Simulative Auslegung und wissensbasierte Herstellung PVD-beschichteter Zerspanwerkzeuge für die Drehbearbeitung - Schisi II

PVD-beschichtete Zerspanwerkzeuge finden in der industriellen Fertigung breite Anwendung. Bei der Bearbeitung moderner Hochleistungswerkstoffe sind sie jedoch verstärkten thermomechanischen Belastungen ausgesetzt, insbesondere im unterbrochenen Schnitt. Diese zyklischen Beanspruchungen führen zu Rissbildung, Schichtversagen und beschleunigtem Werkzeugverschleiß. Die Folgen sind erhöhte Werkzeugkosten, ungeplante Maschinenstillständen und Produktivitätseinbußen. 

Derzeit existieren keine belastbaren Modelle, die die Wechselwirkungen zwischen Schichteigenschaften, Schneidkantenmikrogeometrie und Verschleißverhalten umfassend abbilden. Die Werkzeugauslegung erfolgt daher überwiegend iterativ und ressourcenintensiv. Ein wissensbasierter, simulativer Ansatz bietet die Möglichkeit, Verschleißprozesse präziser zu prognostizieren und somit Innovationspotenziale und Effizienzgewinne zu realisieren.

Zielsetzung

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer simulativen Methodik zur wissensbasierten Auslegung und Herstellung PVD-beschichteter Zerspanwerkzeuge. Durch die Kombination von Finite-Elemente-Simulationen, experimentellen Untersuchungen und prozessanalytischen Methoden soll der Einfluss von Mikrogeometrie, Eigenspannungstiefenverlauf und thermomechanischer Belastung auf das Verschleißverhalten systematisch beschrieben werden. Das Projekt liefert grundlegende Erkenntnisse zur realitätsnahen Abbildung des unterbrochenen Schnitts und ermöglicht die Entwicklung optimierter Werkzeugkonzepte, die Standzeit, Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit in der industriellen Zerspanung nachhaltig erhöhen.

Vorteile

• Reduzierter Werkzeugverschleiß und geringere Stillstandszeiten
• Erhöhte Prozesssicherheit und verlängerte Werkzeugstandzeit
• Kosteneinsparungen durch simulationsbasierte Entwicklung
• Stärkung der Innovationsfähigkeit in der Fertigung

Vorgehen

Das Projekt wird in enger Kooperation zwischen der Leibniz Universität Hannover und der RWTH Aachen University durchgeführt. Simulationsexperimente und FEM-Analysen werden mit experimentellen Untersuchungen zur Schichtcharakterisierung kombiniert. Dabei werden thermomechanische Belastungszustände, Eigenspannungen und plastisches Schichtverhalten modelliert und validiert. Ziel ist die Ableitung wissensbasierter Korrelationen zwischen Beschichtungsparametern, Mikrogeometrie und Verschleißverhalten. Die Ergebnisse fließen in eine methodische Richtlinie zur Auslegung PVD-beschichteter Werkzeuge ein.

Interessieren Sie sich für innovative Werkzeugkonzepte oder die simulationsgestützte Auslegung von Beschichtungen? 

Kontaktieren Sie Abdulmanem Aziza per E-Mail an aziza@ifw.uni.hannover.de oder telefonisch unter +49 511 762 5207.