geometrietoleranten Werkzeugwegen sowie die Entwicklung eines adaptiven Spannsystems, deren Zusammenführung zum Erreichen des Gesamtziels führen wird.
Das Projekt CAPE verfolgt das Ziel eine berufsbegleitende wissenschaftliche Weiterbildung für Fach- und Führungskräfte zu konzipieren und durchzuführen. Zielgruppe der Weiterbildung sind Fach- und Führungskräfte von KMUs sowie für Hochschulabsolventinnen und -absolventen in der Berufseinmündungsphase. Ausführliche Informationen zu den Inhalten und der Organisation von CAPE erhalten Sie unter: <a href="http://cape.ifw.uni-hannover.de/">http://cape.ifw.uni-hannover.de/</a>
Jahr:
2012
Förderung:
Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)
Heutzutage werden über den gesamten Produktlebenszyklus verschiedenste Softwarewerkzeuge für Simulationen in allen Abstraktionsebenen eines Fertigungssystems eingesetzt. Das Projekt „Flexible Softwarearchitektur zur integrierten Simulation von Fertigungsprozessen hybrider Werkzeugmaschinen“ hat zum Ziel, über einen einheitlichen Mechanismus diese Softwarelösungen anzubinden und komplexe gekoppelte Simulationen zu konfigurieren.
Jahr:
2012
Förderung:
Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur
Hauptziel des Projekts MK-ProInst ist die Entwicklung eines Modellierungsansatzes, der es erlaubt, produktionstechnische und produktionswirtschaftliche Aspekte von Produktion, Verschleiß und Instandhaltung zusammenzuführen, in integrierten Modellen die gegenseitigen Wechselwirkungen zu analysieren und so die theoretische Basis für eine effiziente Ressourcennutzung zu legen.
Gegenstand des Projektes „AGILITA – Agile Produktionslogistik und Transportanlagen“ ist die Entwicklung und Umsetzung eines flexiblen und reaktionsfähigen Logistiksystems für die Produktionen kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU), durch die Verknüpfung moderner Steuerungs- und Identifikationstechnologien, die eine Selbststeuerung sowie eine lückenlose Verfolgung der zu bearbeitenden Bauteile ermöglicht.
Im Rahmen von informGA - Integrative Prozesskettenoptimierung umformtechnisch gefertigter Bauteile auf Basis genetischer Algorithmen - wurde eine Methode zur softwareunterstützten Auslegung schmiedetechnischer Prozessketten unter Berücksichtigung der Gesenk- und Bauteilherstellung entwickelt. Ergebnisse der Validierung zeigen, dass sich mit Hilfe der entwickelten Methode der Rechenaufwand für die Auslegung von Produktionsprozessketten bei gleichzeitiger Erhöhung der Ergebnisgüte signifikant reduzieren lässt.
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer kompetenzorientierten Methode für die Fertigungsplanung. Dazu soll eine Kombination technologischer und kompetenzorientierter Ansätze zur Erweiterung der konventionell technologie-orientierten Fertigungsplanung führen. Durch diese Zusammenführung sollen bisher nicht genutzte Synergieeffekte erschlossen werden, um die Zielerreichung strategischer Produktionsziele zu verbessern.
In Zusammenarbeit mit einem Softwareentwicklungs- und einem Anwendungs-unternehmen wird eine kostengünstige modulare Fertigungssteuerung entwickelt, die eine echtzeitfähige Steuerung und Überwachung der Prozesse anhand von Kennzahlen erlaubt. Durch den schlanken Aufbau kann diese Systemsteuerung schnell und ohne hohen Aufwand in den bestehenden Unternehmensbetrieb integriert werden.
