SWOP – Sustainable Renewal of Drills for Composite Materials in Aerospace Applications

CFK-Werkstoffe werden aufgrund ihres hohen Leichtbaupotentials zunehmend in der Luftfahrt eingesetzt. Die Bearbeitung erfolgt häufig mit Vollhartmetall-Bohrern, die aufgrund der abrasiven Werkstoffstruktur jedoch schnell verschleißen. Dies führt zu hohen Werkzeugkosten und begrenzter Nachhaltigkeit in der Bauteilfertigung. Zwar können Bohrer nachgeschliffen werden, jedoch werden Tiefenschädigungen im Werkzeug üblicherweise nicht erfasst, was die Leistungsfähigkeit nachgeschliffener Werkzeuge reduziert. Gleichzeitig ist die Herstellung der dafür benötigten konventionellen kunstharzgebundenen Schleifscheiben energieintensiv und wenig flexibel. Es fehlt ein reproduzierbarer, zustandsangepasster Nachschleifprozess, der Werkzeugstandzeiten erhöht, Kosten senkt und energie- und ressourcenschonenden ist.

Zielsetzung

Ziel des Projekts SWOP ist die Entwicklung eines nachhaltigen Nachschleifprozesses für Vollhartmetall-Bohrer zur CFK-Zerspanung. Dazu werden:

• KI-gestützte Methoden zur Verschleißdetektion entwickelt, um oberflächliche und tieferliegende Werkzeugschädigungen zu bewerten.
• Nachschleifstrategien erarbeitet, die das Schleifaufmaß an den realen Werkzeugzustand anpassen.
• Neuartige kunststoffgebundene Schleifscheiben mittels 3D-Druck hergestellt, um energieeffizientere und anforderungsangepasste Schleifwerkzeuge bereitzustellen.

Durch die Kombination dieser Ansätze sollen Werkzeuglebensdauer, Prozessstabilität und Ressourceneffizienz signifikant gesteigert werden.

Vorteile

• Verlängerte Werkzeuglebensdauer
• Reduzierte Werkzeug- und Prozesskosten
• Material- und Energieeinsparung durch 3D-gedruckte Schleifscheiben
• Höhere Prozesssicherheit und Bauteilqualität

Vorgehen

Das Projekt wird gemeinsam mit BDW-Binka Diamantwerkzeuge GmbH, Seco Tools AB, Elitkomposit AB und der Lund University durchgeführt.

Zunächst werden Verschleißmechanismen und Bohrprozesse experimentell untersucht. Darauf basierend wird ein Modell zur Verschleißbewertung und Ableitung des Schleifaufmaßes entwickelt. Parallel wird ein 3D-Druckverfahren für kunststoffgebundene Schleifscheiben ausgelegt und Nachschleifstrategien erforscht. Abschließend erfolgt die Validierung des neuen Nachschleifprozesses an industrierelevanten CFK-Bauteilen.

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Kontaktieren Sie Christian Heller per E-Mail an heller@ifw.uni.hannover.de oder telefonisch unter +49 511 762 18066.