wbk Jahresbericht 2024 final inkl Inhaltslink - Flipbook - Seite 18
INSTITUT
FORSCHUNG
K O O P E R AT I O N E N
Forschungsprojekt FWT
Multidomäne Grey Box basierter Assistent
für die Werkzeugbeschichtungsauswahl beim
Hochleistungsfräsen
Ziel des Vorhabens
Ansprechpartner am wbk:
Amirmohammad Jamali, M.Sc.
Telefon: +49 1732 672698
amirmohammad.jamali@kit.edu
In den letzten Jahrzehnten wurden in allen Teildisziplinen der spanenden Fertigung erhebliche
Fortschritte erzielt, zum Beispiel bei der Simulation von Zerspanungsprozessen, bei der Auslegung
von Werkzeugen und Werkzeugmaschinen oder
bei der Beschichtung von Werkzeugen mit verschleißfesten Hartstoffschichten. Eine sehr enge
Verzahnung der fertigungstechnischen Forschung
und Entwicklung mit dem Fachgebiet Tribologie
besteht insbesondere bei Untersuchungen zum
Verschleißverhalten von Werkzeugen. Die Wechselwirkungen zwischen Werkzeug und Werkstück
bei der Zerspanung sind so komplex, dass zu ihrer Aufklärung die Zusammenarbeit verschiedener
Fachdisziplinen erforderlich ist.
Vorgehensweise
Im Rahmen dieses Forschungsprojekts soll Expertise
aus den Bereichen Tribologie, Beschichtungstechnik,
Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik genutzt werden. Im Fokus steht dabei insbesondere das
Verständnis des Verschleißverhaltens beschichteter
Werkzeuge in Abhängigkeit vom Beanspruchungskollektiv, um zukünftig eine wissensbasierte Werkzeug- bzw. Beschichtungsauswahl treffen zu können, die zu höheren Bauteiloberflächenqualitäten
und Werkzeugstandzeiten führt. Industrieller Standard bei der spanenden Bearbeitung von Metallen
mit geometrisch bestimmter Schneide sind Werk-
zeuge mit Hartstoffbeschichtung, die die Standzeit
deutlich erhöhen. Da diese hochverschleißfeste Beschichtung bei der Zerspanung hohen Temperaturen und Gleitgeschwindigkeiten ausgesetzt ist, führt
der Verschleiß zu einer chemischen und mechanischen Veränderung der Hartstoffschicht und zu einem komplexen tribologischen Verhalten. Dieses
Verhalten kann heute simulativ nur unzureichend
skalenübergreifend beschrieben werden. Denn die
Wirkung aller möglichen Einflussgrößen ist nicht
vollständig verstanden und somit ist eine genaue
Bewertung und Vorhersage des Verschleißzustandes
der beschichteten Werkzeuge im Zerspanungskontext meist nicht möglich.
Ergebnisse
Mit den Ergebnissen dieser Forschungsarbeiten
wird es möglich sein, für jede gegebene Kombination von Prozessparametern und Werkstück-Werkstoff-Werkzeug-Kombinationen im Hochleistungszerspanungsprozess eine Prognose über die
Eignung einer Werkzeugbeschichtung zu erstellen.
Dadurch kann der Werkzeugeinsatz optimiert, der
Werkzeugverschleiß reduziert und gleichzeitig die
Produktivität gesteigert werden.
Dieses Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunktprogramms: Greybox-Modelle zur Qualifizierung
beschichteter Werkzeuge für die Hochleistungszerspanung (SPP 2402) gefördert.
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Zerspanprozess (Abbildung: wbk)
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Institut für Produktionstechnik Jahresbericht 2023
