Vorhersage von Grenzen der Miniaturisierung des Stirnplandrehens von C45E mit Hilfe der Finite-Element-Simulation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Fleischer; Professor Dr. Peter Gumbsch; Professor Dr.-Ing. Volker Schulze
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 31620277

Ziel des Verbundvorhabens ist es, die Grenzen der Miniaturisierung des Stirnplandrehens am Beispiel von C45E unter Nutzung der Finite-Element-Simulation und experimenteller Untersuchungen aufzuzeigen und die so gewonnenen Erkenntnisse zur Vorhersage von geeigneten bzw. möglichen Prozessfenstern einzusetzen. Hierbei sind neben dem den Prozess limitierenden Ploughing insbesondere die Grenzen der Einsetzbarkeit der verfugbaren Materialmodelle zu ermitteln und Wege zu deren Überwindung aufzuzeigen. In zerspantechnologischen Untersuchungen ist dazu das Ploughing zu analysieren, das sich im Übergang zu umformenden Prozessen mit Materialabdrängungen zur Seite und Effekten der Mindestspanungsdicke äußert und insbesondere in der Eintauch- und in der Austauchphase des Werkzeugs von Interesse ist. Die 3DSpanbildungssimulation erfolgt aufbauend auf der bisherigen Förderung im SPP mit Abaqus/ Explicit, das um eine Materialroutine VUMAT erweitert ist. Zudem wird die Ähnlichkeitsmechanik verwendet, um in systematischen Variantenrechnungen Größeneinflüsse aufgrund der gewählten Modellansätze und nicht skalierbarer Material- bzw. Prozessparameter herauszuarbeiten. In der Verifikation anhand von Schnittkräften und nachträglich ermittelten Charakteristika der Randschichten sind die Ähnlichkeitsbeziehungen - falls nötig - um Terme zu erweitern, die den Einfluss der Abweichungen vom polykristallinen Materialverhalten und des Trennverhaltens beschreiben. Durch systematische Bewertung der beschriebenen Arbeiten werden die Grenzen der Miniaturisierung von Zerspanprozessen vorhergesagt und so die Basis für die wissensbasierte, rechnergestützte Planung von Mikrozerspanprozessen geschaffen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1138: Modellierung von Größeneinflüssen bei Fertigungsprozessen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Detlef Löhe