Funkenerosives Ultrafeinbohren mit Kohlefaserelektroden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Fügetechnik und Trenntechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429769676

Die aktuellen Bearbeitungsgrenzen des funkenerosiven Feinbohrens liegen bei minimalen Bohrungsdurchmesser Dmin < 3 µm mit Aspektverhältnissen 0,5 < l/D < 7,5. Schwierigkeiten beim funkenerosiven Bohren mit kleinen Durchmessern D bestehen in der Fertigung und Führung der Werkzeugelektrode. Für Bohrungen mit Durchmessern D ≤ 50 µm können in der Regel keine konventionellen Stabelektroden eingesetzt werden. Stattdessen müssen die erforderlichen Stabelektroden durch funkenerosives Abrichten hergestellt werden, was zu einer erheblichen Steigerung des Fertigungsaufwands sowie der Fertigungskosten führt. Die geringen Durchmesser de, die gute elektrische Leitfähigkeit κ sowie niedrige Kosten sind Hauptvorteile der Kohlefasern gegenüber herkömmlichen Elektroden bezüglich der Herstellung von Bohrungen mit Durchmessern D im niedrigen Mikrometerbereich. Im Rahmen der Untersuchungen im ersten Förderzeitraum wurde erfolgreich gezeigt, dass das funkenerosive Bohren mit Kohlenstofffaserelektroden grundsätzlich realisierbar ist. Das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens im zweiten Förderzeitraum ist die Gewinnung von Erkenntnissen über Fertigungstechnologien und Bearbeitungsstrategien für das funkenerosive Ultrafeinbohren mit adaptiver Energieanpassung unter Verwendung von Kohlenstofffaserelektroden. Der Fokus liegt darauf, grundlegende Erkenntnisse über die Realisierbarkeit der Generatortechnik zur Realisierung von Entladungen mit adaptiver Energie für den Einsatz von Kohlenstofffaserelektroden sowie die Bereitstellung einer effektiven Strategie zur Spülung während des Prozesses zu erlangen. Ziel ist es, die Prozessstabilität beim funkenerosiven Mikrobohren mit Kohlenstofffasern zu steigern und somit die Fertigungsergebnissen hinsichtlich Formgenauigkeit GF und Qualität zu verbessern. Darüber hinaus werden grundlegende Erkenntnisse über die Verwendung von adaptiven Entladeenergien We für den Einsatz von ultradünnen Werkzeugelektroden in der Funkenerosion gewonnen. Nach dem erfolgreichen Abschluss des zweiten Förderzeitraums werden Kenntnisse und Technologien erlangt, die es ermöglichen, das funkenerosive Ultrafeinbohren mit Kohlenstofffaserelektroden effizient und wirtschaftlich einzusetzen. Zum Ende des gesamten Forschungsvorhabens wird ein umfassendes Grundlagenwissen zum funkenerosiven Ultrafeinbohren mit Kohlenstofffaserelektroden, adaptiver Energieanpassung und effektiven Spülungsstrategien erarbeitet, um somit einen bedeutenden Beitrag zur Erweiterung des Standes der Technik zu leisten. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens werden wissenschaftliche Grundlagenkenntnisse sowie industriell einsetzbare Technologien bereitstellen, die dem Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Deutschland einen Vorsprung im globalen Wettbewerb ermöglichen. Insbesondere in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrttechnik, des Fahrzeugbaus sowie der Textil- und Konsumgüterindustrie können die Ergebnisse des Forschungsvorhabens Anwendung finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen