Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Mikrokanal-Reaktoren für die elektrochemische Abwasserbehandlung mit Diamantelektroden
    ( 2008)
    Kramer, H.J.
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    Mollath, G.
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    Schäfer, L.
    Diamantbeschichtete Elektroden (DiaChem) sind ein neuartiges und besonders leistungsfähiges Instrument für die Behandlung von Problemabwässern. Die Arbeitsweise von Diamantelektroden beruht auf der elektrochemischen Erzeugung von OH-Radikalen direkt im Abwasser. Das Alleinstellungsmerkmal der Diamantelektrode ist, dass bei diesem Prozess Stromwirkungsgrade nahe 100% erreicht werden. Durch den Kontakt mit den in-situ hergestellten Oxidationsmitteln können beliebige, im Wasser befindliche organische Schadstoffe entweder vollständig oxidiert oder solange behandelt werden, bis sie in unschädliche Substanzen umgewandelt sind. Die elektrochemisch erzeugten OH-Radikale haben nur eine kurze Lebensdauer. Aufgrund ihrer begrenzten Reichweite im Reaktionsmedium reagieren sie daher nur in unmittelbarer Nähe der Elektrodenoberfläche. Bei sehr niedrigen Stoffkonzentrationen und hohen Durchflussraten ist der Wirkungsgrad konventioneller Elektrolysezellen deutlich reduziert, wenn der größte Teil der gebildeten OH-Radikalen wieder zerfällt, bevor er mit den Wasserinhaltsstoffen in Kontakt treten kann. Unser Lösungsansatz besteht darin, Elektrodenabstand und Betriebsparameter der Elektrolysezelle (Mikrokanal-Reaktor) soweit anzupassen, dass auch bei niedrigen Schadstoffkonzentrationen eine annähernd vollständige Umsetzung der gebildeten OH-Radikale stattfindet. Mittels einer speziell entworfenen Versuchsanordnung wurden für unterschiedliche Abwässer die Zellendimensionen optimiert und günstige Betriebsparameter ermittelt. Auf Basis der erhaltenen Ergebnisse wurde ein mathematisches Modell erarbeitet, mit welchem Auslegung und Betriebsparameter von Mikrokanal-Reaktoren schadstoffbezogen simuliert und optimiert werden können.
  • Publication
    Innovative Zerspantechnologien für die Optimierung von Produktionsprozessen
    ( 2008)
    Fuentes, J.A.O.
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    Graf von der Schulenburg, M.
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    König, J.
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    Richarz, S.
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    Roeder, M.
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    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
    Laser processing of ultra-hard cutting materials
    ( 2007)
    Uhlmann, E.
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    Mattes, A.
    Ultra-hard cutting materials such as polycristalline diamond with binder phase (PCD) as well as CVD diamond are currently used in all areas of industrial production. Often the hardness of these cutting materials is necessary to enable the machining of advanced materials which are difficult to cut. The objective of the project presented in the paper is to make efficient techniques for processing ultra-hard cutting materials available by developing and applying an economical and environmentally friendly laser technology. The focus of the project lies on examining the interrelation between the laser beam and the cutting material in order to establish the technological basics of the laser processing of ultra-hard cutting materials. In addition, the defined processing of the surfaces and the edges of the tools shall optimize the tool characteristics. Based on the data gathered in these investigations, tools made from ultra-hard cutting materials are processed for cutting experiments. On the basis of the final cutting experiments the laser processing undertaken is evaluated. Entnommen aus TEMA