Flexible Mono- und Multilayermikroschleifwerkzeuge für die Ultrapräzisions- und Mikrobearbeitung von duktilen Werkstoffen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Berend Denkena; Professor Dr.-Ing. Marc Christopher Wurz
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 330019901

Der Stand der Forschung zeigt steigende Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Bauteilen aus hoch-legierten rostfreiem Stahl auf, denen insbesondere mit sehr hohen Oberflächenqualitäten und mit funktionalisierten Oberflächen begegnet werden kann. Erstere können mittels der Ultrapräzisionsbearbeitung und letztere mittels Mikroschleifen hergestellt werden. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen mit einem neuartigen Verfahren zwei Schleifscheibentypen für die beiden Anforderungsgruppen des Plan- (Ultrapräzisionsbearbeitung) und des Umfangschleifens (Mikroschleifen) hergestellt werden. Bisher existieren allerdings noch keinerlei Erkenntnisse darüber, wie Mono- und Multilayermikroschleifwerkzeuge unter den herstellungsbedingten Randbedingungen der Dünnfilmtechnik für eine qualitätsgerechte Bearbeitung ausgelegt werden müssen. Um die beschriebenen Ziele zu erreichen, wird zunächst das Herstellungsverfahren für die Mono- und Multilayerschleifwerkzeuge betrachtet. Abgeleitet von den Anforderungen an die Mikroschleifwerkzeuge werden die Eigenschaften evaluiert. Die entwickelten und für den Schleifeinsatz hergestellten Mikroschleifscheiben werden darauf folgend hinsichtlich ihres Einsatzverhaltens in der Ultrapräzisionsbearbeitung und in der Mikrobearbeitung untersucht. Im nächsten Schritt wird eine Prozessmodellierung bezüglich der differenten Verhaltensweisen von Abrasiv- und Stützlayer durchgeführt. Zudem wird das Abtragsverhalten anhand eines empirischen Modells beschrieben. Basierend auf der Fertigung geeigneter Mikrostrukturen werden die aufgestellten Modelle abschließend validiert und die Prozessstrategie wird betrachtet. Dabei werden Lösungsansätze zum Überwinden von Limitierungen der Strukturgeometrie erarbeitet. Abschließend erfolgt eine angepasste Werkzeugherstellung zum Transfer auf Anwendungsszenarien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen