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    Wasserabrasivinjektorstrahlen zum Formdrehen von Titanaluminid
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Flögel, Karsten
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    Zu den kritischen Erfolgsfaktoren beim Wasserabrasivinjektorstrahlen zählen insbesondere die Wahl des geeigneten Abrasivmittels sowie die passenden Parameterwerte im Rahmen der Prozessauslegung. Obwohl die Bearbeitung mit dem Wasserabrasivinjektorstrahl nahezu ohne thermische Beeinflussung der oberflächennahen Randzone erfolgt, werden die industriellen Anwendungsmöglichkeiten weiterhin nur in geringem Maße ausgeschöpft. Die Prozessauslegung bei der Strahlbearbeitung rotierender Werkstücke basiert nach wie vor vordergründig auf Erfahrungswissen der Anwender. Die rückwirkungsfreie Strahlwirkung erfordert zusätzlich eine werkstoffspezifisch-empirische Prozessbeschreibung. Um eine wissensbasierte Prozessauslegung zum Formdrehen mit dem Wasserabrasivinjektorstrahl zu ermöglichen, werden in dieser Arbeit grundlegende Erkenntnisse zum Einsatzverhalten des Wasserabrasivinjektorstrahls bei der Konturbearbeitung eines Titanaluminid beschrieben. Ferner werden die Voraussetzungen für eine Übertragbarkeit auf weitere industrielle Anwendungsfälle geschaffen.
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    Einfluss des Post-Processings auf laserstrahlgeschmolzene Bauteile am Beispiel von ß-Titanlegierungen
    (Fraunhofer Verlag, 2021)
    Gerlitzky, Georg
    Additive Fertigungsverfahren wie das Laserstrahlschmelzen gewinnen bei der Fertigung von individualisierten Produkten immer mehr an Bedeutung. Dass liegt vor allem an der hohen geometrischen Gestaltungsfreiheit des Verfahrens und der guten Werkstoffausnutzung, die vor allem bei teuren Hochleistungswerkstoffen von Vorteil ist. Dem Durchbruch des Laserstrahlschmelzens für diese Werkstoffe stehen allerdings Probleme, wie geringe Produktivität und die mangelnde Integration in produktive Prozessketten gegenüber. Damit einhergehend besteht Forschungsbedarf hinsichtlich des Einflusses von Post-Prozessen, wie Wärmebehandlung und Nachbearbeitung, auf die Eigenschaften der laserstrahlgeschmolzenen Bauteile. In dieser Arbeit werden am Beispiel des Werkstoffs Ti 5553 zunächst Prozessgrundparameter zur Qualifizierung des Werkstoffs für das Laserstrahlschmelzen untersucht. Anschließend werden die Einflüsse der Wärmebehandlung und der Nachbearbeitung auf die Bauteileigenschaften quantifiziert. Abschließend werden Wechselwirkungen zwischen den Post-Prozessen aufgezeigt und Versagensmechanismen auf Basis der Belastungsarten charakterisiert. Die erarbeiteten technologischen Grundlagen können bei der anforderungsgerechten Auslegung von Prozessketten für das Laserstrahlschmelzen behilflich sein und somit breitere Anwendungsfelder für das Verfahren erschließen.
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    Fräsbearbeitung von Nickelbasislegierungen mit Industrierobotern.
    (Fraunhofer Verlag, 2018)
    Reinkober, Sascha
    Industrieroboter besitzen das Potenzial, die mechanische Fertigung der Zukunft maßgeblich zu beeinflussen. Die im Vergleich zu Werkzeugmaschinen wirtschaftlichen Vorteile können Industrieroboter als die technologischen Erfolgsfaktoren für die flexible und kundenindividuelle Produktion etablieren. Das Systemverhalten von Standard Industrierobotern qualifiziert diese derzeit jedoch primär für die Fräsbearbeitung weicher beziehungsweise leicht zerspanbarer Werkstoffe und bedingt die Nutzung von kostenintensivem Zusatzequipment, welches die Systemkosten negativ beeinflusst.
