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Grundlagenuntersuchung zu prozessstabilisierenden Dämp-fungseffekten beim Fräsen durch den Einsatz funktionell strukturierter Umfangsschneiden

Dynamische Effekte begrenzen häufig die Produktivität spanender Fertigungsprozesse. Grundsätzlich wird zwischen fünf Möglichkeiten zur Beeinflussung der Prozessdynamik unterschieden: Maximierung der Steifigkeit des Produktionssystems, Maximierung der strukturellen Dämpfung des Produktionssystems, Optimierung der Prozessparameter, Maximierung der Prozessdämpfung und Störung des Regenerativeffekts. Eine Erhöhung der Steifigkeit oder der strukturellen Dämpfung eines Produktionssystems stellt z. B. eine große Herausforderung in der Konstruktion von Werkzeugmaschinen dar. Die optimale Auslegung und Parametrisierung eines Zerspanprozesses oder Optimierung von Prozessdämpfungseffekten erfordern eine detaillierte Kenntnis prozessspezifischer dynamischer Eigenschaften des Produktionssystems, weiterer Prozessgrößen und ein umfangreiches Expertenwissen auf dem Gebiet der Prozessdynamik. Eine Störung des Regenerativeffekts ist weitgehend unabhängig von den durch Produktionssystem und -prozess vorgegebenen Rahmenbedingungen, weshalb diese Methode im Sinne einer universell anwendbaren Strategie zur Produktivitätssteigerung besonders interessant ist.

Der vorgestellte Ansatz sieht eine Dämpfung regenerativer Ratterschwingungen beim Fräsen durch den Einsatz funktionell strukturierter Umfangsschneiden vor. Diese freiflächenseitig applizierten Strukturen sollen bei Kontakt mit dem Werkstoff dynamischen Auslenkungen entgegen- und eine gezielte Dämpfung des Prozesses bewirken, verursacht durch dissipative Vorgänge etwa infolge erhöhter Reibung. In experimentellen Untersuchungen konnte das prozessstabilisierende Potential einer definierten Ober­flächen­strukturierung durch den Einsatz funktionell strukturierter Schneidkörper aus HSS im Orthogonalschnitt aufgezeigt werden. In diesen Analogieversuchen konnten durch Nutzung eines gezielt nachgiebig gestalteten Werkzeugsystems die resultierenden Auslenkungen zur Evaluation herangezogen werden. Die Ergebnisse zeigen auf, dass der Struktur-einsatz eine signifikante Beeinflussung prozessbedingter Dämpfungseffekte erlaubt, was auf ein weitreichendes Potential zur Prozessstabilisierung hinweist. Die Auslegung funktionell strukturierter Werkzeuge zur gezielten Dämpfung von Fräsprozessen ist die zentrale Zielsetzung der geplanten Projektinitiative. Hierzu sollen geeignete experimentelle und simulative Versuchsumgebungen entwickelt werden, die eine grundlegende Erforschung der Wirkzusammenhänge zwischen Strukturgestalt und Prozessdynamik erlauben und nachfolgend einen gezielten Strukturtransfer auf Fräswerkzeuge ermöglichen. Eine zentrale Rolle soll dabei neben Finite-Elemente-Analysen der Einsatz eines geometrisch-physikalischen Simulationssystems (GPS) für Zerspanprozesse einnehmen. Eine Adaption des Prozessmodells der GPS zur Abbildung von Dämpfungseffekten beim Fräsen ist, wie anhand durchgeführter Simulationsversuche demonstriert wurde, unerlässlich, um eine simulationsgestützte Optimierung der Strukturen vornehmen zu können.

Abbildung zur Erläuterung verschiedener Strukturen © ISF
Abb.: Projektspezifische Arbeitshypothese (A), exemplarische Darstellung strukturierter Fräswerkzeuge (B) und repräsentative Ergebnisse von Einsatztests zur Prozessstabilisie-rung (C).

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Anfahrt & Lageplan

Von der A1

Vom Autobahnkreuz Dortmund/Unna auf die A44 Richtung Dortmund, diese geht in die B1 über. Ausfahrt Dortmund-Dorstfeld, Richtung Universität (weiter siehe Karte).

Von der A 45

Ausfahrt Dortmund-Eichlinghofen, Richtung Universität (weiter siehe Karte).

Alternativ können Sie sich die Anfahrt auch berechnen lassen: Google Maps.

Anreise mit der Bundesbahn bis Dortmund oder Bochum Hbf.

Ab Dortmund Hbf mit der S1 Richtung Düsseldorf bis zur Haltestelle Dortmund Universität (7 Minuten Fahrzeit).

Ab Bochum Hbf mit der S1 Richtung Dortmund bis zur Haltestelle Dortmund Universität (14 Minuten Fahrzeit).

Die S-Bahn fährt in beide Richtungen regelmäßig alle 20 Minuten. Von der S-Bahn Haltestelle aus mit der H-Bahn (Haltestelle S-Universität) bis zur Haltestelle Campus Süd (1 Station, fährt im 10 Minuten-Takt).

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund

Mit dem Taxi zur TU Dortmund, Campus Süd (min. 20 Min und 30,- EUR) (siehe Karte)

Vom Flughafen Düsseldorf

Mit der S-Bahn Linie S1 Richtung Dortmund bis Haltestelle Dortmund-Universität (ca. 90 Min). Von hier mit der H-Bahn Richtung Campus Süd oder Eichlinghofen (fährt alle 10 Min) bis Campus Süd (ca. 3 Min)

Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark. Genauere Informationen können Sie den Lageplänen entnehmen.

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