Hochgeschwindigkeitskamera für eine Sondermaschine zur Spanbildungsanalyse (Erneuerung)

• Fachliche Zuordnung: Produktionstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584437478

Bildgebende Systeme wie Hochgeschwindigkeitskameras leisten einen wesentlichen Beitrag zum Erkenntnisgewinn in der Grundlagenforschung. Dies gilt auch für die Untersuchung der Spanbildung, bei der innerhalb weniger Millisekunden hochkomplexe Interaktionen zwischen Werkzeug, Werkstoff, Kühlschmierstoff und Umgebungsmedium ablaufen. Für die Entwicklung neuer Schneidstoffe, Beschichtungen, Werkstofflegierungen oder Kühlschmierstofftechnologien ist ein detailliertes Verständnis dieser Vorgänge von zentraler Bedeutung. Die neu in die Maschine zu integrierende Messtechnik zur Analyse der Spanbildung mithilfe der Hochgeschwindigkeitsvideografie ermöglicht hochauflösende Aufnahmen des Spanbildungsprozesses, was neben der Werkstoffdeformation auch die Kühlschmierstoffverteilung und die Interaktion von Werkzeug und Werkstoff einschließt. Durch den Einsatz geeigneter Objektive kann die Wirkstelle vergrößert und durch spezielle Belichtungstechnik eine gleichmäßige Ausleuchtung erzielt werden. Dies ermöglicht die Erfassung qualitativ hochwertiger Aufnahmen, die nicht nur grundlegende Erkenntnisse über die Mechanismen der Spanbildung liefern, sondern auch der Validierung numerischer Simulationen dienen. Darüber hinaus lassen die hochaufgelösten Bilddaten in Kombination mit geeigneter Analysesoftware den Einsatz von Methoden wie digitaler Bildkorrelation (Digital Image Correlation (DIC)) und Partikelverfolgung (engl. Particle Image Velocimetry (PIV)) zu. Dadurch können Zustandsgrößen direkt in der Spanbildungszone berechnet und Werkstoffmodelle für Spanbildungssimulationen präzise kalibriert werden. Der kompakte Versuchsaufbau und die simple Kinematik von Untersuchungen im orthogonalen Schnitt auf der am ISF genutzten Sondermaschine zur Spanbildungsanalyse ermöglichen eine vergleichsweise einfache Integration von Messtechnik und eine ressourcenschonende Versuchsdurchführung. Die Erkenntnisse aus Orthogonalschnittversuchen lassen sich auf jedes Zerspanungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide übertragen. Damit weist die beantragte Messtechnik aufgrund des zu erwartenden Erkenntnisgewinns eine sehr große wissenschaftliche Relevanz auf und wird zukünftig in zahlreichen Forschungsprojekten zur Untersuchung grundlegender Mechanismen der Zerspanung zum Einsatz kommen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochgeschwindigkeitskamera für eine Sondermaschine zur Spanbildungsanalyse (Erneuerung)
• Gerätegruppe: 5430 Hochgeschwindigkeits-Kameras (ab 100 Bilder/Sek)
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dortmund
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Dirk Biermann