InstitutNews und VeranstaltungenNews
Sauerstofffreies Zerspanen: Neue Fertigungsmethoden schonen Ressourcen

Sauerstofffreies Zerspanen: Neue Fertigungsmethoden schonen Ressourcen

© IFW
Sauerstofffreies Zerspanen: Neue Fertigungsmethoden schonen Ressourcen
© IFW
Sauerstofffreies Zerspanen: Neue Fertigungsmethoden schonen Ressourcen

Neues Projekt zum sauerstofffreien Zerspanen am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover: Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „Sauerstofffreie Produktion“ untersuchen Mitarbeitende des IFW, wie sich die spanende Bearbeitung unter vollständigem Ausschluss von Sauerstoff auf die Materialtrennmechanismen sowie Bauteileigenschaften auswirkt. Durch diesen neuen Ansatz werden Oxidationsprozesse im sauerstofffreien Bearbeitungsraum vermieden, Fertigungsprozesse ressourceneffizienter und Bauteile noch leistungsfähiger.

Die Anforderungen an Hochleistungsbauteile, die durch wirtschaftliche Fertigungsprozesse hergestellt werden sollen, steigen stetig an. Das stellt die Fertigungstechnik vor die Herausforderung, immer leistungsfähigere und effizientere Fertigungsmethoden zu entwickeln.

Im Sonderforschungsbereich „Sauerstofffreie Produktion“ werden Vorgänge und Mechanismen in den Prozessen der Fertigungstechnik untersucht, die unter sauerstofffreier Atmosphäre durchgeführt werden. Die Projektmitarbeitende des IFW entwickeln Methoden, die eine spanende Bearbeitung durch Drehen, Fräsen und Schleifen in der jeweiligen Werkzeugmaschine in sauerstofffreier Umgebung ermöglichen. Wichtige Aspekte sind dabei unter anderem die Realisierung eines sauerstofffreien Bearbeitungsraums sowie die Desoxidation des Kühlschmierstoffs.

„Wir müssen die Untersuchungen mit sehr geringen Sauerstoffpartialdrücken durchführen. Bereits geringe Restsauerstoffgehalte verursachen Oxidationsprozesse“, erläutert Projektmitarbeiter Nils Hansen. Da die Erzeugung von konventionellen technischen Ultrahochvakua extrem kostenaufwendig ist, wird daher der Ansatz verfolgt, eine sauerstofffreie Umgebung durch die Zugabe eines Gasgemisches zu erreichen. Hansen: „Durch den Einsatz eines Inertgases und die Zugabe geringer Mengen Monosilan wird der Sauerstoff nahezu vollständig entfernt.“ Die erzeugte Atmosphäre entspricht der eines extrem hohen Vakuums (XHV). „Um eine kontinuierlich sauerstofffreie Umgebung während unserer Zerspanuntersuchungen zu gewährleisten, werden wir den Bearbeitungsraum der Werkzeugmaschinen umbauen“, sagt Hansen.

Die wichtigsten wissenschaftlichen Fragestellungen des Projekts sind, wie sich die XHV-adäquate Atmosphäre auf die Schleifwerkzeugherstellung, die Zerspanprozesse, das Verschleißverhalten der Werkzeuge und auf die Bauteilrandzone auswirkt. Dazu werden u. a. grundlegende Untersuchungen bei der Herstellung von Schleifscheiben durchgeführt, um Kenntnisse über die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Schleifkornanbindung zu erlangen. In anschließenden Zerspanversuchen (Drehen, Fräsen, Schleifen) wird dann das Einsatzverhalten der jeweiligen Werkzeuge, sowie die Wechselwirkungen zwischen Schneidstoff und Werkstoff untersucht, um den wirtschaftlichen Vorteil einer sauerstofffreien gegenüber einer sauerstoffhaltigen Fertigung bewerten zu können.

Kontakt

Für weitere Informationen steht Ihnen M.Sc. Nils Hansen, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen, unter Telefon +49 511 762 2533 (Sekretariat) oder per E-Mail unter hansen@ifw.uni‑hannover.de gern zur Verfügung.