    Die Fräsbearbeitung von hochharten Superlegierungen unter Nutzung von Industrierobotern wird angesichts der hohen zu erwartenden Prozesskräfte bisher ausgeschlossen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Bearbeitungsprozesses zur Fräsbearbeitung von Nickelbasislegierungen unter Nutzung von Standard Industrierobotern. Dabei kommen keramische Schaftfräser zur Reduktion der Prozesskräfte zur Anwendung. Die somit erzielbare Zerspanleistung offenbart das Potenzial von marktverfügbaren Industrierobotern als Bearbeitungsmaschinen, auch ohne die Nutzung kostenintensiver Mess- und Zusatzsysteme.
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    Endkonturnahe Schruppbearbeitung von Titanaluminid mittels Wasserabrasivstrahlen mit kontrollierter Schnitttiefe
    (Fraunhofer Verlag, 2018)
    Faltin, Fabian
    Intermetallische Titanaluminid-Legierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden thermomechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig geringer Dichte weithin als eine mögliche Werkstoffgruppe für den Einsatz im Turbomaschinenbau betrachtet. Trotz der hervorragenden Eigenschaften ist der serientechnische Einsatz dieser Legierung bislang ausgeblieben. Der Hauptgrund ist hierbei unter anderem in der schwierigen Bearbeitbarkeit mit konventionellen Fertigungsverfahren wie dem Fräsen oder Drehen zu sehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wasserabrasivstrahltechnologie für eine werkstoffeffiziente, endkonturnahe Schruppbearbeitung dieser schwer zerspanbaren Werkstoffe nutzbar gemacht. Mit Hilfe statistischer Versuchsplanungsmethoden wurden hierzu Regressionsmodelle abgeleitet, mit denen Schnitte mit definierter und vorhersagbarer Tiefe in Werkstücke eingebracht werden können, deren Überschneidung zur Entfernung von Segmenten aus Halbzeugen genutzt werden können. Anhand von Hochgeschwindigkeitskameraaufnahmen wurden zudem die Effekte, die zu Unebenheiten im Kerbgrund führen können, grundlegend untersucht und Bearbeitungsstrategien zu dessen Vermeidung vorgestellt.
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    Spannutschleifen von Hartmetall-Schaftwerkzeugen mit gradierten Schleifscheiben
    (Fraunhofer Verlag, 2018)
    Schröer, Nikolas
    Das Schleifen der Spannut ist der zentrale Prozessschritt bei der Herstellung von Schaftwerkzeugen. Im Vergleich mit den anderen Werkzeugschleifoperationen weist er hohe Zerspanungsvolumina und Hauptzeitanteile auf, beeinflusst aber auch das Einsatzverhalten des Zerspanwerkzeugs wesentlich. Er ist gekennzeichnet durch eine komplexe Prozesskinematik, die in variierenden Eingriffsbedingungen entlang der Schleifscheibenbreite resultiert. Mit Hilfe einer modellbasierten und experimentellen Analyse von Spannutschleifprozessen konnte ein umfangreiches Prozessverständnis generiert werden. Dabei wurden unter anderem Erkenntnisse über die komplexen Eingriffsbedingungen zwischen Schleifscheibe und Werkstück, die an der Nutentstehung beteiligten Schleifscheibenbereiche, die Oberflächenentstehungsmechanismen in der Spannut und das Abrichtverhalten von Diamantschleifscheiben erarbeitet. Dieses Wissen bildete die Basis für die Umsetzung eines Optimierungsansatzes für Spannutschleifprozesse, bei dem die Schleifscheibe ein anwendungsgerechtes, lokal variierendes Eigenschaftsprofil aufweist. Das Einsatzverhalten dieser gradierten Schleifwerkzeuge wurde untersucht und ihr Potenzial aufgezeigt.
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    Einsatzverhalten nanocomposite-beschichteter PcBN-Werkzeuge für die Hartdrehbearbeitung.
    (Fraunhofer Verlag, 2017)
    Oyanedel Fuentes, Javier Alejandro
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    Diese Dissertation verschafft einen Überblick über das Einsatzverhalten nanocomposite-beschichteter PcBN-Werkzeuge für die Bearbeitung gehärteter Stähle. Dabei wird speziell auf die Verschleiß- und Temperaturentwicklung im Hartdrehprozess eingegangen.
