dynoSpan - Erforschung des dynamischen Verhaltens von CFK-Einlippenbohrern mit innenliegendem Spankanal

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann; Dr.-Ing. Carsten Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 581072147

Von der Herstellung von Formen für verschiedene Urformverfahren bis hin zu Anwendungen in der Medizintechnik und Lebensmittelindustrie - das Tiefbohren findet in einer Vielzahl von Industriebereichen Anwendung, insbesondere dort, wo Bohrungen mit einem hohen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis benötigt werden. Mit der zunehmenden Komplexität sowohl der Systeme als auch der einzelnen Komponenten in verschiedenen Industriezweigen steigen auch die Anforderungen an die entsprechenden Fertigungsverfahren. Somit stellt das Tiefbohren eine besondere Herausforderung im Bereich der modernen Zerspanungstechnik dar. Je nach Bohrungsdurchmesser kommen verschiedene Tiefbohrverfahren zum Einsatz. Während das BTA-Tiefbohren (Boring and Trepanning Association – BTA) für größere Durchmesser im Bereich von 6 mm bis 1500 mm auf Spezialmaschinen Verwendung findet, kann das Einlippenbohrverfahren, bevorzugt für besonders kleine Durchmesser von etwa 0,8 mm bis 40 mm, auch auf konventionellen Bearbeitungszentren eingesetzt werden. Aufgrund ihres beträchtlichen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnisses sind diese Tiefbohrwerkzeuge besonders anfällig für Schwingungen. Diese Schwingungen, bedingt durch die geringe dynamische Torsions- und Biegesteifigkeit, äußern sich in Rattermarken am Bohrungsgrund und an der Bohrungswand. Die dabei resultierenden hohen thermischen und mechanischen Belastungen in der Kontaktzone zwischen Werkzeug und Werkstück können die Randzoneneigenschaften negativ beeinflussen und begünstigen den vorzeitigen Verschleiß von Schneidkanten und Führungsleisten. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Erforschung eines neuartigen Werkzeugkonzepts für das Einlippenbohrverfahren (ELB). Dieses Konzept soll ohne zusätzliche mechanische und hydraulische Schwingungsdämpfer auskommen. Stattdessen wird durch den Einsatz von Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen für den Werkzeugschaft in Verbindung mit 3D-gedruckten Bohrköpfen eine deutliche Reduzierung von unerwünschten Torsions- und Biege-schwingungen entlang des gesamten Bohrers angestrebt. Darüber hinaus ist es geplant, wichtige Erkenntnisse über das Einsatz- und Ermüdungsverhalten dieser Werkstoffkombination und deren Wechselwirkung mit Prozessparametern der Hybridisierung zu gewinnen, um so, die Effizienz und Zuverlässigkeit des ELB-Verfahrens zu verbessern und damit einen Beitrag zu dessen Weiter-entwicklung zu leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen