Fundamental analysis of the machining process of a composite material made of concrete and CFRP with diamond grinding tools
Final Report Abstract
Das bearbeitete Projekt befasst sich mit den grundlegenden Mechanismen bei der Materialtrennung des innovativen Verbundwerkstoffes CKF-Beton durch diamantimprägnierte Werkzeuge bei zyklischer Beanspruchung. Es wurden Versuche sowohl auf Einkorn- als auch auf Segmentebene durchgeführt. Hierbei wurden Unterschiede auf den Betrachtungsebenen ebenso deutlich wie die erheblichen Einflüsse der Werkstückphasen Beton und CFK. Während im Einzelkornritzversuch Ausfransungen der CFK-Phase deutlich zu beobachten waren, traten diese bei Interaktion mehrerer Schleifkörner nicht mehr auf. Hier kommt es beim Kernbohren zu einer vergleichsweise glatten Trennung der CFK- Bewehrung, sodass sich keine Ausfransungen feststellen lassen. Auf Grundlage der Rissbildung in der Betonphase wurde darüber hinaus geschlossen, dass der Breitenabtragsfaktor als Grundlage zur Definition des geeigneten Abstandes der Diamanten bei einer deterministischen Kornverteilung auf dem Kernbohrsegment dienen kann. Darüber hinaus zeigte sich der Werkzeugverschleiß in Form von Zusetzungen für die Bearbeitung als Einflussfaktor, der sich vor allem auf die schwierige Zerspanung von CFK zurückführen lässt. Zusätzliche Betrachtungen unterschiedlicher Kühlschmierstoffstrategien zeigten einen großen Einfluss auf Prozessbelastungen wie Drehmoment, Vorschubkräfte und Temperatur in der Wirkzone in Abhängigkeit von der Kühlschmierstoffstrategie. Gepaart mit der starken Zusetzung der Werkzeugsegmente ist ein Verzicht auf Kühlschmierstoff für den Bearbeitungsfall nicht zu empfehlen. Die in Summe erzielten Ergebnisse sind in einige Veröffentlichungen und wissenschaftliche Arbeiten und weitere Projektideen eingeflossen und bieten so die Grundlage für weitergehende Entwicklungen im Bereich der Zerspanung von Verbundmaterialien auf mineralischer Basis.
Publications
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Analysis of the Wear Behaviour of Diamond Impregnated Tools Used for the Core Drilling of Concrete with Statistical Lifetime Prediction. EURO PM 2018, International Powder Metallurgy Congress & Exhibition, Proceedings, 14.10.-18.10. 2018, Bilbao, Spain
Kansteiner, M.; Biermann, D.; Malevich, N.; Horn, M.; Müller, C.; Ferreira, M.; Tillmann, W.
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Einfluss der Diamantkornform auf die Effizienz der Materialtrennung bei der Bearbeitung von Beton. diwh - Diamant Hochleistugswerkzeuge, 10 (2018) 4, S, 22-31
Biermann, D.; Kansteiner, M.; Jakimenko, D.
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Carbonbeton - Analyse der Materialtrennung auf Grundlage von Einkornritzversuchen. dihw - Diamant Hochleistungswerkzeuge, 11 (2019), S. 34-39
Dreier, J.; Kansteiner, M.; Biermann, D.
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Carbonbeton zerspanen - Analyse der Materialtrennung bei CFK-bewehrtem hochfestem Beton. Betonbohrer, 44 (2019), S. 52-53
Biermann, D.; Dreier, J.; Kansteiner, M.
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Grundlagenuntersuchungen zum Einsatzverhalten von diamantimprägnierten Werkzeugen beim Kernbohren von hochfestem Beton. 2019. - ISBN 978-3-8027-8918-2
Kansteiner, M.
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Scratch Tests with Diamond Tools on the Innovative Construction Material Carbon Concrete. EURO PM 2019, International Powder Metallurgy Congress & Exhibition, Proceedings, 13.10.-16.10.2019, Maastricht, Netherlands, ISBN 978-1-899072-51-4
Dreier, J.; Kansteiner, M.; Biermann, D.
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Untersuchungen zur Materialtrennung von Carbonbeton mit diamantimprägnierten Segmenten. diwh - Diamant Hochleistungswerkzeuge, 12 (2020) 2, S. 34-39
Dreier, J.; Biermann, D.