Die im Flugzeugbau eingesetzten Strukturbauteile aus Aluminium- und Titan-basierten Legierungen stellen aufgrund der aus dem Zerspanprozess resultierenden Wärmedehnung extreme Anforderungen an die Prozessführung und die Bauteilqualität. Die Vorhersage dieser Effekte mittels eines innovativen Simulations- und Kompensationsverfahrens, welches die geschlossene Wirkkette aus Materialabtrag, Wärmeentstehung, Wärmeleitung und Wärmeverformung abbildet, stellt dabei weitere Herausforderung in diesem Projekt da.
In Zusammenarbeit mit der Premium Aerotec GmbH wird im Rahmen des QualiTi-Projekts der Einfluss des Fertigungsprozesses auf die Bauteilqualität bei der spanenden Bearbeitung von Titan-Strukturbauteilen analysiert und anhand einer Bearbeitungssimulation vorhergesagt.
Strukturbauteile in der Luftfahrt werden zunehmend aus Titan gefertigt. Die im Material vorhandenen und durch die Bearbeitung eingebrachten Eigenspannungen können zum Verzug dieser Großbauteile (Länge bis 5 m) führen, was hohe Kosten durch Nacharbeit oder Ausschuss verursacht. Das Ziel des Projekts QualiTi, das in Kooperation mit dem Partner Premium Aerotec durchgeführt wird, ist es, diesen Verzug durch die Vorhersage in einem Simulationssystem auf Basis technologischer Daten zu minimieren.
Ansprechpartner:Thilo Grove, Steven Dreier
Jahr:
2012
Förderung:
Niedersächsisches Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr MW
Intermetallische Fe3Al-Cr-Legierungen besitzen Eigenschaften, die sie als Werkstoff für eine Vielzahl von technischen Anwendungen interessant machen. Über das Werkstoffverhalten dieser Legierungen bei der spanenden Bearbeitung bestehen Wissensdefizite, die der industriellen Nutzung dieses Werkstoffs bislang entgegenstehen. In diesem Projekt werden die Wirkzusammenhänge zwischen Werkstoff- und Gefügeeigenschaften sowie thermischen und mechanischen Prozessgrößen bei der Spanbildung grundlegend untersucht.
Kurzbeschreibung: Im Rahmen des Projektes wird der Einfluss der Schneidkantenverrundung auf das Einsatzverhalten von Fräswerkzeugen bei der Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe analysiert. Weiterhin liegt der Fokus des Projektes auf der Entwicklung neuartiger Freiflächengeometrien zur Erhöhung der Standzeit von Werkzeugen sowie Optimierung der Bauteilqualität
Jahr:
2012
Förderung:
Ministerium für Wissenschaft und Kultur des Landes Niedersachsen (MWK)
Gemeinsam mit dem Institut für Flugzeugbau und Leichtbau sowie dem Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik werden neue Materialkonzepte für kohlenstofffaserbasierte Kunststoffbauteile (CFK), neue Flugzeugbauweisen sowie hierfür notwendige Fertigungstechnologien und -maschinen erforscht. Die Arbeiten werden in der hierfür eigens gegründeten Betriebsstätte im Forschungszentrum CFK Nord in Stade durchgeführt.
Jahr:
2012
Förderung:
Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur, Europäischen Fonds für regionale Entwicklung
Das Ziel des Verbundprojektes mit dem Institut für Turbomaschinen und Fluidtechnik der Leibniz Universität Hannover ist es, die Möglichkeiten zur Herstellung von Riblets für die Anwendung auf Verdichterschaufeln zu untersuchen und die Funktion der gefertigten Riblets unter realen Strömungsbedingungen nachzuweisen
Ziel dieses Vorhabens ist es, einen Prozess zur Schleifbearbeitung des Stahl-Keramik-Verbundwerkstoffes zu entwickeln. Hierzu müssen die zugrundeliegenden Materialtrennmechanismen verstanden und durch geeignete messtechnische Kenngrößen definiert werden. Dazu ist eine Analyse der Oberflächen- und Randzonenbeeinflussung im Zusammenhang mit den Prozesssystem- und -stellgrößen durchzuführen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird mit Hilfe von Signifikanzanalysen ein Beschreibungsmodell entwickelt, das die Materialtrennmechanismen in Abhängigkeit zu den Prozesssystem- und –stellgrößen stellt.
Die Eigenschaften eines Werkzeugs zur Bearbeitung schwer zerspanbarer Materialien müssen speziell auf jedes zu fertigende Bauteil abgestimmt werden. Erforderlich sind umfangreiche Erprobungen und Anpassungen, die eine lange Entwicklungsdauer sowie hohe Kosten verursachen. Im Projekt wurde deshalb eine Simulationslösung, geschaffen, die, aufbauend auf einem dreidimensionalen Modell des Fräswerkzeugs, eine Analyse des Prozessverhaltens erlaubt.
Von der Integration neuer, innovativer Verfahrenstechnologien in etablierte Prozessketten erwarten Unternehmen eine kontinuierliche Verbesserung ihrer Produktivität in der Fertigung. Die Amortisation dieser Maßnahmen hängt besonders von der Fähigkeit ab, die veränderte Prozesskette sicher zu beherrschen und Störungen beim Anlauf und Betrieb zeitnah zu beheben. Mit dem Ziel einer ganzheitlichen Prozesskettenauslegung leistet das Teilprojekt C3 des Sonderforschungsbereichs 489 durch die Entwicklung einer simulationsgestützten Planungsmethode einen wesentlichen Beitrag für eine zeitnahe Kompensation von Betriebsstörungen und einen optimalen Betrieb von Prozessketten.
Das Ziel des Forschungsprojekts HighFlex ist die Bereitstellung von Technologien, die ein prozesssicheres, automatisiertes Entgraten und Austrennen dünnwandiger, filigraner Bauteile ermöglichen. Hierdurch soll eine deutliche Verkürzung von Produktionsprozessketten erreicht werden. Der wesentliche Lösungsansatz besteht darin, eine integrierte Bearbeitungszelle zu realisieren, die eine Kooperation spanender Werkzeugmaschinen mit Robotersystemen vorsieht.
Das Ziel des Grundlagenprojektes war es, eine Methode zur Steuerung der Arbeitsvorbereitung für die Optimierung von Produktionsprozessen unter Berücksichtigung der strategischen Unternehmensausrichtung zu entwickeln. Mit dieser Methode werden strategische Unternehmensziele, welche Auswirkungen auf die gesamte Produktion haben, sowie operative Ziele der Funktionsbereiche innerhalb der Produktion in die Arbeitsvorbereitung integriert. Somit können entsprechende Optimierungspotenziale, z. B. eine bessere Durchlaufzeit oder Reduzierung der Prozesskosten, identifiziert und genutzt werden. Hierfür erfolgte innerhalb des Projektes die Synchronisation der strategischen, operativen und technologischen Ziele innerhalb der Funktionsbereiche Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Fertigung für eine Werkstattfertigung.
Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Wechselwirkungen zwischen Prozess und Struktur beim Werkzeugschleifen zu verstehen und auftretende Fehler schon in der Planungsphase zu vermeiden. Hierzu wurde ein numerisches Modell zur Berechnung der Werkzeug-Werkstück-Wechselwirkung sowie eine breite empirische Datenbasis erstellt. Es folgte die Modellierung der auftretenden Nachgiebigkeiten des Systems Werkzeug-Werkstück-Maschine unter Berücksichtigung des Materialabtrages am Werkstück und der damit verbundenen Steifigkeitsänderung. Es ist nun möglich, den räumlichen Verformungszustand und den resultierenden geometrischen Konturfehler des herzustellenden Werkstücks vorherzusagen und durch eine geeignete Anpassung der NC-Bahn zu kompensieren.
Ziel des Kooperationsprojekts FormVIP war es eine Methode zur kostenoptimierten Konstruktion von Gussteilen und -formen durch Virtual Prototyping von Druckgussformen zu entwickeln. Diese wurde in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner erarbeitet und mittels eines Softwareprototyps getestet.
Ziel dieses Vorhabens ist der Aufbau eines Modells, mittels dessen die Gestalt der Schneide, die zu minimalem Verschleiß beim Drehen in Abhängigkeit der Prozesseinstellgrößen führt, ermittelt werden kann. Dafür ist die Klärung des Einflusses stetig und unstetig verrundeter Schneidkantengeometrien auf Spanbildung, Prozesskräfte, Spanflächen¬temperaturen und das resultierende Verschleißverhalten der Werkzeuge sowie die Überführung dieser Größen in ein Modell und die Simulation der Spanbildungsmechanismen entscheidend.
Innerhalb des Schwerpunktprogramms SPP1180 wurde das Phänomen des Herausziehens von Fräswerkzeugen aus Werkzeug-Schrumpfaufnahmen während des Bearbeitungsprozesses erforscht. Neben intensiven Arbeiten zur gekoppelten Prozess-Struktur-Simulation wurden umfangreiche experimentelle Studien mit Hilfe eines einzigartigen Spindelversuchsstands durchgeführt.
Im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP1156 wurden in zwei Teilprojekten adaptronische Komponenten für Werkzeugmaschinen erforscht. Einerseits wurde eine elektromagnetische Linearführung ertüchtigt, Bahnabweichungen und Schwingungsanregungen zu reduzieren. Andererseits wurde eine piezoaktorische Frässpindeleinheit realisiert, mit der eine aktive Dämpfung von Prozessschwingungen möglich ist.
Innerhalb des SFB489 wurden mechatronische Maschinenkomponenten zur Unterstützung spanender Prozesse in einer verkürzten Prozesskette zur Herstellung präzisionsgeschmiedeter Bauteile realisiert. Neben einem 2-Freiheitsgrad- und einem 4-Freiheitsgrad-Spannfutter für die Drehbearbeitung wurde ein aktiver Reitstock für die Schleifbearbeitung aufgebaut. Darüber hinaus wurden Prozess-Vorsteuerungs- und –regelungsstrategien erforscht, die eine Kompensation von Bauteildeformationen während der Schleifbearbeitung erlauben.
Im ENµA-Projekt wurde ein integrierter sensorischer Kugelgewindetrieb realisiert, mit dem eine Beobachtung des Komponentenverschleißverhaltens möglich ist. Neben DMS-basierten Sensoren wurden Dünnfilm-Sensorschichten untersucht. Die Datenübertragung aus dem beweglichen System erfolgt drahtlos. Zur Energieversorgung wurden u.a. Energy harvesting –Strategien analysiert.
Für den Einsatz von Industrierobotern zur Bauteilhandhabung in Umformprozessen wurde ein geregelt nachgiebiger Endeffektor realisiert, der die Roboterstruktur gegen Prozessimpulse entkoppelt, aber eine hinreichend genaue Werkstückpositionierung ermöglicht. Zur Unterstützung der Mensch-Maschine-Interaktion wurde ein mehrstufiges Sicherheitskonzept entwickelt, welches insb. das Geschwindigkeitsverhalten des Roboters an die Nähe einer interagierenden Person anpasst.
Im Rahmen des Projektes MultiPro wurden Konzepte für funktionsintegrierte Knieexartikulationsprothesen in Leichtbauweise erarbeitet. Am IFW entstand ein Prothesenprototyp mit einer parallelkinematischen Struktur, dessen Funktionsfähigkeit mit Hilfe von Prüfstandsversuchen nachgewiesen wurde.
Das Verbundprojekt LoeWe hatte zum Ziel, innovative Maschinenkomponenten, Überwachungsstrategien sowie Kostenkalkulationsmethoden bereitzustellen, mit denen die zu erwartenden Lebenszykluskosten einer Werkzeugmaschine einerseits gesenkt und andererseits bereits während der Entwicklungsphase transparent prognostiziert werden können. Es entstand eine Versuchsmaschine, in die die prototypischen Komponenten integriert wurden.
