Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Tool wear behaviour of internally cooled tools at different cooling liquid temperatures
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
    ;
    Fries, E.
    ;
    Fürstmann, P.
    ;
    Roeder, M.
  • Publication
    Smarte Werkzeuge für harte Werkstoffe
    ( 2012)
    Roeder, M.
    ;
    Uhlmann, E.
    ;
    Richarz, S.
    ;
    Fürstmann, P.
  • Publication
    Zerspanung von Titanmatrix-Verbundwerkstoffen
    ( 2012)
    Uhlmann, E.
    ;
    Roeder, M.
    ;
    Richarz, S.
  • Publication
    Internal cooling of cutting tools
    ( 2009)
    Uhlmann, E.
    ;
    Roeder, M.
    ;
    Fries, E.
    ;
    Byrne, F.
    A micro cooler consisting of copper foam was soldered into a hollow cutting tool. FEM and CFD simulations were used to optimise the design of the internally cooled tool with regard to mechanical stability and thermal flow. The coolant flow was directed to the heat source inside the cooling structure by means of an adapter mounted on the tool holder. The manufactured prototype tool was built to fit easily into existing machine tools. Cutting experiments have been conducted with the developed system and compared with uncooled tools. Infrared analyses of the temperatures on the rake face of the tools have shown that the temperatures could be decreased by 25 % with the internal cooling system. With increasing cutting speeds the advantage of the internally cooled tool was found to decrease. A variation of the feed showed that higher feed also decreases the difference in tool life between the uncooled and cooled tool. The higher mechanical loads compensate the better thermal performance of the tools. This leads to the conclusion that the internally cooled system is best suited for finishing operations. The economic value of the system can be drawn out of the increased tool life. A variation of the coolant flow rate that was realised in the simulations could be used to further increase the performance of the cooling system. With an intelligent control it seems possible to adapt the tool's temperature to different cutting conditions. The potential for further development lies in an improved heat conduction and more effective cooling structures.
  • Publication
    Innovative Zerspantechnologien für die Optimierung von Produktionsprozessen
    ( 2008)
    Fuentes, J.A.O.
    ;
    Graf von der Schulenburg, M.
    ;
    König, J.
    ;
    Richarz, S.
    ;
    Roeder, M.
    ;
    Mattes, A.
    Für die Fertigung von Bauteilen, die bislang durch Schleifen oder Honen im letzten Arbeitsgang hergestellt werden konnten, ist durch die Weiterentwicklung beschichteter Hartmetalle eine Alternative vorhanden. Durch Zerspansimulation werden Versuche mit Schneideneinsätzen auf Basis der superharten Schneidstoffe Diamant und PcBN zur Einbringung von Spanleitgeometrien mittels Laser durchgeführt. Hierdurch sollen die Verbesserungspotenziale von Spanleitstufen in Werkzeugen aus hochharten Schneidstoffen aufgezeigt und damit ein weiterer Schritt zur Verbreitung der Lasernachbearbeitung als wirtschaftliches Fertigungsverfahren für die Werkzeugindustrie vollzogen werden. Die auf binderphasenlosen Dünnschichten aus Diamant und kubischem Bornitrid (cBN) basierenden superharten Beschichtungen von Werkzeugen eignen sich in der Zerspanung hervorragend auf Grund der Kombination von höchster Härte sowie chemischer Resistenz und geometrischer Flexibilität. So können Schaftwerkzeuge sowie Mikrowerkzeuge oder auch Werkzeuge mit großen Durchmessern mit einer superharten Verschleißschutzschicht versehen werden. Für die Zerspanung verstärkter Leichtmetalle sind neben Schneideinsätzen auf Basis von PKD und CVD-Diamantdickschicht (Chemical Vapour Deposition) direkt abgeschiedene CVD-Diamantdünnschichtsysteme als Schneidstoff geeignet. Im Bereich der Zerspanung von Stählen und hochwarmfesten Werkstoffen können mittels PVD-Abscheidung von cBN-Dünnschichten leistungsfähige Bearbeitungsstrategien umgesetzt und somit wichtige Wettbewerbsvorteile erlangt werden. Gearbeitet wird auch an der Entwicklung einer Technologie zur Zerspanbarkeit partikelverstärkter Titanwerkstoffe, die eine wirtschaftliche und prozesssichere Bearbeitung gewährleistet. Da sich bei der Miniaturisierung von Produkten nicht alle Parameter der konventionellen Fertigung auf die Mikrofertigung übertragen lassen, richten auf diesem Sektor die Forschungstätigkeiten auf die Auswirkungen von Größeneffekten bei der Schaftfräsbearbeitung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen (WCu). Hier führen FEM-Simulationen zu einem besseren Prozessverständnis. Entnommen aus TEMA
  • Publication
    Entwicklung leistungsfähiger Zerspanungstechnologien
    ( 2008)
    Uhlmann, E.
    ;
    Byrne, F.
    ;
    Oyanedel-Fuentes, J.A.
    ;
    Gerstenberger, R.
    ;
    Graf von der Schulenburg, M.
    ;
    König, J.
    ;
    Mattes, A.
    ;
    Richarz, S.
    ;
    Roeder, M.
    Der Beitrag stellt Aktivitätsfelder im Bereich der Zerspanungstechnik an einem von der Fraunhofer-Gesellschaft und der TU Berlin gemeinsam betriebenen Entwicklungszentrum vor. Kapitelüberschriften: neue Entwicklungen zur Zerspanung gehärteter Stähle; geometrische Modifikation von Diamant-Schneideinsätzen mit Laserstrahlen; Entwicklung und Einsatz superdünner Dünnschichtsysteme im Zerspanungswerkzeugen; Analyse der Zerspanbarkeit von partikelverstärkten Titanlegierungen; Modellierung von Größeneffekten bei der Zerspanung von Verbundwerkstoffen. Die Ausführungen werden durch Fotos von Anlagen und mikroskpischen Strukturen sowie durch tabellarische Ergebnisse ergänzt. Entnommen aus TEMA
  • Publication
    Innovative Zerspantechnologien für die Optimierung von Produktionsprozessen
    ( 2007)
    Uhlmann, E.
    ;
    König, J.
    ;
    Mattes, A.
    ;
    Richarz, S.
    ;
    Roeder, M.
    ;
    Graf von der Schulenburg, M.