Abstract
Die sich verschärfende Energie- und Rohstoffproblematik erfordert eine umfassende Effizienzsteigerung in der Produktion. So gilt es, mit einem Minimum an Ressourcen ein Maximum an Wertschöpfung zu erzielen. Die Auslegung der Fertigungsprozesse ist dabei eine zentrale Fragestellung, da der wertschöpfende Prozess die Kernzelle der Produktion bildet. Im Rahmen dieser Arbeit wird am Beispiel des Bohrens untersucht, wie sich die Werkzeug- und Schnittparameterwahl sowie die Kühlschmierstrategie auf die Effizienz des Prozesses hinsichtlich des Energiebedarfes und anderer Verbrauchsgrößen auswirken. Dabei wird deutlich, dass die Verkürzung der Prozesszeiten und die damit verbundene Erhöhung des Zeitspanvolumens eine vielversprechende Strategie zur Senkung des Energieverbrauches darstellt. Hohe Zeitspanvolumen bewirken jedoch einen erhöhten Werkzeugverschleiß, weshalb der Einsatz leistungsfähiger Kühlschmierstrategien erforderlich ist. Diese bedingen wiederum einen zusätzlichen Energieaufwand. Wird lediglich der Schmiermitteleinsatz reduziert, kommt es zu einem Anstieg des Werkzeugverschleißes beim Hochleistungsbohren. Hingegen ermöglicht die Kühlung mit tiefkalten Kryogenen eine schmiermittelfreie Bohrbearbeitung mit hohem Zeitspanvolumen und langen Werkzeugstandzeiten. Diese positiven Eigenschaften beruhen auf deutlich gesenkten Schneidentemperaturen, die mithilfe von verifizierten numerischen Berechnungen nachgewiesen wurden. Basierend auf den experimentellen und numerischen Ergebnissen werden Strategien zur Effizienzsteigerung des Bohrprozesses im Allgemeinen und der kryogen gekühlten Bearbeitung im Speziellen aufgezeigt.