Im Rahmen des Grundlagenforschungsprojektes „Flächenmotor“ wird ein neuartiger direktangetriebener Planarmotor aufgebaut und erforscht. Aufgrund einer ineinander verschachtelten Motorwicklung (Kreuzwicklung) ergibt sich ein gegenüber anderen Lösungsansätzen wesentlich kompakterer Aufbau.
In Zusammenarbeit mit dem Laser Zentrum Hannover (LZH) werden Prozess- und Anlagentechnologien zur wirtschaftlichen Laserbearbeitung von Bauteilen aus CFK entwickelt. Am IFW werden Anlagenkonzepte erarbeitet, die eine dynamische, flexible und robuste Laserbearbeitung ermöglichen.
Jahr:
2011
Förderung:
Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)
Im laufenden Projektzeitraum wird ein neuartiger fluiddynamischer Planarantrieb erforscht. Durch Integration der Funktionen „Führung“ und „Antrieb“ wird eine extrem kompakte Bauweise ermöglicht, die sich zum Einsatz in kleinen Bearbeitungsmaschinen zur Mikrobearbeitung eignet.
Das Projekt NCplus befasst sich mit der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen. In Zusammenarbeit mit Industriepartnern werden verschiedene Strategien erforscht, mit denen eine Senkung des Energiebedarfes von Werkzeugmaschinen erreicht werden kann.
Im Rahmen des Forschungsverbundes „gebo“ werden innovative Lösungen zur Automatisierung der Tieflochbohrtechnik zur wirtschaftlichen Erschließung geothermischer Reservoirs erarbeitet. In mehreren Teilprojekten werden mechatronische Systeme entwickelt, die zum Auf- und Rückbau des Bohrstrangs dienen.
In Zusammenarbeit mit dem Institut für Antriebssysteme und Leistungselektronik der Leibniz Universität Hannover wird ein aktiv gedämpftes Hauptspindelsystem erforscht, welches eine Erhöhung der Stabilitätsgrenzen in Fräsprozessen erlaubt. Mit Hilfe eines elektromagnetischen Aktors innerhalb des Spindelantriebs werden Rotorschwingungen dämpfend beeinflusst.
Ziel des Projektes war die Entwicklung neuer biomimetischer Hybridmaterialien nach dem Bauprinzip des Perlmutts, bestehend aus Polymeren und anorganischen Nanoteilchen. Diese Komposite wurden am IFW grundlegend hinsichtlich ihrer Bearbeitbarkeit untersucht. Darüber hinaus wurden geeignete Bearbeitungswerkzeuge und -prozesse entwickelt.
Ziel des Teilprojektes B3 aus dem SFB516 ist die Untersuchung von spanenden Fertigungsverfahren zur Herstellung von hochgenauen Strukturen und Bauteilen der Mikrosystemtechnik. Der Fokus aktueller Arbeiten liegt auf der Weiterentwicklung des kontakterosiven Abrichtens mehrschichtiger, metallisch gebundener Schleifwerkzeuge. Ferner stellt ein neuer Ansatz das Profilschleifen mit CVD-Diamant beschichteten Umfangsschleifscheiben dar. Für diese neuen Werkzeuge bez. Prozesstechnologien werden die grundlegenden Zusammenhänge zwischen Spanbildung, Prozessverhalten und Werkstückqualität erarbeitet.
Ziel des zusammen mit dem Institut für Mineralogie durchgeführten Vorhabens ist es, auf Basis charakteristischer Signalmuster des Luft- Körperschalls auf die Trennschleifeigenschaften unbekannten Betonverbunds zu schließen. Diese Kenntnis ist erforderlich für einen prozesssicheren und wirtschaftlichen Einsatz der diamantimprägnierten Trennschleifscheiben.
