Charakterisierung und Einsatz von vollkeramischen Fräswerkzeugen zur prozesssicheren und wirtschaftlichen Zerspanung von Graphitwerkstoffen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 578453309

Der Werkzeug- und Formenbau zählt in Deutschland zu den wichtigsten Industriezweigen und unterliegt immer größer werdenden Anforderungen hinsichtlich Formgenauigkeiten und Oberflächenrauheitskennwerte der zu fertigenden Bauteile. Hierbei gewinnt die Fertigung von komplexen Spritzgusswerkzeugen mit Strukturen mit hohen Aspektverhältnissen zur replikativen Herstellung von industriell relevanten Kunststoffbauteilen zunehmend an Bedeutung. Komplexe Spritzgusswerkzeuge können dabei durch das funkenerosive Senken hergestellt werden, wobei für die Schlichtbearbeitung eine hohe Anzahl an Formelektroden benötigt wird. Zur verschleißreduzierten Herstellung wird vorrangig Graphit aufgrund der gesteigerten elektrischen und thermischen Eigenschaften als Werkstoff eingesetzt. Darüber hinaus gibt es weitere wichtige Graphitwendungen im industriellen Umfeld wie z. B. Luftlager. Das Hochpräzisionsfräsen stellt dabei eine geeignete Fertigungstechnologie zur Fertigung der Graphitelektroden dar. Nach aktuellem Stand der Technik werden für die Graphitzerspanung sowohl unbeschichtete als auch diamantbeschichtete Fräswerkzeuge aus Hartmetall eingesetzt, welche jedoch einen signifikanten Werkzeugverschleiß aufweisen. Um diesen Herausforderungen begegnen zu können, stellt der Einsatz von vollkeramischen Fräswerkzeugen einen vielversprechenden Lösungsansatz dar. Daher soll in diesem Forschungsvorhaben die Einsatzfähigkeit von vollkeramischen Fräswerkzeugen als innovativer Schneidstoff bei der Graphitzerspanung unter Berücksichtigung einer verschleißreduzierten Bearbeitung analysiert werden. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Identifikation signifikanter Verschleißcharakteristiken der vollkeramischen Fräswerkzeuge, die Entwicklung einer Prozesstechnologie zur Schneidkanten-präparation sowie die Analyse der Einsatzfähigkeit bei der Zerspanung von Graphitwerkstoffen. Zur Realisierung des Vorhabens hinsichtlich der aufgestellten Forschungshypothese werden zunächst die werkstoffspezifischen Eigenschaften charakterisiert und analysiert. Darauf aufbauend sind tiefergehende Verschleißuntersuchungen durchzuführen, um signifikante Verschleiß-charakteristiken der vollkeramischen Fräswerkzeuge zu ermitteln. Für die Präparation der durch die Schleifbearbeitung hergestellten Schneidkanten werden Tauchgleitläppversuche durchgeführt, wodurch verbesserte Voraussetzungen für die Zerspanuntersuchungen gewährleistet werden. Daran anschließend wird die Einsatzfähigkeit der vollkeramischen Fräswerkzeuge und das Verschleißverhalten in Abhängigkeit des Schnittwegs lc analysiert, um die wissenschaftliche Forschungshypothese bewerten zu können sowie hohe Standzeiten TSt und damit eine wirtschaftliche Zerspanung von Graphitwerkstoffen zu ermöglichen. Mit dem Projektende sollen detaillierte Erkenntnisse zur aufgestellten Forschungshypothese, zur Schneidkantenpräparation sowie zum Verschleißverhalten der vollkeramischen Fräswerkzeuge bei der Zerspanung von Graphitwerkstoffen vorliegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen