Bearbeitungszentrum
Final Report Abstract
Einen wesentlichen Schwerpunkt der durchgeführten wissenschaftlichen Arbeiten stellten in den letzten drei Jahren Untersuchungen zum mechanischen Aufrauen von Zylinderkurbelgehäusen beziehungsweise Buchsen dar. Hierbei handelt es sich um die Vorbereitung der Bohrungswand untereutektischer Aluminiumlegierungen auf das thermische Spritzen. Beim mechanischen Aufrauen wird eine definierte Hinterschnittgeometrie in die Bohrungswand eingebracht, die somit die ausreichende Haftfestigkeit der späteren thermischen Spritzschicht sicherstellt. In diesem Zusammenhang wurden umfangreiche Untersuchungen in bilateralen Projekten durchgeführt, die das Standzeitverhalten der eingesetzten Schneiden in Abhängigkeit von der Schneidengeometrie, der Prozessparameter und der Schmierstoffbedingungen aufzeigt. Einen weiteren Schwerpunkt bildeten bilaterale Untersuchungen zum Einsatz von Kühlschmierstoffen auf nativer Basis bei der Fräs- und Bohrbearbeitung sowie zum Einsatz neuartiger polymerer Lösungen in der Aluminiumzerspanung. In dem noch laufenden, vom BMBF geförderten, Projekt ESIMA (Mehrenergieeffizienz in der Produktion durch Energieautarke Sensorik und Interaktion mit Mobilen Anwendern) finden zudem Energiemessungen an Demonstratorbauteilen statt. Hierzu wird derzeit das Bearbeitungszentrum mit Sensorik und mobilen Auswerteinheiten (Tablets) ausgestattet. Dies hat zum Ziel während eines Produktionsprozesses Energiedaten aufzuzeichnen. Hieraus lässt sich sowohl der Energieverbrauch je Werkstück, der Anteil für die Zerspanung und der Anteil für den verbleibenden Maschinenbetrieb bestimmen. Die Werte sollen in Form einer Datenbank hinterlegt werden, um dem Anwender zukünftig die Auswahl eines geeigneten Prozesses anhand der ermittelten Energiedaten zu ermöglichen. In einem bilateralen Projekt wurden zudem bereits umfangreiche Kraftmessungen bei der Bohrbearbeitung pressgehärteter Stähle durchgeführt. Die Aufzeichnung der Vorschubkraft diente zur Ermittlung der Werkzeugbelastung. Hierfür wurde die Werkstück-Spannvorrichtung auf einem Kraftmesstisch montiert. Die maximal auftretenden Vorschubkräfte wurden für jede Bohrung erfasst und dokumentiert. Anhand einer festgelegten kritischen Vorschubkraft konnten somit Rückschlüsse bezüglich der erreichbaren Standzeiten verschiedener Bohrwerkzeuge und Prozesseinstellgrößen abgeleitet werden. In einem weiteren bilateralen Projekt werden Werkzeuge für den Fertigungsprozess hybrider Bauteile mittels CAD/CAM-Kopplung gefertigt. Hierbei handelt es sich um dreidimensionale Geometrien, bei denen die 5-Achsigkeit des Bearbeitungszentrums voll ausgenutzt wird. Desweiteren wird das Bearbeitungszentrum für Untersuchungen hinsichtlich der Fertigung hybrider Bauteile eingesetzt, wobei hier ausschließlich die Metallkomponente bearbeitet wird. Im Forschungsvorhaben HyTensile wird ein Anteil der notwendigen Probenstrukturierung auf dem Bearbeitungszentrum durchgeführt, ebenfalls findet hier im Rahmen eines bilateralen Projektes die Bearbeitung der Metallkomponenten von hybriden Sitzschienen statt. Im von der DFG-geförderten Projekt Non-Waste-Wachsschalungen finden Zerspanuntersuchungen an verschiedenen Wachsspezifikationen auf dem Bearbeitungszentrum statt. Der Zerspanprozess wird hinsichtlich der Einstellgrößen (Vorschubgeschwindigkeit, Schnittgeschwindigkeit, …) und der Ausgangsgrößen (Prozesszeit, Qualität, ...) untersucht und optimiert. Im weiteren Verlauf des dieses Forschungsprojektes werden dann auch reale hochkomplexe Schalungselemente aus Wachs gefertigt. Dabei kommt es dann insbesondere auch auf die hohe Fromgenauigkeit und Reproduzierbarkeit bei der Herstellung der Formen an.
Publications
- Synergies from Process and Energy Oriented Process Chain Simulation – A Case Study from the Aluminum Die Casting. In: 18th Cirp International Conference on Life Cycle Engineering, Braunschweig, Springer Berlin Heidelberg, 2011
Hermann, C.; Heinemann, T.; Thiede, S.
(See online at https://doi.org/10.1007/978-3-642-19692-8_55) - Pneumatische Profilkontrolle mechanisch aufgrauter Zylinderbohrungen. VDI-Z, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2012, Ausgabe 11/12-2012
Hoffmeister, H.W.; Große, T.; Finke, S.
- Inline-inspection of mechanically roughened cylinder bores in aluminium crankcases. In: Robert Schmitt, Harald Bosse, ISMTII 2013, Apprimus Verlag, Aachen, 2013
Hoffmeister, H.W.; Große, T.; Finke, S.
- An innovative approach for joining of hybrid CFRP-Metal parts by mechanical undercuts. EURO HYBRID - Materials and Structures 2014, Stade, Deutschland, 2014
Dröder, K.; Brand, M.; Gerdes, A.; Große, T.; Dilger, K.; Fischer, F.; Lippky, K.; Grefe, H.
