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Prozesstechnologie

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Prozesstechnologie

Eine Grundvoraussetzung für den sicheren Einsatz von industriellen Fertigungsprozessen an der Grenze zum technisch Machbaren ist das detaillierte und systemübergreifende Wissen um relevante Prozesskenngrößen und -einflüsse. Unser Hauptforschungsschwerpunkt liegt daher in der Schaffung und Weiterentwicklung von technologischem Wissen zur Dreh-, Fräs- und Bohrbearbeitung. 

Zur systematischen Weiterentwicklung werden im Bereich Prozesstechnologie die Wirkzusammenhänge zwischen Maschine bzw. Roboter, Werkzeug und Werkstück während des Zerspanprozesses experimentell bestimmt und systematisch ausgewertet. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse fließen dann entweder in analytische Modelle, beispielsweise zur Vorhersage von Prozesskräften oder Energieverbräuchen, oder aber in die Validierung von Prozesssimulationen ein. Für die praktische Erprobung steht uns ein umfassendes Portfolio an Robotern, Werkzeugmaschinen, Messsystemen und Softwaretools zur Verfügung. Damit lassen sich auch unkonventionelle Prozessparameter und -abläufe realisieren, wie zum Beispiel das Hochgeschwindigkeitsfräsen verschiedener Werkstoffe oder die Zerspanung von hochwarmfesten Werkstoffen mittels direkter oder indirekter Kryokühlung. 

Aktuelle Forschungsschwerpunkte liegen auf der Zerspanung von faserverstärkten Kunststoffen und Keramiken unter Einsatz von Hochgeschwindigkeitsstrategien oder Ultraschallanregung, sowohl in der Werkzeugmaschine als auch mithilfe von Robotertechnik.

Ultraschallunterstütztes Fräsen von faserverstärkten Kunststoffen (CFK)
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Weiterhin werden aktuell Bearbeitungsstrategien zum Fräsen von Polymerbeton und partikelverstärkten Titanwerkstoffen erforscht.

Ein großer Themenbereich dieser Gruppe ist die Prozesskühlung und -schmierung. So wurde ein innengekühltes rotatorisches Werkzeug entwickelt, bei dem aufgrund eines passiven Kühlsystems keine Veränderungen an der Werkzeugmaschine selbst mehr notwendig sind.

Geschlossen innengekühlten Fräswerkzeug; a) Modell; b) Werkzeug; c) Messerkopf; d) Fräsdorn mit Wärmekopplungselemente
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Ein weiterer Schwerpunkt dieses Themenbereichs ist die Kühlung und Schmierung der Kontaktzone zwischen Drehwerkzeug und abfließendem Span durch eine Zufuhr von Kühlschmierstoffen (KSS) durch die Wendeschneidplatte.

 

Kühlschmierung während des Drehprozesses durch die Wendeschneidplatte; a) Wendeschneidplatte im Eingriff; b) Erzeugung eines Schmierfilms
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Die Weiterentwicklung und Erprobung neuer Prozesse erfordert neue Lösungswege bei der Bestimmung des Werkzeugverhaltens und der Werkstückoberfläche, denn Prozessunterbrechungen verfälschen insbesondere bei hochharten oder hochwarmfesten Werkstoffen den Werkzeugverschleiß. So wurde beispielsweise ein Messsystem entwickelt, mit dem sich bei der Drehbearbeitung der Werkzeugverschleiß prozessparallel erfassen lässt und daher unerwünschte Prozessunterbrechungen vermieden werden können.

 

Vermessung der Verschleißmarkenbreite während der Trockenbearbeitung
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Durch die enge Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK haben wir die Möglichkeit, die Ergebnisse unserer Forschung schnell und effektiv in die industrielle Anwendung zu überführen.

Forschungsprojekte

Aktuelle Forschungsprojekte
Projekttitel
Fördergeber
Projektinformation
Entwicklung eines Hochleistungsbohrprozesses für die ultraschallunterstützte Zerspanung von Hartmetall (HighPerDrill)
AiF
Link
Hochleistungsfertigungsstrategie für
das Hartfräsen von gehärteten schmelz- und
pulvermetallurgischen Stählen mit
geklebten PcBN-Werkzeugen (BondTool)
AiF
Link
Hochleistungswendeschneidplatten mit Spanflächenkühlung und Schmierung (µStruktur)
AiF
Link
Innengekühltes Werkzeugsystem für die Trockenbearbeitung (InWeT)
DBU
Link
Ökologische und funktionsoptimierte
Vorbehandlungskette für die Plasmabeschichtung
komplex geformter Schneidwerkzeuge (ÖkoClean)
DBU
Link
Herstellung von prozesssicheren CVD-diamantbeschichteten Werkzeugen
DFG
Link
Abgeschlossene Forschungsprojekte
Projektitel
Fördergeber
Projektinformation
Eintwicklung einer Strategie zum Recycling von CFK-Spänen durch faserverstärkten Spritzguss (SpaRe)
AiF
Link
Hochleistungsbearbeitung von schwer spanbaren Werkstoffen durch hybride ultraschallunterstützte Zerspanung (ULTRASPAN)
BMBF
Link

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