Gezielte Einstellung des Haftreibwertes durch das Endbearbeitungsverfahren Drehfräsen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Erhard Leidich; Professor Dr.-Ing. Andreas Schubert
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411688125

Oberflächen mit hoher Haftreibung, die in kraftschlüssigen Verbindungen zum Einsatz kommen, sind vor dem Hintergrund einer stetig steigenden Leistungsdichte in technischen Systemen und der Notwendigkeit von Leichtbaustrategien von hoher industrieller Relevanz. Übergeordnetes Ziel des Projektes ist es, entsprechende Oberflächeneigenschaften bereits im spanenden Endbearbeitungsprozess zu erzeugen, ohne auf zusätzliche Beschichtungs- oder Strukturierungsverfahren zurückgreifen zu müssen und damit die Ressourceneffizienz der gesamten Prozesskette zu erhöhen. Anhand der Literatur und eigener Voruntersuchungen lässt sich das Potenzial einer Oberflächenmikrostrukturierung zur Steigerung der Haftreibung nachweisen. Ziel des Vorhabens ist es, ein vertieftes Verständnis der Wirkzusammenhänge zwischen den Prozessparametern beim Drehfräsen, der resultierenden Oberflächenfeingestalt und den damit verbundenen Haftreibungseigenschaften der Oberfläche zu erlangen. Hierzu soll ein zeitdynamisches Simulationstool zur Bestimmung von Oberflächenfeingestalt und -kennwerten in Abhängigkeit der Prozessparameter sowie der Werkzeuggeometrie entwickelt werden. Mittels Methoden der statistischen Versuchsplanung (DoE), die zur Versuchsplanung und -auswertung von Zerspanungs- und Prüfstandsversuchen zur Haftreibwertermittlung zum Einsatz kommen, soll ein vertieftes Verständnis des Zusammenwirkens von Prozessparametern und Werkzeuggeometrie, Oberflächenfeingestalt und den Haftreibungseigenschaften erarbeitet werden. Außerdem soll untersucht werden, wie sich eine Veränderung tribologischer Systemgrößen wie Flächenpressung, Werkstoffpaarung, Schmierungszustand und Bearbeitungszustand der Gegenkörperoberfläche auf den Haftreibwert auswirken. Ein weiteres Ziel besteht darin, die wesentlichen Verschleißformen am Werkzeug zu bestimmen und deren Einfluss auf die Oberflächenfeingestalt sowie den Haftreibwert zu quantifizieren. Am Ende des Vorhabens soll es möglich sein, geeignete Werkzeuggeometrien und Prozessparameter für das Drehfräsen zur Herstellung mikrostrukturierter Oberflächen festzulegen, die zu einer möglichst großen Haftreibwerterhöhung gegenüber Referenzversuchen mit unstrukturierten Oberflächen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen