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Forschungsziel: Hochfeste faserverstärkte Leichtbauwerkstoffe dringen immer mehr in den Massenmarkt vor. Deutsche Automobilhersteller setzen zur Kraftstoffeinsparung auf diese zukunftsträchtige Werkstoffgruppe, insbesondere auf die Carbonfaser-verstärkten Verbundwerkstoffe (CfK). Den herausragenden Vorteilen dieser Werkstoffe, wie höchste Festigkeit bei geringem Gewicht, steht als gravierender Nachteil die im Vergleich zu Stahlwerkstoffen schwierige spanende Bearbeitung (Fräsen und Bohren) gegenüber. Der Werkzeugverschleiß ist dabei so hoch, dass bislang der Anteil der Kosten für die Bearbeitungswerkzeuge mehr als 10 v. H. der Bauteilkosten ausmacht. Dieser hohe Kostenanteil führt bislang dazu, dass CfK-Bauteile nur im Hightech- oder Luxussegment zum Einsatz kommen. Das Forschungsprojektes CarAdT hat zum Ziel, leistungsfähige und preiswerte Endbearbeitungswerkzeuge für CFK-Bauteile zu erforschen und entwickeln.
Wilm-Henner Niemeyer +49 7364 952-705
henner.niemeyer@jso.de
Dipl.-Ing. Rüdiger Sehorz
+49 721 608-25287
ruediger.sehorz@kit.edu
Problemstellung:
Der Einsatz von CfK-Werkstoffen gewinnt zunehmend an Bedeutung in den Bereichen Automobil (elektro-mobility), Luftfahrt und vielen anderen Industriebereichen, in denen aufgrund anzustrebender Energieeinsparung Leichtbauweise eine Notwendigkeit wird. Verfügbare CfK-Bearbeitungswerkzeuge und Prozessführungen sind suboptimal hinsichtlich Standwege, Bearbeitungsgeschwindigkeiten und der erreichbaren Oberflächenqualität der Schnittkanten. Die mangelhafte Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung stellt ein großes Hemmnis bei der breiteren Nutzung und Verbreitung von CfK-Werkstoffen in den verschiedensten Industriebereichen dar.
Projektziel:
Ziel des Projektes CarAdT ist, leistungsfähige und preiswerte Endbearbeitungswerkzeuge für die wirtschaftliche Fräsbearbeitung von CFK-Bauteilen im Massensegment zu erforschen und entwickeln, die die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweisen.
Vorgehensweise:
Ausgangslage bei der Fa. JSO sind die eigenen firmenspezifischen Erfahrungen in der HSC-Werkzeugtechnologie für die Holz- und Verbundwerkstoffbearbeitung. Beginnend mit der Entwicklung eines rechnerunterstützten Zerspanungsmodells (ZM) zum CfK-Fräsen und Aufbau einer Zerspandatenbank (ZDB) sollen schrittweise neue Werkzeuggeometrien und Schneidstoffbeschichtungen entwickelt werden. Es folgt der Bau von Werkzeugprototypen mit Schneiden aus polykristallinem Diamant (PKD) und deren Eignungsprüfung bei Partnerfirmen. In iterativen Optimierungsschritten werden anschließend die Werkzeuge, zur Serienreife weiterentwickelt.
Ergebnisse:
Als Ergebnis soll eine neue Zerspanwerkzeugfamilie, vorzugsweise zur Fräsbearbeitung von CfK-Werkstoffen, zur Verfügung stehen.
Anwenderpotenzial:
Mithilfe der Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden neue Erkenntnisse und Anwendungen für eine kostenoptimierte und wirtschaftliche Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von CfK-Automobilbauteilen bereitgestellt, die sich auch auf weitere Anwendungen von CfK-Bauteilen z. B. für Windkraftanlagen, die Sportgeräteindustrie usw. übertragen lassen.
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