Zerspanungstechnologien

Um die vielversprechenden Potenziale des Leichtbaus auch für Großserien wirtschaftlich nutzen zu können, ist es notwendig, die Prozesskosten bei der Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen erheblich zu reduzieren. Hierzu müssen Verbesserungen und Anpassungen der Bearbeitungstechnologien und der Bearbeitungsprozesse vorgenommen werden, da sich die Bearbeitung von Leichtbauwerkstoffen erheblich von der konventionellen Metallbearbeitung unterscheidet. Beispiele hierfür sind faserverstärkte Kunststoffe wie CFK und GFK, Aluminium und Titanlegierungen sowie Stack- und Verbundwerkstoffe.  

Die Schädigungsmechanismen der Werkstoffe und die Anforderungen an Werkzeuge, Maschinentechnik und Bearbeitungprozesse unterscheiden sich deutlich. Daher bedarf es neuer Ansätze in der kompletten Prozesskette der Endbearbeitung, um auch für zukünftige Entwicklungen in der Werkstofftechnik geeignete Lösungen für eine wirtschaftliche Fertigung zu ermöglichen.

Aus diesem Grund befasst sich die Abteilung »Leichtbautechnologien« des Fraunhofer IPA mit der Zerspanungstechnologie dieser vergleichsweise neuen Werkstoffsysteme. Neben dem Zerspanprozess und der Auslegung der Werkzeuge stehen auch die Themen Beschichtungstechnik von Werkzeugen, Anwendungen von Kühl- und Schmiersystemen und Simulation der Zerspanprozesse im Vordergrund. Weitere Fachgebiete sind die Anwendungen von Industrierobotern in der Bearbeitung wie auch die ultraschallunterstützte Zerspanung.

 

Beschichtungstechnik

Die Herausforderungen beim Zerspanen von Leichtbauwerkstoffen wie CFK und GFK, sind der hohe Werkzeugverschleiß und die werkstoffspezifischen Bearbeitungsfehler. Daher ist die Entwicklung von innovativen Werkzeugbeschichtungen Teil der Lösungstrategien des Fraunhofer IPA.

 

Kühl-und Schmiersysteme

Durch den Einsatz des Kühlschmierstoff KSS bei der Bearbeitung von FVK lassen sich Werkzeugverschleiß, Bearbeitungszeit und Staubbelastung verringern sowie die Bearbeitungsqualität verbessern.

 

Roboterzerspanung

Die Bearbeitung mit Industrierobotern als kostengünstige, flexible und automatisierte Umsetzung eines Fertigungssystems rückt neben bisherigen Werkzeugmaschinen immer mehr in den Fokus. Für die daraus entstehenden Herausforderungen bedarf es neuer ganzheiltlicher Lösungsansätze.

 

Ultraschallzerspanung

Ultraschallüberlagerte Zerspanung verschiebt die Verfahrensgrenzen, steigert die Bearbeitungsqualität und erhöht die Wirtschaftlichkeit. Dazu müssen Maschinenkomponenten entwickelt und Bearbeitungsprozesse neu ausgelegt werden.

 

Zerspanung von Leichtbauwerkstoffen

Nur durch umfassende Produktkenntnisse können Werkzeugkonzepte, Bearbeitungsstrategien und eine begleitende Qualitätskontrolle zielgerichtet für eine wirtschaftliche Zerspanung ausgelegt werden.

 

Zerspanungssimulation

Moderner Leichtbau verlangt ein grundlegendes Verständnis des mechanischen Verhaltens von Werkstoffen im Einzelnen sowie im Verbund. Durch die Substitution experimenteller Untersuchungen durch Zerspansimulationen ist ein beschleunigter Entwicklungsprozess und eine exakte Ressourcenplanung möglich.