Ziel der Entwicklung
Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines neuartigen Fräswerkzeuges in Form eines Schaftfräswerkzeuges mit auswechselbaren Schneidplatten beziehungsweise Wendeschneidplatten (WSP) für die Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen (FVW). Das neu zu entwickelnde WSP-Fräswerkzeug sollte hierbei folgende Zielparameter erfüllen: Durch eine innovative Schneiden-Anordnung sollte eine qualitativ hochwertige Zerspanungsmöglichkeit von FVW-Bauteilen, deren Fasern überwiegend in multidirektionaler Richtung verlaufen, gewährleistet sein. Zudem sollte eine konstruktive Werkzeuggrundkörperauslegung für den Einsatz von Wendeschneidplatten eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit (Ressourcenschonung) garantieren. Ein weiteres Ziel war die Erhöhung der Standzeit und Bearbeitungsqualität durch eine optimierte Kühlstrategie, indem eine schneidenspezifische Kühlung durch separate Kühlkanäle erfolgt. Außerdem sollte durch den Einsatz kostengünstigerer Schneidstoffe wie Keramik und Hartmetall in Form von Wechsel- beziehungsweise Wendschneideplatten und deren Möglichkeit zur Mehrfachverwendung eine Reduzierung der Werkzeugkosten in Betracht gezogen werden. Hierdurch sollte die kostenintensivere Variante der Verwendung von Werkzeugen mit polykristalliner Diamant-Schneidstoffen (PKD) vermieden werden. Zuletzt sollte eine konstruktive Entwicklung von Schneidplattengeometrien mit Spanleitstrukturen erfolgen.
Vorteile und Lösungen
Es wurden Prototypen für die Bearbeitung von Faserverbundwerkstoffen mit dem SLM-Verfahren hergestellt und in Zerspanungsuntersuchungen getestet. Unter Betrachtung der dargestellten Ergebnisse kommt man zu dem Schluss, dass die entwickelte Werkzeuglösung durchaus als Alternative zu den PKD Schaftfräsern in Frage kommt. Insbesondere die um ein Vielfaches niedrigeren Werkzeugkosten aufgrund des Einsatzes von Wendeschneidplatten und des hohen Preises für PKD-Werkzeuge bieten einen großen Vorteil. Durch die Entwicklung, Konstruktion und Herstellung der Prototypen und dem Nachweis der Funktionsfähigkeit solcher Werkzeuglösungen wurde die Voraussetzung für die Überführung der Projektergebnisse in die Anwendungsfelder der Faserverbundwerkstoffbearbeitung geschaffen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die Erschließung wirtschaftlich effizienterer Technologien spielt besonders für die mittelständische Industrie eine wichtige Rolle und unterstützt diese in ihrem Bestreben qualitativ hochwertige Produkte zu marktfähigen Preisen herstellen zu können. Hierbei gewinnt die Energie- und Rohstoffeffizienz aufgrund der ansteigenden Rohstoff- und Energiepreise stetig an Bedeutung. Mit dem in diesem Forschungsvorhaben entwickelten Werkzeug sollen insbesondere Unternehmen angesprochen werden, welche sich auf dem Gebiet der Bearbeitung von faserverstärkten Werkstoffen bewegen. Insbesondere Bearbeiter von Leichtbaukomponenten, beispielweise in den Bereichen Automotiv und Luft- und Raumfahrt, sollen angesprochen werden. Für Werkzeughersteller sind die Ergebnisse ebenfalls von Interesse, da das SLM-Verfahren noch nicht weit verbreitet ist, aber neue und umfassendere Auslegungsmöglichkeiten bei der Werkzeugentwicklung bietet. Dadurch können insbesondere die Werkzeugkosten reduziert werden.