Grundlagenuntersuchung zum Tauchgleitläppen mittels magnetorheologischer Flüssigkeit für die gezielte Schneidkantenpräparation von Fräswerkzeugen - RheoLäpp

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Maas; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 503335130

Die wirtschaftliche Fertigung von Mikro- und Präzisionsbauteilen hat in den letzten Jahren und Jahrzehnten erheblich an Bedeutung gewonnen. Einen zentralen Bestandteil der Mikrofertigung stellt das Mikrofräsen dar. Aufgrund der Anforderungen an Form- und Maßgenauigkeit der zu fertigenden Bauteile wird für eine prozesssichere Zerspanung eine spezielle Werkzeugvorbereitung benötigt. Einen wichtigen Schritt stellt dabei die Schneidkantenpräparation dar. Die am häufigsten verwendeten Verfahren sind u. a. das Magnetfinishing und das Tauchgleitläppen. Allerdings bieten beide Verfahren prozessbedingte Nachteile. So können keine lokal definierten Bearbeitungsdrücke plok und Werkstofftrennungen realisiert werden, wodurch die Präparation deutlich eingeschränkt wird. Diese Nachteile können durch eine Kombination beider Verfahrensvarianten überwunden werden. Daher ist das Gesamtziel des Forschungsvorhabens die Generierung und Bereitstellung von grundlegenden Erkenntnissen zum Einsatz des Tauchgleitläppens unter Verwendung einer mit abrasiven Partikeln angereicherten magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) unter dem Einfluss räumlich-zeitlich konstanter sowie dynamischer Magnetfelder zur gezielten Schneidkantenpräparation von Mikrofräswerkzeugen aus Hartmetall. Zur Erreichung des Gesamtziels erfolgt die Entwicklung und Umsetzung einer innovativen Vorrichtung zum Tauchgleitläppen mittels einer hierfür optimierten abrasiven MRF. Die Vorrichtung ermöglicht es, die rheologischen, abrasiven sowie strömungstechnischen Eigenschaften von abrasiv wirkenden MRF wissenschaftlich im produktionstechnischen Umfeld zu untersuchen. Dazu werden in einer ersten Abstraktionsebene zunächst Grundlagenuntersuchungen an vereinfachten Vierkantgeometrien durchgeführt. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse erfolgt die Erstellung eines gekoppelten FEM-, CFD- und DEM-Modells, unter dessen Zuhilfenahme die Ergebnisse interpretiert und der Prozess zielgerichtet optimiert werden. Abschließend werden Technologien und Strategien für den Einsatz der abrasiv wirkenden MRF beim Tauchgleitläppen von Mikrofräswerkzeugen im industriellen Umfeld abgeleitet. Im Ergebnis des Forschungsvorhabens liegen grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse vor, mit denen das Tauchgleitläppen unter Einsatz von abrasiven MRF zur Schneidkantenpräparation von Fräswerkzeugen aus Hartmetall gezielt gesteuert und industriell eingesetzt werden kann. Durch eine Integration in Werkzeugmaschinen kann nach Realisierung des Forschungsvorhabens eine signifikante Reduktion der Gesamtbearbeitungszeit tG erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen