Flüssiges CO2 als Strahlmedium im Bereich des Strahlspanens

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann; Professor Dr.-Ing. Eckhard Weidner
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 248470621

Beim Wasserstrahlschneiden werden zur Erhöhung der Schneidleistung Abrasivmittel zugesetzt. Rückstände des Abrasivmittels, die Befeuchtung des Bauteils sowie die nicht vorhandene Sterilität limitieren den Einsatz und motivieren zur Suche nach besseren Schneidverfahren. Im vorliegenden Projekt wird das Schneiden fester Materialien mit einem Strahl aus flüssigem Kohlendioxid (CO2) untersucht. Dabei verbleiben auf den Werkstücken keine Rückstände. Voruntersuchungen zeigen, dass ein zweiphasiger CO2-Strahl eine besonders oberflächenschonende Materialbearbeitung ermöglicht. Ziele des Vorhabens sind Erlangung grundlegender Kenntnisse zur Erzeugung und Stabilisierung von CO2-Strahlen sowie die Ermittlung der Schneideigenschaften. Dazu wird das Medium bis auf 400 MPa verdichtet, temperiert, durch eine Düse geleitet und auf Prüfkörper verschiedener Härten gelenkt. Da CO2 bei Atmosphärenbedingungen im thermodynamischen Gleichgewicht nur gasförmig existiert, ist die Kenntnis des metastabilen Bereiches beim Phasenwechsel flüssig-gasförmig von entscheidender Bedeutung. Dazu werden die Vorgänge bei der Entspannung und im Freistrahl mit bildgebenden Verfahren untersucht. Durch Variation der Vor- und Nachexpansionsbedingungen werden möglichst kontinuierliche Strahlen erzeugt. Mit dem Abschluss des Projektes sind die thermo- und fluiddynamischen Grundlagen des neuen, besonders schonenden Schneidverfahrens bekannt und die Randbedingungen für die apparative und anlagentechnische Ausgestaltung wissenschaftlich erforscht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Stefan Pollak