Entwicklung und Einsatz neuartiger Werkzeugelektroden mit außenliegenden Spülkanälen zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit beim funkenerosiven Bohren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431706863

Das Gesamtziel dieses Vorhabens ist die Bereitstellung neuartiger Werkzeugelektroden zum funkenerosiven Bohren (Bohrelektroden) durch die Identifizierung und Einbringung optimaler Geometrien für außenliegende Spülkanäle zur Verbesserung der Spülbedingungen im Arbeitsspalt s beim funkenerosiven Bohren mit großen Bohrtiefen l, d.h. hohen Aspektverhältnissen φ.In verschiedenen industriellen Anwendungen wächst der Bedarf an präzisen Bohrungen mit hohen Aspektverhältnissen φ. Beispiele sind Kühlluftbohrungen in Turbinenschaufeln, Einspritzsysteme in der Automobilbranche, medizinische Anwendungen der Zahnmedizin und Chirurgie sowie Angussbohrungen im Formenbau. Die Fertigung von tiefen, präzisen Bohrungen ist jedoch häufig mit Problemen, wie einem erhöhten relativen Verschleiß ϑ, einer begrenzten Abtragrate VW sowie der zunehmenden Spülproblematik bei steigendem Aspektverhältnis φ und geringen Arbeitsspalten s, behaftet. Die Ergebnisse anderer Autoren zur Wirkungsweise außenliegender Spülkanäle in Stabelektroden liefern widersprüchliche Erkenntnisse. Die Grundlage für eine prozesssichere Auslegung des funkenerosiven Bohrens mit hohen Aspektverhältnissen φ ist eine tiefgehende und systematische Untersuchung der Phänomene im Arbeitsspalt s während des Prozesses. Für die Verwendung äußerer Spülkanäle existieren bisher keine methodisch und ganzheitlich gewonnenen Erkenntnisse. Besonders die zusätzliche Verwendung einer aktiven Spülung durch die Werkzeugelektrode verspricht weitere Prozessverbesserungen. Diesen Zielen, das heißt einer umfassenden experimentellen, numerischen sowie messtechnischen Analyse der Vorgänge im Arbeitsspalt s beim Einsatz von Bohrelektroden mit optimierter Außengeometrie, widmet sich das vorliegende Forschungsprojekt. Nach Abschluss des Forschungsvorhabens stehen grundlegende Erkenntnisse über die strömungsmechanischen Vorgänge im Arbeitsspalt s zur Verfügung. Diese Erkenntnisse erlauben die Ableitung prozessverbessernder Spülkanalgeometrien für die Bereitstellung und den Einsatz neuartiger Bohrelektroden sowie die Annäherung an den industriellen Einsatz durch die Bereitstellung von Fertigungstechnologien und Bearbeitungsstrategien für hohe Aspektverhältnisse φ. Auf diese Weise kann dem verbreiteten Problem limitierter Aspektverhältnisse φ und der damit verbundenen unwirtschaftlichen Bohrbearbeitung bei großen Bohrtiefen l begegnet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen