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Projekt
Experimentelle Analyse von Werkzeugzuständen unter Berücksichtigung des Kühlschmierstoffeinflusses
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Dr.-Ing. Jannis Saelzer
Fachliche Zuordnung
Spanende und abtragende Fertigungstechnik
Förderung
Förderung seit 2026
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546480484
Die gezielte Einstellung von Gestalt- und Oberflächeneigenschaften an der gefertigten Komponente erwirkt die wesentliche Wertschöpfung spanender Fertigungsprozesse. Dabei bestimmt die Wahl von Werkzeug, Werkstoff, Kühlschmierstoff (KSS) und Prozesskinematik die Zerspankraft sowie das Temperaturfeld in der Spanbildungszone als zentrale Größen des werkzeugseitigen Lastkollektivs. Das Lastkollektiv beeinflusst u. a. die Ausprägung der Verschleißmechanismen, welche rückkoppelnde Effekte auf die Werkzeug-Werkstück-Interaktion und folglich wieder auf die Lasten haben. Diese Zusammenhänge sollen im Rahmen dieses Teilprojektes 3 (TP3) der beantragten FOR aufwandsarm charakterisiert und für die prozessinformierten, wiederverwendbaren Modelle aufbereitet werden. In diesem Kontext stellt die Berücksichtigung des KSS-Einflusses eine zentrale Herausforderung dar, da die direkte Beeinflussung des Temperaturfelds durch Kühlung und die Reduzierung der Reibbelastung durch Schmierung signifikant sein können, aber in der lokalen Wirkung schwer zu charakterisieren sind. Um diese prozessspezifischen und bei Fräsprozessen zeitlich veränderlichen Effekte auf das Produktionssystem und schließlich auf das Produkt valide erfassen, beschreiben und vorhersagen zu können, um wiederum Entwicklungsprozesse in der Industrie effizienter gestalten zu können, fokussiert TP3 auf die Analyse der Spanbildungszone mit Fokus auf Zerspankräfte, Temperaturfelder und Werkzeugverschleiß unter Berücksichtigung des KSS. Zunächst sollen dazu im Rahmen von Spanbildungsanalysen im Orthogonalschnitt fundamentale Wirkzusammenhänge erforscht und Methoden qualifiziert werden. Im Anschluss ist es geplant, das methodische Vorgehen auf den HighVQData-Fräsversuchsstand in TP1 sowie auf komplexe Fräsprozesse zu übertragen. Die Weiterentwicklung der Methoden hin zu einer aufwandsarmen Durchführung unter Aufrechterhaltung der notwendigen Messgüte stellt diesbezüglich eine wesentliche Zielsetzung beim Transfer dar, die bereits in entsprechenden Versuchsreihen am Orthogonalschnitt vorzubereiten ist. Darüber hinaus sind geeignete Modelle für die Prognose der Werkzeugtemperaturen und des Verschleißzustands hinsichtlich der Vorhersagegüte sowie der Rechenzeiteffizienz zu untersuchen. Die erarbeiteten Methoden und Daten sind an geeigneter Stelle den anderen TPs zur Verfügung zu stellen, dort für die Entwicklung und Validierung weiterer Basismodelle genutzt zu werden. Insbesondere mit TP4 ist ein detaillierter Austausch hinsichtlich der Material- und Reibungsmodellierung sowie des Einflusses des KSS vorgesehen. Das übergeordnete Ziel der FOR ist dann, entsprechend des Koordinationsantrags eine geeignete Kombination von Basismodellen für die Entwicklung eines übergeordneten prozessinformierten Modells zu nutzen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