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    Einfluss von Herstellungs- und Lagerungsfaktoren auf die Eigenschaften von Trockeneispellets und das Strahlergebnis
    (Fraunhofer Verlag, 2016)
    Motschmann, Simon
    Das Trockeneisstrahlen bietet die Möglichkeit einer schonenden, trockenen und rückstandsfreien Bearbeitung. Eine gesteigerte Abrasivität sowie reproduzierbare Eigenschaften des Strahlmittels ermöglichen die Ausweitung auf potentiell neue Einsatzfelder. Analysiert sind ausgewählte Einflussparameter in Form von Herstellungs- und Lagerungsbedingungen mit ihren Effekten auf die Eigenschaften von Trockeneispellets und das Strahlergebnis.
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    CO2-Schneeentstehung und deren Wirkung auf die Effekte beim CO2-Schneestrahlen
    (Fraunhofer Verlag, 2016)
    Kretzschmar, Michael
    Das Reinigungsstrahlen mit festem CO2 hat viele Vorteile gegenüber dem Strahlen mit beständigen Strahlmitteln und hat sich als industrielle Anwendung bewährt. So entfällt beispielsweise die Entsorgung oder die Aufbereitung des Strahlmittels, da es nach dem Strahlvorgang in die Gasphase übergeht und in die Atmosphäre entlassen wird. Bisherige Untersuchungen befassten sich vornehmlich mit dem Trockeneisstrahlen und der beim Strahlprozess auftretenden Effekte. Für das CO2-Schneestrahlen existieren bislang weder Untersuchungen zu den Effekten noch zur CO2-Schneeentstehung während des Strahlvorgangs. Diese Untersuchungen sind Teil dieser Arbeit mit dem Ziel, die CO2-Schneeentstehung mittels eines Modells zu beschreiben. Darüber hinaus sollen die CO2-Schneeeigenschaften wie die Partikelhärte und damit auch die Zusammensetzung der Effekte funktional beschrieben werden. Auf der Grundlage der statistischen Versuchsplanung wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt und im Anschluss die entsprechenden Modellgleichungen erstellt. Die Modelle können genutzt werden, um die CO2-Schneeeigenschaften gezielt zu beeinflussen und so den CO2-Schneestrahlprozess effektiver gestalten zu können.
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    Charakterisierung und Auslegung der Grenzschicht PVD-beschichteter Schneidkeramiken
    (Fraunhofer Verlag, 2010)
    Hühns, T.
    Keramische Schneidstoffe zeichnen sich durch eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Warmhärte aus. Sie besitzen daher großes Potenzial für die spanende Bearbeitung von Gusseisenwerkstoffen im kontinuierlichen und unterbrochenen Schnitt. Diesen positiven Eigenschaften steht allerdings die geringe Bruchzähigkeit dieser Werkstoffgruppe entgegen, die zu einem spontanen Werkzeugversagen im Prozess führen kann und damit das Einsatzgebiet limitiert. Kommerzielle whiskerverstärkte Keramiken sowie Siliciumaluminiumoxinitride (SiAlONe) weisen im Vergleich zu Standardschneidstoffen wie Aluminiumoxid, Siliciumnitrid oder Mischkeramiken eine signifikant höhere Bruchzähigkeit auf und erweitern somit das Einsatzgebiet des Schneidstoffs Keramik auf hochwarmfeste Werkstoffe. Die Beschichtung keramischer Schneidstoffe erfolgt derzeit kommerziell lediglich über CVD-Prozesse. PVD-beschichtete Schneidkeramiken sind aufgrund verfahrensbedingter Restriktionen auf dem Markt nicht verfügbar. Damit kann das Potenzial der PVD-Beschichtung, die eine gezielte Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffverbundes ermöglicht, bislang industriell nicht genutzt werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt die erfolgreiche PVD-Beschichtung von Schneidkeramiken sowie die Charakterisierung und Auslegung der Grenzschicht zwischen Substrat und Schichtsystem.
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    Vorgehensweise für Planung und Betrieb energieeffizienter Produktionssysteme
    (Fraunhofer Verlag, 2010)
    Weinert, N.
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    Seliger, G.
    Die Integration von Energieeffizienzkriterien in Planung und Betrieb von Produktionssystemen leistet einen wichtigen Beitrag zur ressourcenschonenden Wertschöpfung und stellt eine wesentliche Voraussetzung einer globalen nachhaltigen Entwicklung dar. Große Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz von Produktionssystemen ergeben sich bei einer frühzeitigen Berücksichtigung der Energieeffizienzkriterien. Hierfür ist es erforderlich, den Energiebedarf des zu planenden Produktionssystems vor Systemrealisierung zu bestimmen.