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Forschungsziel: Ziel des Projektes war es eine Entwicklung eines neuartigen Fräswerkzeuges mit Laserfreistahlführung durchzuführen, welche eine gezielte Erwärmung und Enthärtung des Werkstoffes in der Fräszone bewirkt und damit die Bearbeitung schwer zerspanbarer hochfester Materialien wie Titan, Nickelbasislegierungen und Stellite erheblich verbessert. Dabei sollen die Materialeigenschaften unterhalb der Fräszone keinerlei Beeinträchtigung der Materialeigenschaften erfahren. Das entwickelte Werkzeug zeichent sich durch einen einfachen und robusten Aufbau aus, der auch rauhen Umgebungsbedingungen der Fertigungsstätten gerecht wird. Das Werkzeug ist zudem maschinenunabhängig ausgelegt und kann an vorhandene Werkzeugmaschinen problemlos nachgerüstet werden.
Marco Pokolm +49 5247 9386-10
marco.pokolm@pokolm.de
Dipl.-Ing. Roland Heintz
+49 721 608-25136
roland.heintz@kit.edu
Zieldefinition
Mechanische Bauteile unterliegen zunehmend dem Trend der Massenreduktion und Miniaturisierung bei gleichzeitiger Steigerung der mechanischen Eigenschaften. Die gewachsenen Anforderungen zwingen die Konstrukteure immer häufiger zum Einsatz von neuen, hochfesten und temperaturbeständigen Werkstoffen, wie z.B. Titan oder Nickel basierte Legierungen. Diese wiederum setzen nicht nur den Belastungen im Betrieb hohen Widerstand entgegen, sondern auch der spanenden Bearbeitung bei der Herstellung der Teile. Dies führt zu langen Bearbeitungszeiten und hohem Werkzeugverschleiß. Ziel des Projektes war es, durch gezielte partielle Erwärmung des Werkstoffes während der Bearbeitung eine lokale Entfestigung zu erreichen, die die erforderlichen Zerspankräfte deutlich reduziert und damit die Bearbeitung insgesamt erleichtert. Die Erwärmung wurde mittels eines Lasers realisiert, der mit dem Werkzeug zu einer Einheit kombiniert wird, die Maschinenunabhängig eingesetzt werden kann und den rauen Bedingungen durch einfachen und robusten Aufbau angepasst ist.
Arbeitsplanung
Im ersten Schritt wurden Grundlagenuntersuchungen vorgenommen, um das geeignete Prozessfenster zu ermitteln. Diese Untersuchungen wurden von Simulationen unterstützt, die die gewonnenen Parameter absicherten. Als nächster Schritt wurde ein Demonstrator des Werkzeuges entwickelt, an dem reale Versuche mit unterschiedlichen Materialien durchgeführt wurden.
Auf Grundlage der gewonnenen Ergebnissen wurde die spätere Lösungskonzeption überarbeitet und im Prototyp bedarfsgerecht dargestellt.
Ergebnisverwertung
Die komplette Werkzeug/Laser-Einheit soll zukünftig auf dem Markt angeboten werden. Die Lösung maschinenunabhängig ausgelegt sein soll, sind vor allem Anwender von Zerspanungsmaschinen angesprochen. Gleichzeitig wird an einer Kooperation mit einem Werkzeugmaschinenhersteller gearbeitet, um dessen Marktbekanntheit für eine spätere Einführung zu nutzen.
In der folgenden Liste sehen Sie Ihre ausgewählten Projekt-Favoriten.
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