KMU-innovativ Multivariate Produktionsprozessoptimierung zur Beherrschung technisch anspruchsvoller Bauteilformen und Oberflächen (MuPro2)

Problemstellung
In der Medizintechnik spielt Genauigkeit eine wichtige Rolle: Ungenauigkeiten und Fehler führen zu Schäden, die direkten Einfluss auf die Gesundheit von Menschen haben. Ein Beispiel dafür sind Fräswerkzeuge für den Einsatz in der Wirbelsäulenchirurgie. Von höchster Wichtigkeit sind dabei die Werkzeugparameter Rundlauf und Gradheit, um eine Schädigung des gesunden Gewebes zu vermeiden. Dem Einsatzgebiet entsprechend besitzen diese rotationssymmetrischen Werkzeuge hohe Schlankheitsgrade und erweisen sich dadurch bei der Herstellung als sehr anspruchsvoll. Es kommt häufig zum Verzug der Werkzeuge, wodurch ein hohes Maß an Nacharbeit notwendig ist, um die Einsatzfähigkeit dieser hochpräzisen Werkzeuge zu gewährleisten.
Vergleichbar anspruchsvoll ist die Herstellung von Messern aus dem Premiumsegment, bei der neben der Schärfe und Haltbarkeit der Glanz und die optische Wahrnehmung der Klingen für die Kundenakzeptanz eine entscheidende Rolle spielen. Dafür gibt es spezielle Feinschleifverfahren, die jedoch ebenfalls häufig ein Nacharbeiten erfordern.

Projektziel
Ziel des KMU-innovativ-Projekts MuPro2 ist die Entwicklung und Qualifizierung von technisch hoch anspruchsvollen Fertigungsprozessen für Fräs- und Schneidwerkzeuge, die eine kundengerechte Herstellung möglichst ohne Nachbearbeitung ermöglichen.

Vorgehensweise
Anhand einer Vielzahl von Parametern im Herstellprozess sollen Maschineneinstellungen gefunden werden, die eine optimale Produktqualität gewährleisten. Dazu ist sicherzustellen, dass Hochpräzisionswerkzeuge mit funktionskritischen Parametern wie Gradheit und Rundlauf innerhalb enger Toleranzen gefertigt werden können. Darüber hinaus soll ein Höchstmaß an Qualität beim Feinschleifen von hochwertigen Schneidwaren erzielt werden. Die Grundlage für parametergesteuerte Fertigungsprozesse ist eine umfassende Prozessdatenerfassung. Dazu ist eine Strategie zu entwickeln und die notwendige Sensorik in die Fertigungsprozesse fachgerecht zu integrieren. Diese detektieren beispielsweise den Verzug von Werkstücken während des Vergütungsprozesses sowie Strömungsverhältnisse im Zeitverlauf des Abschreckvorgangs und erfassen Kräfte und Momente, die während des Feinschliffprozesses wirken.

Anwendungspotenzial und erwartete Ergebnisse
Alle wesentlichen Erkenntnisse werden in einem Handlungsleitfaden für Unternehmen zusammengefasst. Im Nachgang werden die gewonnenen Erkenntnisse auf weitere Hochpräzisionsfertigungsprozesse angepasst. Die Entwicklung und Umsetzung von optimierten Fertigungsverfahren ermöglicht den beteiligten KMU, Ausschuss und Nacharbeit zu minimieren, die Angebotspalette zu erweitern und die Qualität von Schneidwaren zu verbessern.

• Bergische Universität Wuppertal
• Franz Güde GmbH
• WSH - Werkzeugstahl-Härterei GmbH