FOR 1845:  Ultrapräzise Hochleistungsbearbeitung

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 211652309

Das Ziel dieser Forschergruppe ist es, die unverhältnismäßig langen Haupt- und Nebenzeiten in der Ultrapräzisionsbearbeitung mit wissenschaftlichen Methoden zu reduzieren, um damit dieser Technologie zu wirtschaftlichen Einsatzmöglichkeiten in der produzierenden Industrie zu verhelfen. Teilprojekt 1 beschäftigt sich mit der ultrapräzisen Fräsbearbeitung mit mehreren Diamantwerkzeugen. Aufgrund der geforderten extrem geringen Positionierabweichungen der Werkzeugschneiden ist dies bislang nicht umsetzbar. Daher konzentriert sich dieses Projekt auf einen neuen Ansatz zur Verstellung der Werkzeugposition, der auf einer thermisch induzierten Längenänderung des Werkzeughalters basiert. Teilprojekt 2 widmet sich der wissenschaftlichen Untersuchung des HSC-Diamantfräsens. Von besonderem Interesse sind dabei das Materialverhalten bei der Diamantbearbeitung mit hohen Schnittgeschwindigkeiten sowie der aus der Bearbeitung resultierende Werkzeugverschleiß. Teilprojekt 3 beschäftigt sich mit der Entwicklung einer ultrapräzisen elektromagnetischen Linearführung zur Umsetzung einer schnellen und reibungsfreien Präzisionsbewegung. Hierdurch wird wiederum eine In-Prozess-Feinjustierung des Werkzeugs ermöglicht, die zur Kompensation statischer und dynamischer Positionierfehler genutzt werden soll. Aufgrund der hohen Fliehkräfte erfordern Hochfrequenzspindeln eine besonders gute Wuchtung. Diese Thematik wird im Teilprojekt 4 aufgegriffen, in dem erstmalig ein automatisches System für die Präzisionswuchtung ultrapräziser Werkzeugspindeln entwickelt werden soll. Ein derartiges System würde eine manuelle Auswuchtung überflüssig machen, wodurch die Einrichtzeiten deutlich reduziert werden können. Dabei besteht die besondere wissenschaftliche Herausforderung darin, sehr kleine Unwuchten zu messen und zu kompensieren, die bei - für die Ultrapräzisionsbearbeitung typischen - Drehzahlen unterhalb der Nachweisschwelle kommerzieller Sensoren liegen. In Teilprojekt 5 sollen die Voraussetzungen für eine In-Prozess-Analyse des dynamischen Verhaltens der Werkzeugmaschine geschaffen werden, sodass die Prozesssicherheit schon vor dem Beginn der Bearbeitung gewährleistet und während des Bearbeitungsprozesses kontrolliert und gesteuert werden kann. Hierfür soll ein parametrisches Ersatzmodell der Maschinenstruktur und des Bearbeitungsprozesses entwickelt und anhand realer Fräsprozesse erprobt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Auswuchtung von Spindeln für die ultrapräzise Hochgeschwindigkeits-Fräsbearbeitung (Antragsteller Brinksmeier, Ekkard ;  Kuhfuß, Bernd )
• Elektromagnetische Ultrapäzisions-Linearführung (Antragsteller Denkena, Berend )
• Modellbasierte Korrektur von Werkzeugbahnen bei der Ultrapräzisionsbearbeitung (Antragsteller Denkena, Berend ;  Kuhfuß, Bernd )
• Ultrapräzise Fräsbearbeitung mit mehreren Diamantwerkzeugen (Antragsteller Brinksmeier, Ekkard )
• Ultrapräzise Hochgeschwindigkeits-Fräsbearbeitung (Antragsteller Brinksmeier, Ekkard )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Ekkard Brinksmeier