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21.01.2019

Clevere Reaktionen auf intelligente Mischbauweisen

Vor allem in Sachen Leichtbau sind Alleingänge bei den Werkstoffen passé. Gefragt ist die intelligente Mischbauweise – zum Beispiel mit Schichten aus Kunststoff, Aluminium oder Stahl. Doch wie lassen sich Hybridbauteile bearbeiten, deren Eigenschaft sich mit jeder Werkstoffschicht ändert? Antworten auf diese Frage bieten nicht nur die Lösungen der Werkzeugindustrie auf der EMO Hannover 2019 im September, sondern einige Monate früher auch Prof. Frank Barthelmä, Geschäftsführer der GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V.

Herr Professor Barthelmä, Werkzeugforscher wie Sie haben sich schon seit längerem auf die Herausforderung Hybrid eingestellt. Welche Themen sind aktuell bei der klassischen Werkzeugtechnik besonders gefragt?

Aus Sicht der Werkzeugtechnik wird es immer dann spannend, wenn Anwender unterschiedliche Werkstoffe innerhalb eines Bauteils möglichst mit ein- und demselben Werkzeug bearbeiten wollen - und das natürlich wirtschaftlich. Typische Beispiele sind Verbundwerkstoffe wie Aluminium mit Titan, Faserverbundwerkstoffe in Verbindung mit Metallen bis hin zu Mehrlagen-Schichtsystemen. Anwendungen gibt es in der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilindustrie und zunehmend auch im Maschinen- und Anlagenbau. Hier „begegnet“ die Werkzeugschneide unterschiedlichen Anforderungsprofilen: Als eine Herausforderung sehe ich die Bearbeitung beispielsweise von sogenannten Hart-Weich-Kombinationen mit ihren „Zonenübergängen“.

  • Frank Barthelmä, GFE-Geschäftsführer: „Mich interessieren auf der EMO Hannover 2019 besonders Anwendererfahrungen nach dem Motto „Aus der Praxis – für die Praxis“ entlang der gesamten Prozesskette.“ Bild: maschine+werkzeug

    Frank Barthelmä, GFE-Geschäftsführer: „Mich interessieren auf der EMO Hannover 2019 besonders Anwendererfahrungen nach dem Motto „Aus der Praxis – für die Praxis“ entlang der gesamten Prozesskette.“ Bild: maschine+werkzeug

  • Die GFE stellte in Schmalkalden Werkzeugträger vor, die in Schichtbauweise entstanden. Die Masse des Gesamtwerkzeuges sinkt dabei, trotzdem neigen sie gerade bei höheren Drehzahlen seltener zu Schwingungen. Bild: GFE

    Die GFE stellte in Schmalkalden Werkzeugträger vor, die in Schichtbauweise entstanden. Die Masse des Gesamtwerkzeuges sinkt dabei, trotzdem neigen sie gerade bei höheren Drehzahlen seltener zu Schwingungen. Bild: GFE

  • Im EU-Projekt DynaTool wurde untersucht, wie sich mit Sensorik in Werkzeugen und Werkzeugaufnahmen schwingungsstabile Zerspanungsprozesse gestalten lassen. Bild: GFE

    Im EU-Projekt DynaTool wurde untersucht, wie sich mit Sensorik in Werkzeugen und Werkzeugaufnahmen schwingungsstabile Zerspanungsprozesse gestalten lassen. Bild: GFE

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Was bedeutet das für das „Werkzeug-Dreigestirn“, also das Zusammenspiel von Schneidstoff, Geometrie und Beschichtung?

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten müssen sich auf die Gesamtheit dieser Faktoren beziehen, also auch auf deren Wechselwirkungen untereinander. Wurde beispielsweise eine Veränderung beim Schneidstoff vorgenommen oder eine neue Schneidengeometrie entwickelt, muss der Werkzeugentwickler auch die Beschichtung bzw. die Beschichtungstechnologie anpassen. Er muss aber nach wie vor auch auf die Schneidenmikrogeometrie achten, also auf die Schneidkantenausprägung unmittelbar im Übergangsbereich von Haupt- und Nebenschneide. Gerade für schwer spanbare Hybridwerkstoffe ist dies von besonderer Bedeutung. Vor kurzem hat der VDMA-Fachverband Präzisionswerkzeuge ein Forschungsprojekt gestartet, in dem die GFE gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung derartige Wirkzusammenhänge in Verbindung mit optimal auf den jeweiligen Zerspanprozess zugeschnittenen Schneidenmikrogeometrien untersucht.

Zunehmend kommt aber ergänzend die Digitalisierung ins Spiel, die mit Hilfe von Sensorik und Algorithmen das Zerspanen in Schichtwerkstoffen durch angepasste Schneidprozesse erleichtert. Wie unterstützen Sie die Werkzeugindustrie und deren Anwender mit aktuellen Forschungsvorhaben?

In Sachen Sensorik gab es bereits einige „revolutionäre“ Entwicklungen wie die Dünnschichtsensorik, die sich für den Einsatz unter anderem in Werkzeugen eignet. Bei der Baugröße hat es enorme Fortschritte in Richtung Miniaturisierung bei gleicher oder erweiterter Leistungsfähigkeit gegeben. Verbessert hat sich auch die Fähigkeit, Daten zu generieren und zu transportieren. Wichtig ist aber jetzt, aus der teilweise ungeheuren Anzahl an erzeugten Daten genau die Richtigen herauszufiltern und sinnvoll auszuwerten. Die Datenanalyse sollten jedoch nicht nur Werkzeugfachleute, sondern auch Messtechnik- und Elektronikfachexperten bis hin zu IT- Spezialisten übernehmen. Das wird generell künftige Forschungsprojekte auszeichnen. Gefragt ist außerdem die frühzeitige Einbeziehung der eigentlichen Endanwender.


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