Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Einsatzverhalten und Leistungsbedarfe unterschiedlicher Kühlungsmethoden beim Außen-Längs-Runddrehen
    (Fraunhofer Verlag, 2018)
    Fürstmann, Paul
    Die Drehbearbeitung hochwarmfester Legierungen stellt produzierende Unternehmen vor wirtschaftliche Herausforderungen. Insbesondere die physikalischen Grenzen verfügbarer Schneidstoff-Beschichtungssysteme limitieren die Schnittparameter und damit potenzielle Produktivitätssteigerungen. Eine wichtige Einflussgröße, welche den Prozesswirkungsgrad und die Produktivität beeinflusst, ist die Wahl einer geeigneten Werkzeugkühlung. Zum besseren Verständnis und mit dem Ziel die Produktivität trotz vorhandener Grenzen zu steigern, wird die Ursache-Wirkungskette des Werkzeugverschleißes bei der Trockenbearbeitung, der Trockenbearbeitung mit einem geschlossen-innengekühlten Drehwerkzeug mit Flüssigstickstoffkühlung und der Überflutungskühlung mit Kühlschmierstoff beim Außen-Längs-Runddrehen von TiAl6V4 analysiert. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Modellierung der energetischen und wirtschaftlichen Effektivität und Ermittlung der jeweils günstigsten Prozessparameter. Aus den gewonnenen Erkenntnissen lassen sich zukünftige Entwicklungspotenziale ableiten, um die Fertigung hochwarmfester Werkstoffe energetisch effizienter und ökonomischer durchzuführen.
  • Publication
    Umweltbewertung und Ökoeffizienz beim Metall-Schutzgasschweißen von Dickblechverbindungen
    (Fraunhofer Verlag, 2017)
    Sproesser, Gunther
    Der globale Wettbewerb fordert von schweißtechnischen Fertigungsverfahren und Verfahrensentwicklungen eine starke Konzentration auf die Leistungsfähigkeit und die Wirtschaftlichkeit. Beim Metall-Schutzgasschweißen (MSG-Schweißen) kommen deshalb zunehmend MSG-Hochleistungsverfahren zum Einsatz. Parallel zu dem wirtschaftlichen Druck steigt das Bewusstsein für die planetarischen Grenzen der Erde und rückt Themen wie den Klimawandel in den Fokus der Öffentlichkeit. Ziel der vorliegenden Arbeit ist ein Beitrag zur Lösung der Umweltprobleme, welche auf das MSG-Schweißen zurückgeführt werden können. Um die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zu berücksichtigen werden sowohl Prozesse im konventionellen als auch im Hochleistungsbereich betrachtet. Zunächst wird der Energiebedarf in Abhängigkeit von Verfahrensvariante, Lichtbogenart und Leistungsbereich charakterisiert. Mit Hilfe von Ökobilanzen erfolgt eine detaillierte Analyse der Umweltwirkungen in den Kategorien Klimawandel, Versauerung, Eutrophierung, Photooxidantien und stratosphärischer Ozonabbau. Anschließend werden die Verbesserungsstrategien "Energieeffizienz" und "Fugenvorbereitung" in einer Ökoeffizienzbetrachtung bewertet.
  • Publication
    Modellbasierte Prozessoptimierung für das Mikrofräsen
    (Fraunhofer Verlag, 2016)
    Mahr, Frederik Felix
    Aufgrund der Prozessdynamik beim Mikrofräsen kommt es zu Verlagerungen und Verformungen des rotierenden Fräswerkzeugs bis hin zum regenerativen Rattern. Dies hat Genauigkeitsverluste am zu fertigenden Bauteil und Einschränkungen der Prozesssicherheit zur Folge. Ziel dieser Arbeit ist es, ein parametrierbares Simulationsmodell für den Mikrofräsprozess zu entwickeln und für Prozessoptimierungen anzuwenden. Es werden Teilmodelle im Zeitbereich zur Berechnung der Zerspankräfte und den damit wechselwirkenden Verlagerungen der schwingungsfähigen nicht rotierenden und rotierenden Strukturkompenenten entwickelt und zu einem Gesamtmodell gekoppelt. Neben der Simulation zahlreicher Prozessgrößen sowie Stabilitätsprognosen werden zügige und mit geringem experimentellem Aufwand verbundene Ermittlungen von Prozessparametern für optimierte Mikrofräsprozesse ermöglicht. Es erfolgen modellbasierte Prozessoptimierungen zur Steigerung des Zeitspanungsvolumens und zur Erhöhung der erreichbaren Genauigkeit. Durch die Verwendung verschiedener Fräswerkzeuge und Werkstückwerkstoffe an zwei Werkzeugmaschinen unterschiedlicher Bauart, wird die Übertragbarkeit des Simulationsmodells nachgewiesen.