Hochleistungsfräsen und Laserstrahlabtragen

Kurzbeschreibung des Projektes:

Grundlegend sollen im angestrebten Forschungsvorhaben die optimalen Zerspanungsparameter für verschiedene Modell- und Formenbauwerkstoffe beim Fräsen und beim Laserstrahlabtragen ermittelt werden.

Zur Ermittlung der optimalen Arbeitskennfelder sowohl beim Laserstrahlabtragen wie auch beim Fräsen werden 4 Untersuchungskomplexe durchgeführt. Um beide Verfahren miteinander zu vergleichen, müssen als erstes die Abtragsraten beim Laserstrahlabtragen, in einem ersten Versuchskomplex, ermittelt werden.

Im 2. Untersuchungskomplex wird eine vorgegebene Kontur mittels Laserstrahlabtragen und im Dritten wird selbige Kontur mittels Fräsen erzeugt. Als Zielgrößen interessieren die Maßabweichungen, die erreichbaren Oberflächengüten, die Randzonenbeeinflussungen sowie die Bearbeitungsdauer.

Im abschließenden 4. Komplex sind beide Verfahren zu Koppeln und hinsichtlich der Wirkung auf die Zielgrößen zu optimieren. Mögliche Kombinationen sind zum Beispiel:

Vorfräsen – Vorschlichten auf konstantes Konturaufmass – Fertiglasern oder
Vorfräsen – Vorschlichten – Schlichten – Restmateriallasern

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Friedhelm Lierath

Detaillierte Informationen zu diesem Projekt :

Innovative Verfahrenskombination Hochleistungsfräsen und Laserstrahlabtragen im Formen- und Gesenkbau

Aufgabe:

Einen wichtigen Bestandteil der Wertschöpfungskette stellt der Werkzeug- und Formenbau dar. Er ist von entscheidender Bedeutung bei der Einführung neuer Produkte und bestimmt unmittelbar die Marktposition eines jeden produzierenden Unternehmens. Immer größer werdender Marktdruck zwingt viele Unternehmen, sich den gegenwärtigen Anforderungen zu stellen und nach neuen Fertigungstechnologien zu suchen. Einen wesentlichen Beitrag zu einer Prozesskettenoptimierung leisten neben modernen CAD/CAM Systemen zahlreiche flexible und innovative Fertigungsverfahren. Ein hohes Optimierungspotential bei der Produktentwicklung ergibt sich durch die Kombination von Verfahren und die Schaffung von hybriden Fertigungsstrategien. So befasst sich das Forschungsvorhaben“ Innovative Verfahrenskombination Hochleistungsfräsen und Laserstrahlabtragen im Formen- und Gesenkbau“ mit der Kombination der Verfahren HSC-Fräsen und Laserstrahlabtragen. Durch die Verwendung des Laserstrahlabtragens wird es möglich Formen direkt in ein Werkstück einzubringen. Der „Umweg“ über das Erodieren und damit einhergehende Elektrodenherstellung kann entfallen.
Ein weiterer Vorteil des Laserstrahlabtragens liegt bei der Handhabung schwerbearbeitbarer Werkstoffe (Keramiken, Grafit, Hartmetalle). Die Lasertechnik kann unter anderem auch zum Markieren und Gefügeumschmelzen verwand werden. Mit dem Laserstrahlabtragen steht ein Verfahren zur Verfügung, dass es erlaubt 3 dimensionale filigrane Strukturen direkt in ein Werkstück zu applizieren.

Abbildung: Potential der Laserbearbeitung in der Wertschöpfungskette im Modell- und Formenbau

Die vom Markt verlangte Notwendigkeit des flexiblen Einsatzes sowohl der separaten Laserabtragstechnologie wie auch in der Kombination mit dem HSC Fräsen sind gegenwärtig auf Grund fehlender technologischer Kenndaten noch nicht gegeben.

Ziele:

Von diesem Ansatz ausgehend ergibt sich das Ziel des Forschungsvorhabens die technologischen Kennfelder des Laserstrahlabtragens zu ermitteln. Als Zielgrößen dienen dabei sowohl das Abtragsverhalten und auch die Oberflächenausprägung verschiedener zu untersuchender Werkstoffe des Modell- und Formenbaus. Des Weiteren werden Strategien der Prozessführung erarbeitet und in ihrer Kombination mit dem HSC-Fräsen hinsichtlich der Form- und Lageabweichungen sowie der Oberflächenschädigungen analysiert.

Aktuelle Arbeiten:

Folgende Applikationen sind mittels Laserstrahlabtragen erzeugt wurden.

Stempeleinsatz aus 1.2311(Ø 30mm)	Wendeschneidplatte aus Hartmetall (12mm x 12mm)

Wappen aus Messing (Ø 20 mm)	Formeinsatz aus 1.2343 (36mm x 24mm)

Projektförderung:

Dieses Forschungsprojekt wird mit Mitteln des Kultusministeriums des Landes Sachsen Anhalt gefördert und vom Projektträger Wissenschaft-Technologie-Umwelt (PT-WTU) beim Umweltforschungszentrum Leipzig- Halle GmbH betreut.

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Eckart Wolf
Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung
Universitätsplatz 2
39106 Magdeburg
Tel.: (0391) 67 19 383
Fax.: (0391) 67 19 342
E-Mail: eckart.wolf@mb.uni-magdeburg.de