Entwicklung, Analyse und Einsatz einer aktuierten variablen Werkzeugelektrode für die funkenerosive Senkbearbeitung - VariSenk4EDM

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Maas; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426311818

Das funkenerosive Senken zählt als Kerntechnologie im deutschen Werkzeug- und Formenbau zu den am häufigsten eingesetzten Fertigungsverfahren. Die verwendeten Werkzeugelektroden weisen zum Teil sehr komplexe Geometrien auf, die zeit- und kostenaufwendig mittels spanender Bearbeitung hergestellt werden müssen. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass die Herstellung und der Wechsel der Werkzeugelektroden oft einen wesentlich größeren zeitlichen Anteil an der Gesamtfertigung aufweisen, als der eigentliche Funkenerosionsprozess. Auf Basis des Standes der Technik ist ein innovatives Werkzeugkonzept für die Schruppbearbeitung beim funkenerosiven Senken abgeleitet worden, welches in diesem Projekt umgesetzt werden soll. Das Hauptziel des Forschungsprojektes ist dabei die Bereitstellung von grundlegenden Erkenntnissen zum Einsatz von gebündelten und variabel verstellbaren Werkzeugelektroden-Einzelsegmenten im Funkenerosionsprozess. Dafür sind die Entwicklung, Umsetzung sowie Analyse einer neuartigen, aktuierten variablen Werkzeugelektrode notwendig. Diese besteht aus 25 gebündelten vierkantigen, teilweise gefasten, Werkzeugelektroden-Einzelsegmenten. Die Segmente können durch einen jeweils kraftschlüssig verbundenen Einzelaktor zu einer variabel definierbaren Gesamtgeometrie geformt werden, ohne den Einsatz von trennenden Fertigungsverfahren zu verwenden oder das Ausspannen aus dem Werkzeugmaschinensystem vornehmen zu müssen. Weiterhin soll die Werkzeugelektrode durch eine gezielte Aktuierung der Werkzeugelektroden-Einzelsegmente zur Erschließung neuartiger und bisher nicht umsetzbarer Spülstrategien herangezogen werden. Es erfolgen Untersuchungen zum Werkstoff- und Prozessverhalten von gebündelten Werkzeugelektroden-Einzelsegmenten und die Validierung einer Innenspülstrategie unter Einsatz gefaster Werkzeugelektroden-Einzelsegmente. Begleitend dazu werden bauraumkonforme Lineardirektantriebe entwickelt, mit denen neben der Positionierung der Werkzeugelektroden-Einzelsegmente vor dem Prozess und einer Verschleißkompensation während des Prozesses auch hochfrequente Bewegungen zur Umsetzung der neuen Spülstrategien realisiert werden können. Das aufgrund des Dielektrikums hervorgerufene kapazitive Verhalten des Funkenerosionsprozesses soll zudem genutzt werden, eine optimierte Prozesssteuerung auf Basis selbstsensierender Schätzverfahren zu entwickeln. Mit diesen soll in situ ein optimierter Arbeitsspalt mit inhärenter Verschleißkompensation eingestellt sowie eine automatisierte Initiierung des Spülvorgangs vorgenommen werden. Am Ende des ersten Förderzeitraums steht eine variabel aktuierbare Werkzeugelektrode für die Schruppbearbeitung beim funkenerosiven Senken sowie ein implementiertes Konzept für neue Spülstrategien zur Verfügung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen