Untersuchungen zur Ableitung von Grundlagenerkenntnissen über die Entstehung von Schmelzspritzern beim Einsatz gasförmiger, dispergierter und flüssiger Dielektrika in der Bahnerosion

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530862942

Das Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Bereitstellung sowie Erweiterung grundlegender Erkenntnisse zur Bildung des Schmelzbildes bei der Bahnerosion mit gasförmigen, dispergierten und flüssigen Dielektrika während der Bearbeitung metallischer Werkstoffe. Eine Vermeidung sowie das Verständnis des Zustandekommens von Schmelzspritzern besitzen erhebliche Relevanz in verschiedenen industriellen Anwendungen, beispielsweise für die Gewähr-leistung des Formschlusses von Spritzgusswerkzeugen. Für die Verfahren der Trockenfunkenerosion sowie der nahe-trockenen Funkenerosion existieren bisher keine methodisch und ganzheitlich gewonnenen Erkenntnisse zur Ausprägung des Schmelzbildes. Aus dem Stand der Forschung gehen die Generatorparameter als wesentliche Einflussgrößen auf die Ausprägung des Schmelzbildes hervor. Die eigenen Vorarbeiten unterstreichen jedoch die Annahme, dass überdies strömungsmechanische Einflussgrößen, wie die Drehzahl, der Spüldruck oder die Spülvolumenströme der Dielektrika, einen signifikanten Einfluss haben. Die Grundlage für eine tiefgehende und systematische Untersuchung der Phänomene im Arbeitsspalt bildet der Einsatz eines eigens entwickelten IsoPuls-Relaxationsgenerators. Dieser verbindet die Variabilität und Steuerbarkeit statischer Impulsgeneratoren mit der kurzen Entladedauer und den geringen Entladeenergien von Relaxationsgeneratoren. Mit Hilfe der wissenschaftlichen Methode der statistischen Versuchsplanung erfolgt eine detaillierte Analyse sowie systematische Untersuchung der Entstehung und Ausprägung des Schmelzbildes. Neben definitiven Screening-Versuchsplänen werden zentral zusammengesetzte Wirkungsflächenversuchspläne eingesetzt, um mittels Regressionsmodellen erstmals systematisch den Einfluss der Generatorparameter, der zeitaufgelösten Signalverläufe, der Spülung mit verschiedenen Dielektrika sowie der Schwerkraft auf die geometrischen Eigenschaften des Schmelzbildes zu untersuchen. In der Folge gelingt eine prozesssichere Auslegung der funkenerosiven Bahnbearbeitung mit gasförmigen, dispergierten und flüssigen Dielektrika, so dass nach Abschluss des Forschungs-vorhabens grundlegende Erkenntnisse zur Bildung des Schmelzbildes während der Bearbeitung metallischer Werkstoffe zur Verfügung stehen. Im Gesamtergebnis gelingt damit eine Ableitung von Strategien zur Vermeidung von Schmelzspritzern im Formen- und Werkzeugbau.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen