Referenzprojekte zum Thema Hochleistungsbearbeitung

  • Der Einsatz effizienter 5-Achs-Zerspanungstechnologien kann Bearbeitungszeiten bei der Herstellung von Freiformoberflächen signifikant senken. Oberflächen zeichnen sich hierbei aufgrund der optimalen Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs zur Werkstückoberfläche durch geringe Welligkeits- und Rauheitswerte aus, wodurch der Nacharbeitsaufwand daher auf ein Minimum reduziert werden kann. Gleichzeitig wird die Eingriffsbreite der Werkzeuge erhöht.

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  • Zur Analyse von Werkzeugen mit komplexer Geometrie und modularem Aufbau hat sich die Methode der Finiten Elemente (FEM) bewährt. Die numerische Simulation des Werkzeugverhaltens ergibt wesentliche Vorteile gegenüber einer erfahrungsbasierten Vorgehensweise. Dabei wird eine durchgehende Betrachtung spanender Werkzeuge von der Schneide bis zur Spindelschnittstelle angestrebt. Durch die enge Kopplung mit Experimenten wird die Realitätsnähe der FE-Modelle gewährleistet.

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  • Bei der Bearbeitung von Titanwerkstoffen sind große Wärmemengen durch effektive Kühlung abzuführen. Dafür werden Kühlschmierstrategien unter Berücksichtigung kryogener Kühlung oder Hochdruckkühlung getestet. Zur Optimierung der Bearbeitungsbedingungen erfolgen FEM-Simulationen zur Analyse der Werkzeugverformung mit dem Ziel, Korrektur- bzw. Kompensationsmethoden zur Gewährleistung der erforderlichen Maß- und Formgenauigkeit zu entwickeln.

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  • Durch adaptive Klemm- und Stützelemente auf Basis piezoelektrischer Aktoren können Bauteilverformungen ausgeglichen werden. Spannelemente und Bauteil werden mittels FEM modelliert und die während des Bearbeitungsprozesses auftretenden Verformungen werden berechnet. Auf der Basis der FE-Berechnungen werden die notwendigen Eigenschaften der Klemm- und Stützmodule definiert, und die gesamte Spannvorrichtung optimiert.

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  • Durch FE-Simulationen von Zerspanungsprozessen kann die freiwerdende Prozesswärme berechnet werden. Da hierzu eine Reihe von unbekannten Modellparametern erforderlich ist, erfolgen zu deren Bestimmung experimentelle Untersuchungen. Durch den Abgleich mit Messergebnissen können die thermo-mechanischen Modelle von Werkzeugen und Spannmitteln verbessert werden. Auf dieser Basis kann die geforderte Fertigungsgenauigkeit erreicht werden.

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  • Die SmartTool.connect-Technologie ermöglicht es Ihnen, Ihre Zerspanungsprozesse mithilfe eines aktiven und intelligenten Werkzeughalters zu optimieren. Durch die Integration von kabellosen Komponenten können Prozessdaten wirkstellennah erfasst und in Echtzeit übertragen und ausgewertet werden. Der Bearbeitungsprozess lässt sich auf diese Weise gezielt führen und in einem weiteren Schritt adaptiv regeln. Die Integration von Ultraschalltechnologie zur schwingungsüberlagerten Bearbeitung führt darüber hinaus zu einem verbesserten Spanbruch und verminderter Gratbildung.

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  • Hybridwerkstoffe sind eine große Herausforderung für spanende Verfahren. Daher haben wir für die Bearbeitung von geometrisch komplexen Hybridprofilen neue Technologien entwickelt, mit denen die Zerspanung prozesssicher optimiert werden kann. Wichtiger Bestandteil ist eine Prozesssensorik, die umfangreiches Datenmaterial generiert. Auf dessen Grundlage wird die Prozessqualität beurteilt und Empfehlungen zur Maschinengestaltung können abgeleitet werden.

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  • System zum ultraschallunterstützten Tiefbohren

    Beim Tiefbohren mit Einlippenbohrern bilden sich Späne, die durch die Nut des Bohrers abtransportiert werden müssen. Hinzu kommen Werkzeugschwingungen und -verschleiß. Mithilfe eines neuentwickelten, nachrüstbaren Systems zur Ultraschallunterstützung können diese Probleme minimiert werden. Ein Effekt: Der Werkzeugverschleiß lässt sich um bis zu 60 Prozent reduzieren.

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  • Für eine Endbearbeitung von Bauteilen im harten Zustand, bspw. hochfeste Konstruktionswerkstoffe, werden innovative, serientaugliche Hochleistungswerkzeuge benötigt. Ein solches ultrahartes und prozesssicheres Werkzeug wurde am Fraunhofer IWU entwickelt. Es ist sowohl für die Schrupp- als auch für die Endbearbeitung geeignet.

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  • Bei der Feinbearbeitung von gehärteten Kurbelwellen sind neben der hohen Werkstoffhärte vor allem die Einhaltung einer Formtoleranz von wenigen Mikrometern sowie hohe Oberflächengüten die größten fertigungstechnischen Herausforderungen. Derzeit sind diese nur durch Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide, wie dem Schleifen, lösbar. Nachteilig ist dabei der hohe Ressourcen- und Energiebedarf, vor allem für die Kühl- und Schmierstoffversorgung dieser Prozesse. Das Fraunhofer IWU entwickelt deshalb Prozessketten zur Kurbelwellenfertigung, die komplett ohne Kühlschmierstoffe auskommen.

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