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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.


Lassen sich Erfahrungen aus dem von Ihnen gemeinsam mit internationalen Partnern bearbeiteten EU-Projekt „Dyna-Tool – Effizienzsteigerung in der spanenden Bearbeitung“ auch auf Hybridwerkstoffe übertragen?

Ja, denn die Werkstoffe in einem Hybridbauteil besitzen unterschiedliche Eigenschaften wie Härte oder Struktur. Die Sensorik muss in der Lage sein, diese Eigenschaften hinreichend genau zu registrieren beziehungsweise zu analysieren, um daraus verwertbare Aussagen für die Prozessgestaltung abzuleiten. So kann verhindert werden, dass sich ein Prozess „aufschaukelt“: Das also zum Beispiel unerwünschte Schwingungen entstehen. Wie das bereits im Ansatz durch rechtzeitiges Eingreifen in den Prozess verhindert werden kann, beweisen Projekte wie Dyna-Tool. Dort ging es darum, wie sich mit Sensorik in Werkzeugen und Werkzeugaufnahmen trotz Schwingungen Zerspanungsprozesse stabilisieren lassen.

  • 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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Doch nicht nur Werkstücke, sondern auch Werkzeuge gibt es in hybrider Schichtbauweise, die dann teilweise auch additiv hergestellt werden. Wie wirkt sich der 3D-Druck auf die Verhaltensweise dieser Hybridwerkzeuge (Elastizität, Verschleiß, Schwingungsverhalten) auf das Zerspanen aus, auf was muss der Anwender achten?

Hier gilt natürlich der Grundsatz, dass ein hybrides beziehungsweise additiv gefertigtes Werkzeug nicht nur gleiche, sondern eher verbesserte Eigenschaften aufweisen muss als die herkömmlichen Werkzeuge. Und das ist in jedem Falle dort gegeben, wo sich mit additiven Verfahren Formelemente oder Geometrien erzeugen lassen, die sich sonst nicht verwirklichen ließen. Natürlich ist hier auch der Leichtbau ein großes Thema. Auf der Schmalkaldener Werkzeugtagung zeigten wir im GFE-Versuchsfeld beispielsweise große Bohrer in Hybridbauweise: Für Ausbohrwerkzeuge mit großem Durchmesser haben wir die sogenannte Traverse in Schichtbauweise realisiert und durch geschickte Anordnung von Hohlraumstrukturen im Innern des Werkzeuggrundkörpers die Masse des Gesamtwerkzeuges bei nachgewiesener gleicher Stabilität wesentlich senken können. Ein weiterer Vorteil neben der Gewichtsersparnis ist, dass die Werkzeuge vor allem bei höheren Drehzahlen seltener zum Schwingen neigen und infolge des ruhigen Laufes eine Verbesserung der Qualität der Bohrungen erreicht wird.

Mehr über diese und weitere Projekte erfahren Interessenten im September 2019 auf der EMO Hannover und den dortigen Foren des VDMA Fachverbands Präzisionswerkzeuge: Welche Themen locken Sie in Hannover besonders – auch mit Blick auf Hybridwerkstoffe?

Mich interessieren besonders Anwendererfahrungen nach dem Motto „Aus der Praxis – für die Praxis“ – und zwar entlang der gesamten Prozesskette. Spannend wären Erfahrungen, die vielleicht sogar beim Werkstoffhersteller von „Hybridwerkstoffen“ beginnen und bis zum Endanwender reichen: Interessant wären für mich außerdem Einsatzbeispiele von Hybridwerkstoffen und -bauteilen einschließlich ihrer Wirkung auf die Energie- und Kostenbilanz des Fertigungsprozesses.


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