VibroCut - Systeme für die schwingungsunterstützte Zerspanung

Herausforderung

Das produzierende Gewerbe steht aufgrund der volatilen Randbedingungen in Bezug auf aktuelle Krisen sowie steigende Produktionskosten und Umweltanforderungen unter enormem Druck. Im Bereich der Zerspanung wirken physikalische Limitierungen wie Werkzeugverschleiß, Gratbildung oder Spanbruch einer weiteren Verbesserung der Produktivität, Prozesssicherheit und Qualität entgegen, so dass insbesondere in der Serienfertigung die Optimierungspotenziale oft ausgeschöpft sind.

Lösung

Ein innovativer Lösungsansatz ist die schwingungsunterstützte Zerspanung. Durch die Überlagerung des Zerspanungsprozesses mit einer zusätzlichen Schwingung im niederfrequenten Bereich bis ca. 200 Hz oder im Ultraschallbereich über 16.000 Hz werden die Prozessgrenzen verschoben und die Leistungsfähigkeit der Verfahren gesteigert.

Am Fraunhofer IWU wurden in mehrjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit prototypische Schwingsysteme realisiert sowie die Wirkmechanismen der Prozesse erforscht. Darüber hinaus konnten die Grundlagen für die Prozessauslegung gelegt und die vielfältigen Potentiale nachgewiesen werden. In den letzten Jahren stieg das industrielle Interesse stetig. In diesem Zusammenhang konnten wir in Machbarkeitsstudien an Kundenbauteilen den industrielle Nutzen nachweisen, bspw. dass die niederfrequente Schwingungsunterstützung beim Drehen zu einem definierten Spanbruch führt. In der Folge werden Spanbruchprobleme bei Drehoperationen vermieden, was zu einer Erhöhung der Maschinenverfügbarkeit und Prozesssicherheit führt. Durch die Ultraschallunterstützung beim Bohren und Tiefbohren werden hingegen Prozesskräfte reduziert, Reibung minimiert und der Spanabtransport verbessert. Dadurch steigt die Produktivität, die Werkzeugstandzeit wird verbessert und die Prozesssicherheit erhöht. Mithilfe der Schwingungsunterstützung können deshalb industrielle Zerspanungsprozesse signifikant verbessert und kurzfristig Kostenvorteile in der spanenden Fertigung erzielt werden.

»VibroCut« – Technologietransfer in die industrielle Praxis

Im Projekt sollen nun die vorhandenen Prototypen weiterentwickelt und in marktfähige Produkte überführt werden. Ein Baukasten und die einhergehende Standardisierung legen schließlich die Grundlage für den Markteinstieg beim schwingungsunterstützten Drehen und ultraschallunterstützten Bohren. Mithilfe der parallel stattfindenden Unternehmensgründung wird der aktuelle Bedarf der Unternehmen bedient und zukünftig die Kommerzialisierung der schwingungsunterstützten Zerspanung realisiert. Das Unternehmen »VibroCut« vertreibt flexible und nachrüstbare Schwingsysteme zur Ausrüstung neuer, aber auch von Bestandsmaschinen. Darüber hinaus werden kundenspezifische Technologieentwicklung sowie Inbetriebnahme, Service und Schulung angeboten. Mithilfe des EXIST-Forschungstransfers wird die vorwettbewerbliche Basis für eine erfolgreiche Unternehmensgründung und Etablierung am Markt gelegt.

Das Projekt »VibroCut« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des EXIST-Forschungstransfers gefördert.