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Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
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PublicationInfraschallunterstütztes DornhonenDer Einsatz von Schwingungen bei Fertigungsverfahren ist seit Jahrzehnten ein allgegenwärtiges Thema in der Forschung. Die Vorteile lassen sich insbesondere an verringerten Bearbeitungskräften und damit an der Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung erkennen. Die Komplexität des zielgerichteten Einsatzes, wie die Notwendigkeit zusätzlicher Aktuatoren und die konstruktive und schwingungstechnische Auslegung der Komponenten und Prozessbedingungen, verhindert jedoch den industriellen Einsatz. Innerhalb dieser Arbeit werden Dornhonprozesse untersucht, bei denen zusätzliche Schwingungen mit Hilfe der integrierten Antriebe eines Bearbeitungszentrums realisiert werden. Dafür werden realisierbare Schwingungsparameter und resultierende Veränderungen der Prozessparameter analysiert. Zur Identifikation von Prozessveränderungen dienen ein geometrisch kinematisches Durchdringungsmodell sowie Einkornritzversuche. An Werkstücken aus Gusseisen mit Lamellengraphit werden die Auswirkungen von erzwungenen Schwingungen beim Dornhonen technologisch untersucht. Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis sowie zur Auslegung und Nutzung der infraschallunterstützten Dornhonbearbeitung.
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PublicationHerstellung und Einsatz von Wendeltiefbohrern zur Hartbearbeitung(Fraunhofer Verlag, 2016)Richarz, SebastianEine Innovation im Bereich der Tiefbohrbearbeitung ist vor einigen Jahren durch die Bereitstellung von Hochleistungswerkzeugen zum Wendeltiefbohren gelungen. Der Einsatz dieser Werkzeuge in Bearbeitungszentren ermöglicht im Vergleich zu konventionellen Tiefbohrwerkzeugen und im Vergleich zu alternativen Tiefbohrverfahren signifikante Produktivitätssteigerungen bei erhöhter Flexibilität. Inhalt der Arbeit ist die systematische Untersuchung der Herstellung und des Einsatzverhaltens von Wendeltiefbohrern mit dem Ziel einer prozess- und qualitätssicheren, wirtschaftlichen Bearbeitung von gehärteten Werkstoffen. Besonderes Augenmerk der Untersuchungen lag auf der Beurteilung des Einflusses fertigungsbedingter Toleranzen entlang der Herstellungskette der geometrisch komplexen innengekühlten Wendeltiefbohrwerkzeuge. Unter Einsatz geeigneter Werkzeuggeometrien mit hoher Symmetrie, verschleißbeständigen Hartstoffbeschichtungen und einer exakt abgestimmten Prozessführung einschließlich geeigneter Spannmittel und Kühlschmierstrategie lassen sich Wendeltiefbohrer zur Hartbearbeitung hochproduktiv und prozesssicher einsetzten, wobei hohe Bohrungsqualitäten erzeugt werden können. Treten dynamische Biegebelastungen aufgrund von Asymmetrien in den Vordergrund, so verringern sich Bohrungsqualität und Standmenge signifikant und es kommt, gerade im Bereich der Hartbearbeitung, zu geringen Prozesssicherheiten mit häufigem Totalversagen durch Werkzeugbruch.
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PublicationKeramische Schaftfräswerkzeuge für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Nickelbasis-Legierungen(Fraunhofer Verlag, 2015)Wacinski, ManuelDie wirtschaftliche Bearbeitung von Nickelbasis-Legierungen gehört zu einer der herausforderndsten Aufgaben in der Fertigungstechnik. Moderne Schneidkeramiken haben in den vergangenen Jahren vielfach bewiesen, dass sie bei der Bearbeitung von Nickelbasis-Legierungen die Produktivität signifikant steigern können. Insbesondere Sialon-Keramik und Whisker-Keramik haben sich mittlerweile in Form von Wendeschneidplatten im Turbinenbau etabliert. Schaftwerkzeuge sind bisher jedoch nicht in diesen Schneidstoffen verfügbar. Die Bereitstellung keramischer Schaftfräswerkzeuge stellt damit einen wichtigen Beitrag zur kontinuierlichen Senkung von Herstellungskosten im Turbinenbau dar. Dieser Themenstellung widmet sich die vorliegende Arbeit. Es werden Werkzeuggeometrien entwickelt, Prozessumgebungen beschrieben sowie Betrachtungen zur Reduzierung von Hauptzeiten am Beispiel einer Turbinenleitschaufel durchgeführt, die wichtige Impulse für die industrielle Anwendung liefern. Die Ergebnisse der Untersuchungen zum Werkzeugverschleiß sowie der Simulation von Spannungsverteilungen eröffnen Ansatzpunkte für weiterführende wissenschaftliche Arbeit.