Entwicklung eines 3D-Multiphysikmodells zur Analyse der thermo-mechanischen Kühlschmierstoffwirkung in der Zerspanung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs, seit 7/2019
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403801854

Kühlschmierstoffe sind in vielen Anwendungsfällen nach wie vor unverzichtbar, um prozesssichere und wirtschaftliche Zerspanprozesse zu realisieren. In bisherigen Forschungsprojekten bezüglich dieser Thematik wird meist der Einfluss der verschiedenen Kühlschmierstrategien auf die relevanten Prozesszielgrößen, wie den Werkzeugverschleiß, Kräfte, Spanbruch etc. empirisch untersucht. Eine Analyse auf Modellebene mithilfe von Simulationstools ist bisher nur auf relativ abstrakter Ebene erfolgt, um grundlegende Zusammenhänge und Einflussgrößen zu untersuchen. Die zentrale Zielsetzung des Projektes besteht aus diesem Grund in der Entwicklung eines 3D-Spanbildungsmodells zur Analyse der thermomechanischen Kühlschmierstoffwirkung bei der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide. In diesem Zusammenhang wird die Spanbildung mit der Wirkung des Kühlschmierstoffstrahls thermomechanisch innerhalb eines einzigen Simulationsmodells gekoppelt. Eine solche Vorgehensweise ermöglicht es erstmals, Wechselwirkungen zwischen Kühlschmierstoffstrahl und Spanbildung auf Modellebene zu untersuchen, sowie die thermische und mechanische Wirkung von Kühlschmierstoffstrategien detailliert zu analysieren. Insbesondere bei der Anwendung hoher Drücke und Volumenströme, wie sie in der Praxis für die Bearbeitung von schwer zerspanbaren Werkstoffen eingesetzt werden, liefert ein solches Simulationsmodell wertvolle Informationen für eine effektive und effiziente Auslegung von Prozess, Werkzeug und KSS-System.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke, bis 6/2019