Untersuchungen zum Einfluss des Herstellungsprozesses auf die Eigenschaften keramisch gebundener Diamantschleifscheiben

Durch die Ergebnisse profitieren industrielle Anwender und Hersteller gleichermaßen. In der Produktion sinken Abrichtzyklen und Nebenzeiten durch gezielte Selbstschärfung. Prozesse laufen stabiler und reproduzierbarer mit geringerer Kraft- und Qualitätsstreuung. Werkstückrauheit und Formgenauigkeit verbessern sich, Ausschuss und Nacharbeit nehmen ab. Die Standzeit steigt bei stabiler Schneidfreudigkeit und definierter Porosität und Kantenstabilität. Zusätzlich entstehen parametrierte Richtlinien für Abrichten und Prozessanlauf. Werkzeughersteller erhalten eine wissensbasierte Auslegung statt Trial-and-Error. Daraus folgen weniger Prototypen und kürzere Entwicklungszeiten, optimierte Sinterprofile und Prozessfenster mit Energie- und Kostenvorteilen sowie höherer Ausbeute. Effektdiagramme, Regressions- und Optimierungsmodelle dienen als Qualitäts- und Rezepturrichtlinien, machen Produkte robuster gegenüber Rohstoffschwankungen und schaffen Referenzdatensätze und Prüfmethoden als Basis für Standardisierung und kundenspezifische Spezifikationen.

Zielsetzung

Ziel des Projekts ist die wissensbasierte Auslegung keramisch gebundener Diamantschleifwerkzeuge durch die Quantifizierung der Zusammenhänge zwischen Rohstoffeigenschaften, Misch-/Transport-/Einfüllprozessen, Vorverdichten und Sintern sowie den resultierenden Schleifbelagseigenschaften und dem Einsatzverhalten. Hierzu werden Einflussgrößen identifiziert, Effekte entlang der Prozesskette experimentell erfasst und in Effektdiagrammen, Regressions- und Optimierungsmodellen abgebildet. Validiert wird an 1A1-Schleifscheiben über Abrichten und Hartmetallschleifen. Ergebnis ist ein praxistaugliches Auslegungsmodell zur gezielten Einstellung von Porosität, Bindungsfestigkeit, Benetzung und Selbstschärfung sowie Richtlinien für Prozessfenster, die Nebenzeiten senken, Prozesssicherheit erhöhen und Entwicklungszyklen verkürzen.

Vorteile

Reduzierte Abricht- und Nebenzeiten, höhere Prozesssicherheit und Werkstückqualität, längere Standzeiten, gezielte Selbstschärfung, schnellere Entwicklungszyklen durch wissensbasierte Auslegung, Energie- und Kosteneinsparungen, robuste Rezepte und Standards trotz Rohstoffschwankungen.

Vorgehen

Das Projekt folgt einer prozesskettenweiten, experimentell-modellbasierten Vorgehensweise. Im ersten Schritt erfolgt die Rohstoffcharakterisierung hinsichtlich Partikel- und Pulvereigenschaften, Fließ- und Schüttverhalten sowie reaktionsspezifischer Effekte nach Mischbeanspruchung und Sintern. Im zweiten Schritt erfolgt die Untersuchung von Mischen, Transport und Einfüllen, inkl. Entmischungsanalyse, Mischgütebeurteilung und Einfülldichtemessung. Im dritten Schritt erfolgt ein Vorverdichten und Sintern inkl. Prozessüberwachung und anschließender Gefüge- und Phasenanalyse (REM/EDX, XRD) sowie mechanische Prüfungen, wie die Biegefestigkeit. Im vierten Schritt erfolgt die Herstellung von 1A1-Schleifscheiben gefolgt von Schleifversuche an Hartmetall mit Kraft-, Verschleiß- und Rauheitsmessungen zur Bewertung von Selbstschärfung, Prozessstabilität und Qualität. Im sechsten und letzten Schritt erfolgt die datengetriebene Modellbildung in Form von Effektdiagrammen, Regressions- und Optimierungsmodelle zur Auslegung von Bindung und Prozessfenstern sowie eine Validierung durch prototypische Werkzeuge.

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