Im Rahmen des Projektes FTP Roadmapping wurden zunächst die für die drei Planungsdisziplinen relevanten Merkmale identifiziert und die Beziehungen zwischen diesen Merkmalen ermittelt. Darauf aufbauend erfolgte die Entwicklung eines Bewertungsmodells, das in eine Methodik zum integrierten Roadmapping überführt und anschließend empirisch überprüft wurde. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde durch die Entwicklung von Informationstransfer-Methoden und der Methode zur Identifikation von kritischen Interdependenzen sowie zur Ermittlung von Gegenmaßnahmen eine Integration der strategischen Planungsergebnisse in die operativen Planungsprozesse vorgenommen. Abschließend wurden auf dieser Grundlage Maßnahmenkataloge erarbeitet.
In Zusammenarbeit mit Industriepartnern wurden Lösungen zur Verfügbarkeits-steigerung von Werkzeugmaschinen erarbeitet. Einerseits wurden Überwachungs-funktionalitäten realisiert, die die Erfassung des Verschleißzustands kritischer Komponenten ermöglichen. Zum anderen wurden Instandhaltungs-Planungsstrategien entwickelt, die eine wirtschaftlich optimale Durchführung von Instandhaltungs-maßnahmen unterstützen
Die Hochleistungsbearbeitung bietet großes Potenzial zur Erhöhung der Produktivität und der Effizienz von Fertigungsprozessen. Im Rahmen dieses Projekts wird der Einfluss der Werkzeuggeometrie auf die Prozessstabilität von Aluminiumfräsprozessen untersucht. Als Ergebnis konnte ein Leitfaden für die prozessspezifische Auslegung von Schaftfräsern für die Hochleistungsbearbeitung erarbeitet werden.
Jahr:
2010
Förderung:
Forschungsvereinigung Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik e. V. (FWF)
Kohäsives Versagen PVD-beschichteter Hartmetall-Zerspanwerkzeuge, d. h. Abplatzen der Schicht mit anhaftendem Substratmaterial während der Zerspanung, bedeutet in der Regel ein abruptes, unplanmäßiges Ende des Zerspanprozesses. Als Ursache für diese Versagensart wird der Eigenspannungszustand in der Substratrandzone angesehen, wo im Belastungsfall starke Zugspannungen auftreten können, die eine Schwächung des Materials bis hin zum Versagen bedeuten. Der Eigenspannungszustand ist das Resultat der Vorbehandlungs- und des Beschichtungsprozesses. Ein empirisches Modell der Entstehung und Verteilung von Eigenspannungen konnte abgeleitet werden.
Das durchgeführte Vorhaben zielte auf die weiterführende Erforschung grundlegender Zusammenhänge zwischen der Gestalt der Schneidenecke (Eckenverrundung und Freiflächengeometrie), den Kontaktverhältnissen und Werkzeugverschleiß sowie der Randzonenbeeinflussung bei der Hartzerspanung ab. Es konnte ein neuartige Werkzeuggeometrie entwickelt werden, mittels derer die Standzeit von Werkzeugen in der Hartzerspanung bei gleichbleibender Bauteilqualität verdreifacht werden kann.
In Zusammenarbeit mit Industriepartnern wurden Lösungen zur Verfügbarkeitssteigerung von Werkzeugmaschinen erarbeitet. Einerseits wurden Überwachungsfunktionalitäten realisiert, die die Erfassung des Verschleißzustands kritischer Komponenten ermöglichen. Zum anderen wurden Instandhaltungs-Planungsstrategien entwickelt, die eine wirtschaftlich optimale Durchführung von Instandhaltungsmaßnahmen unterstützen.
Im Teilprojekt N1 („Gentelligente Maschinenkomponenten für Werkzeugmaschinen“) des SFB653 werden „fühlende“, sensorische Komponenten ausgelegt, realisiert und erforscht, mit denen Zustandsdaten aus Zerspanprozessen gewonnen werden können. Auf Basis dieser Daten können neuartige Überwachungsstrategien umgesetzt werden.