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Grundlegende Un­ter­su­chun­gen zur Ent­wick­lung einer einphasigen CO2-Schmierstofflösung für eine gezielte kryogene Minimal­mengen­schmierung beim Tief­bohren von schwer zerspanbaren Werkstoffen

Die stetig steigenden An­for­de­run­gen an Bauteile, die z. B. in Triebwerken oder PKW-Motoren eingesetzt wer­den, resultieren in ei­nem zunehmenden Ein­satz von schwer zerspanbaren Werkstoffen. Insbesondere die geringe Wärmeleitfähigkeit sowie eine hohe Duktilität, Härte und Warmfestigkeit erschweren den Spanbruch und führen zu großen thermomechanischen Werk­zeug- und Werkstückbelastungen.

In diesem For­schungs­vor­ha­ben soll der viel­ver­sprechende Ansatz verfolgt wer­den, den Bohrprozess durch den Ein­satz der kryogenen Minimal­mengen­schmierung (kMMS) zu un­ter­stüt­zen. Dabei besteht eine Her­aus­for­de­rung in der Kombination aus Kühl- und Schmierwirkung, für die ein Schmiermedium in den CO2-Strom injiziert und innerhalb kürzester Zeit gelöst wer­den muss. Das Zu­sam­men­wir­ken zwischen dem Zerspanprozess und der kMMS ist bislang ebenso unerforscht wie die Wechsel­wir­kungen zwischen dem Schmiermedium und dem flüssigen / expandierenden CO2. Dabei bietet die Methode das Potential, die Vorteile der MMS- und Emulsionsbearbeitung zu kombinieren, ohne auf Komponenten für die Hochdruckzufuhr von Kühlschmierstoffen zurückzugreifen.

Um dieses Potential voll auszuschöpfen, soll seitens der Produktionstechnik, der Spanbildungsprozess, die Beeinflussung der Mikrostruktur durch den Bohrprozess sowie das Verschleiß- und Standwegverhalten der Werk­zeuge am Bei­spiel des Tiefbohrens der Nickelbasislegierung Inconel 718 un­ter­sucht wer­den. Die Ver­fah­rens­tech­nik un­ter­sucht das statische und dynamische Phasengleichgewicht aus­ge­wähl­ter Schmierstoffe mit flüssigem CO2 sowie deren Lösungskinetik und das Phasenwechselverhalten flüssig-gasförmig, um eine gezielte Lö­sung des Schmierstoffes für die kMMS zu er­mög­li­chen.

Die Er­geb­nisse sollen ein grundlegendes Ver­ständ­nis über die Wirkmechanismen der kMMS schaf­fen und den Zerspanprozess im Hinblick auf ökonomische sowie öko­lo­gi­sche Aspekte optimieren. Weiterhin wird der Kenntnisstand in Bezug auf die Beeinflussung der Werkstückqualität sowie der Werkzeuglebensdauer bei Ver­wen­dung der kMMS ausgebaut. Hierzu sollen etablierte Versuche der zerstörenden und zerstörungsfreien Werkstoff- und Bauteilprüfung zur An­wen­dung kom­men, die hinsichtlich der Cha­rak­te­ri­sie­rung der Bauteilmikrostruktur, der Spanbildung und dem Spantransport beim Tief­bohren ent­wickelt wurden. Weiterhin sollen zur Un­ter­su­chung des Lösungsverhaltens der Schmierstoffe in flüssigem CO2 Ver­fah­ren zur Bestimmung des Phasenverhaltens, der Lösungskinematik und der Schneestrahlbildung zum Ein­satz kom­men.

In diesem in­ter­dis­zi­pli­nä­ren Vorhaben wird somit durch das Zusammenführen der produktions- und verfahrenstechnischen Expertise der beteiligten Forschungspartner eine neu­ar­ti­ge Lö­sung zur kMMS im spanenden Bearbeitungsprozess angestrebt. Diese Lö­sung bietet enorme Vorteile gegenüber der konventionellen Hochdruckkühlung und überwindet die Prozessgrenzen der MMS, sodass deren Vorteile auch bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe in anspruchsvollen Dimensionen nutz­bar wer­den.

© ISF
Ko­ope­ra­ti­ons­pro­jekt zur Ent­wick­lung einer kryogenen Minimal­mengen­schmierung mit in flüssigem CO2 gelösten Schmierstoffen

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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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