Ganzheitliche Werkzeugmodifikation für das Wendeltiefbohren bei hohen thermischen Werkzeugbelastungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560349284

Hochleistungskomponenten, die hohen mechanischen und thermischen Lasten ausgesetzt sind, die in aggressiven Umgebungen zum Einsatz kommen oder Leichtbauanforderungen erfüllen müssen, stellen hohe Anforderungen an die zu verwendenden Materialien. Das Anwendungs-spektrum erstreckt sich dabei von Turbinen- und Verdichterkomponenten im Energiesektor über die Chemieindustrie bis zu Bauteilen in Automobilbau, Luftfahrt und dem allgemeinen Maschinenbau. Werkstoffe wie die Nickelbasislegierung Inconel 718 oder die Titanlegierung Ti6Al4V erfüllen diese Anforderungen, sind aber aufgrund der hohen thermischen und mechanischen Werkzeugbelastung schwer zu bearbeiten und erzeugen hohen Werkzeug-verschleiß und eine geringe Produktivität. Die Kräfte und Temperaturen bei der Zerspanung wirken sich zudem auf die Randschichteigenschaften aus, was das Einsatzverhalten der Komponenten negativ beeinflussen kann. Im Rahmen der Vorgängerprojekte „Untersuchungen zur Optimierung der Schneidengestalt von VHM-Wendelbohrern für die Bearbeitung von warmfesten Nickelbasislegierungen am Beispiel von Inconel 718“ konnte bei kurzen Wendelbohrern die thermische Werkzeugbelastung durch eine ganzheitliche, mechanisch und strömungstechnisch gezielt optimierte Gestalt an Freifläche und Führungs-fasen deutlich verringert werden. Ziel dieses Transferprojekts ist es daher, die gewonnenen Erkenntnisse von kurzen Wendelbohrwerkzeugen auf Wendeltiefbohrwerkzeuge zur Erzeugung von Bohrungen mit hohen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnissen zu übertragen. Tiefbohrwerkzeuge sind durch den längeren kontinuierlichen Schneidenkontakt nicht nur thermisch hoch belastet, die Geometrie im Bereich der Führungsfasen stellt zudem ein wesentliches Merkmal für die Führung des Werkzeugs und damit für den Mittenverlauf dar. Bei der Fragestellung, wie sich die Vorteile der Werkzeugmodifikation ohne negative Einflüsse auf das Tiefbohren übertragen lassen, steht mit der Analyse von Emulsion und Tiefbohröl auch der Einfluss der KSS-Strategie im Fokus. Neben der Analyse des Einsatzverhaltens ist für den industriellen Einsatz der Werkzeugmodifikation eine prozesssichere Umsetzung des Schleifprozesses zur Herstellung der langen und dünnen Werkzeuge von entscheidender Bedeutung. Mit der Unterstützung der Firmen Gühring KG, Schütte Schleiftechnik GmbH und Molemab GmbH fließt daher die industrielle Expertise aus den Bereichen Werkzeugherstellung, Schleifmaschinen und Schleifmittel in das Projekt mit ein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Gühring KG; Molemab GmbH; Schütte Schleiftechnik GmbH