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Schleifseminar

Einladung zum 9. Dort­mun­der Schleifseminar

Die Zerspanung mit geometrisch unbestimmter Schneide stellt bei Werkstücken mit höchsten An­for­de­run­gen an Maß-, Form- und Oberflächengüte meist den letzten Bearbeitungsschritt in der Prozesskette dar. Stetig steigende An­for­de­run­gen an die Bauteilqualität und der Ein­satz neuartiger Werkstoffe eröffnen neue Forschungsfelder und führen aber auch zu vorteilhaften Prozessstrategien, in denen Schleifprozesse nicht nur als Endbearbeitungsverfahren An­wen­dung finden. Insbesondere Fein- und Feinstbearbeitungsprozesse sowie neue Technologien wie die additive Fertigung stehen im Fokus vieler Neu- und Weiterentwicklungen der Schleiftechnologie. Zum Gelingen technologischen Fortschritts unter Be­rück­sich­ti­gung industrieller An­wen­dungen kann der intensive Aus­tausch und Transfer von Wissen und Erfahrung zwischen Industrie und For­schung einen großen Beitrag leisten.

Mit dem Dort­mun­der Schleifseminar am 29. und 30. September 2021 möch­te das Institut für Spanende Fertigung die Mög­lich­keit bieten, die Brücke zwischen praxisorientierten Ent­wick­lungen und wis­sen­schaft­lichen Ansätzen zu schlagen. Spannende Vorträge mit neuesten Aspekten aus Industrie und For­schung bieten die Mög­lich­keit, das Fachwissen zu erweitern, Netzwerke aus­zu­bau­en und Einblicke in die kooperative Ar­beit zwischen Industrie und For­schung zu erlangen. Die zweitägige Ver­an­stal­tung unterteilt sich in mehrere Vortragsblöcke. Eine Besichtigung des Versuchsfeldes und eine Abendveranstaltung runden die Tagung ab und tragen zu konstruktiven Diskussionen und der Ge­le­gen­heit zur Kontaktpflege bei.

 

Ich freue mich darauf, Sie zum 9. Dort­mun­der Schleifseminar "Aktuelle Technologien am ISF" in Dort­mund zu begrüßen.

Bleiben Sie gesund!

Unterschrift von Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Dirk Biermann
Einfarbige Fläche ohne Farbe
Einfarbige Fläche ohne Farbe

Abstracts

Michael Deter

Confovis GmbH, Vertriebsingenieur

Die stetig wachsenden An­for­de­run­gen an die Bearbeitungsprozesse von Oberflächen durch geometrisch unbestimmte Schneiden bedürfen neuer Ver­fah­ren zur Quantifizierung der Schleifkörper. Im Vergleich zu her­kömm­li­chen taktilen Ver­fah­ren bietet die konfokale optische 3D-Oberflächenmessung durch ih­re vollflächige Messdatenerzeugung einen ent­schei­den­den Technologievorsprung. Die erzeugten 3D-Punktewolken bieten nicht nur einen räumlich tiefenscharfen Eindruck der Oberflächen, vielmehr kön­nen hierdurch auch flächige Rauheitsparameter nach der DIN EN ISO 25178 zur objektiven Bewertung genutzt wer­den.

Bei Si­mu­la­ti­onen von Prozessen mit geometrisch unbestimmter Schneide müs­sen die the­o­re­tisch­en Erkennt­nisse mit realen Messdaten der Schleifkörper überprüft und verglichen wer­den. Die konfokalen 3D-Messdaten bilden in Kombination mit Farbübersichtsdaten die Grundlage für solche Untersuchungen. Die Unterscheidung zwischen Schleif- und Bindemittel ist dabei für qualitative Aussagen essenziell. Die Kombination aus un­ter­schied­lichen Ma­te­ri­alien führt hierbei zu wechselnden Reflexions- und Absorbtionseigenschaften der zu untersuchenden Proben.

Bisher besteht die Her­aus­for­de­rung darin, ein Signal auf den transparenten Diamantschleifkörner im optisch dichten Bindemittel zu er­hal­ten und nicht hindurchzumessen. Das patentierte konfokale Messverfahren von Confovis basiert auf ei­nem künstlich erzeugten Kontrast auf der Oberfläche und er­hält auch auf transparenten Oberflächen ein nanometergenaues artefaktfreies Signal. In Ver­bin­dung mit der neuen Methode der überlagerten Multilichtfrequenzanalyse spielt diese Tech­nik seine Stärken ins­be­son­de­re bei der Differenzierung von Diamantkorn und Bindung aus.

Durch die Ausnutzung der un­ter­schied­lichen Reflexions- und Absorbtionseigenschaften kann die optische konfokale Messtechnik von Confovis durch detaillierte 3D-Oberflächen und auf die An­wen­dung optimierte tiefenscharfe Farbbilder zu ei­nem deutlichen Erkenntnisgewinn im Bereich der Zerspanung mit geometrisch unbestimmter Schneide beitragen.

Meik Tilger

Institut für Spanende Fertigung, Technische Uni­ver­si­tät Dort­mund

 

Additive Fertigungsverfahren wer­den aufgrund ihrer Fähigkeit zur Individualisierung und Funktionsintegration von vie­len Herstellern zunehmend zur Fertigung von komplexen Bauteilen eingesetzt. Folglich wächst die Anzahl und Funktionalität dieser Fertigungsverfahren stetig und umfasst mitt­ler­wei­le nicht nur die Verarbeitung von Polymerwerkstoffen, sondern erlaubt auch den Ein­satz von Metallen sowie Metalllegierungen und keramischen respektive organischen Werkstoffen. Auf diese Weise sind be­son­ders das Rapid-Prototyping sowie das Rapid-Manufacturing für die Fertigung von Anschauungsobjekten und Endprodukten, die sonst eine Vielzahl an Prozessschritten erfordern würden, in­te­res­sant.

Durch den schichtweisen Bauprozess sowie die gesonderten Ei­gen­schaf­ten der einzelnen additiven Fertigungsverfahren ergeben sich jedoch prozesstypische Unregelmäßigkeiten hinsichtlich Oberflächengüte und Maßhaltigkeit, die eine Nachbearbeitung er­for­der­lich ma­chen. Aufgrund der noch jungen Ver­fah­ren der additiven Fertigung sind die Wechsel­wir­kungen entlang der additiv-subtraktiven Fertigungskette kaum bekannt und nur selten im Fokus der Betrachtung.

Die Herstellung funktionaler Oberflächen basierend auf der additiven Fertigung erfordert da­her eine bedarfsgerechte Anpassung und Abstimmung zwischen den additiven und subtraktiven Fertigungsprozessen. Im Rah­men des Vortrages wer­den aktuelle For­schungs­er­geb­nis­se zu Untersuchungen an der additiv-subtraktiven Prozesskette vor­ge­stellt. Hierbei liegt der Fokus der Betrachtung auf subtraktiven Fertigungsprozessen mit geometrisch unbestimmter Schneide.

Adina Grimmert

MTU Aero Engines AG

In der Fertigung von Triebwerkskomponenten, ins­be­son­de­re von Turbinenschaufeln, sind Schleifprozesse ein essentieller Bearbeitungsschritt. Hierbei wer­den die geforderten Konturen der Schaufelfüße durch Tiefschleifen mit profilierten Korundschleifscheiben erzeugt. Schleifprozesse kom­men hierfür zum Ein­satz, da sie einerseits eine wirtschaftliche Bearbeitung der schwer zerspanbaren nickelbasierten Superlegierungen er­mög­li­chen und an­de­rer­seits die geforderte Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität er­reicht wer­den. Aufgrund der für das Tiefschleifen typischen hohen Zustellungen ent­ste­hen allerdings hohe mechanische und thermische Belastungen für das Werkstück.

Um zu­künf­tig Schleifprozesse im in­dus­tri­el­len Ein­satz ins­be­son­de­re bezüglich der Pro­duk­ti­vi­tät zu optimieren, ohne hierbei die mechanischen und thermischen Belastungsgrenzen des Bauteils zu überschreiten, wurde eine makroskopische Schleifprozesssimulation ent­wickelt. Diese Prozesssimulation soll zur Vorauslegung der Prozessparameter ver­wen­det wer­den, um den Erprobungsaufwand auf der Serienmaschine zu verringern. Das ent­wi­ckel­te Simulationsmodell basiert auf ei­nem multiphysikalischen Finite-Elemente (FE)-Modell und bildet den Materialabtrag durch eine abstandsbasierte Be­rech­nung ab. Durch die makroskopische Betrachtung wer­den keine Einzelkörner simuliert, sondern die Wechsel­wir­kungen von Werkstück und Werkzeug bezüglich der Schleifzone beschrieben. Für die Vorhersage der Prozesskräfte in Ab­hän­gig­keit von den Prozessparametern und dem Profilwinkels wurde durch um­fang­rei­che ex­peri­men­telle Versuchsreihen ein Kraftmodell für das Schleifen mit hohen Zustellungen er­mit­telt und kalibriert. Durch dieses deterministische Modell wer­den die Schleifkräfte im Simulationsmodell berechnet und direkt auf die Schleifzone appliziert. Somit kön­nen im FE-Modell prozessbedingt resultierende Spannungen und Verformungen des Bauteils be­wer­tet wer­den. Um auch den Wärmeeintrag in Ab­hän­gig­keit von den Prozessparametern vor­her­sa­gen zu kön­nen, wurden eben­falls ex­peri­men­telle Versuchsreihen durch­ge­führt. Hierfür wurden Schleifproben mit Thermoelementen instrumentiert und die Temperaturverläufe aufgezeichnet. Anschließend wurde in der Prozesssimulation eine inverse Bestimmung des Wärmeeintrags mit­hil­fe einer computergestützten Optimierung durch­ge­führt, um eine möglichst geringe Abweichung des simulierten und gemessenen Temperaturverlaufs zu erreichen.

Die Er­geb­nisse der vorgestellten Studien un­ter­schei­den sich ins­be­son­de­re aufgrund der hohen Abtragvolumina und somit der hohen Prozesskräfte und -temperaturen von den für das Schleifen typischen Oberflächenbearbeitungen.

Michael Bussas

Nagel Ma­schi­nen- und Werkzeugfabrik GmbH

Hüftoperationen gehören in Deutsch­land, auch aufgrund des demografischen Wandels, zu den häufigsten chirurgischen Eingriffen. In vie­len Fällen implantieren die Ärzte dabei künstliche Hüftgelenke, wel­che industriell gefertigt wer­den müs­sen. Dabei gibt es viele ver­schie­de­ne Bauarten und Baugruppenkomponenten: Pfannengehäuse, Pfanneneinsatz, Kugelkopf und Schaft. Funktional und tribologisch gesehen ist die Gleitpaarung der Hüftpfanne mit dem Oberschenkelkopf bzw. Kugelkopf be­son­ders relevant. Der Spalt zwischen dem Hüftkopf und dem Inneren der Pfanne (Clearence) darf nicht zu klein sein, weil es sonst zu ei­nem Kontakt am Pfannenrand mit erhöhtem Abrieb und zu ei­nem Drehmoment auf die Pfanne kommt, welches zur Lockerung führen kann. Die Komponenten müs­sen zudem möglichst absolut rund sein. Darüber hinaus sollte die Rauigkeit der Oberfläche nach der Einlaufphase so gering sein, dass ein Schmierfilm zwischen Kopf und Pfanne ent­steht, der den Verschleiß vermindert.  Die aufgrund der er­for­der­lichen Abriebfestigkeit sehr harten Werkstoffe (Beschichtung) als auch die be­son­de­ren Standards der Medizinindustrie ma­chen die Bearbeitung be­son­ders anspruchsvoll. Bereits bei der spanenden Bearbeitung muss aus diesem Grund die geschlichtete Oberfläche so erzeugt wer­den, dass nach dem Polieren mit ei­nem maximalen Materialabtrag von etwa 10-20 µm die finale Oberfläche und die definierte Kontur er­reicht wer­den. Um nun hochperformante funktionale Oberflächen produktiv herstellen zu kön­nen, setzt Nagel bei der Feinstbearbeitung (Superfinish) auf Di­gi­ta­li­sie­rung. Am Bei­spiel des Finishens von Kugelköpfen, wel­che im Bearbeitungsprozess durch orts- und zeitaufgelöste Signale überwacht und geregelt wer­den, konnte gezeigt wer­den, wie dadurch höchste Qua­li­tät und Per­for­mance er­reicht wer­den.

Dr. rer. nat. Hans Jürgen Schlindwein

Fa. Rhenus Lub GmbH & Co KG

Das Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide, und hier ins­be­son­de­re das Schleifen, ist in der modernen Welt der Bauteilherstellung ein wichtiges Bearbeitungsverfahren zur Erzeugung bester Bauteilqualitäten.

Durch die große Kontaktzone zwischen Werkstück und Werkzeug ent­steht beim Schleifen eine sehr hohe Prozesswärme, die es zu beherrschen gilt. Aus diesem Grund ist bei diesem Fertigungsverfahren der Ein­satz von Kühlschmierstoffen (KSS) notwendig.

Für einfache Schleifverfahren, wie z. B. Außenrund- oder Flachschleifen, sind wassermischbare KSS, als KSS-Lö­sung oder als KSS-Emulsion, im Ein­satz. Hier steht die Kühlwirkung im Vordergrund, die bedingt durch die phy­si­ka­lischen Ei­gen­schaf­ten des Wassers bestens er­reicht wird.

Um im Vorhinein die Entstehung von Prozesswärme zu vermindern, kann die Reibung von Werkzeug und Werkstück minimiert wer­den. Dazu kann ein entsprechend additivierter KSS eingesetzt wer­den

Für schwierige Schleifverfahren, wie z. B. Verzahnungsschleifen oder Wälzschleifen, wer­den zur Reduktion der Reibung nichtwassermischbare KSS (Schleiföle) eingesetzt. Mineralöl und verwandte Esteröle haben aber eine deutlich geringere Kühlwirkung. Eine Überschmierung ist beim Schleiföleinsatz unbedingt zu vermeiden, da es zu geringerem Abtrag kom­men und dadurch die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt wer­den kann. Hier gilt es, den besten Kompromiss zwischen Schmierwirkung und der Kühlwirkung für den jeweiligen Anwendungsfall zu finden.

Kühlung und Schmierung sind aber nicht die einzigen Funktionalitäten eines KSS. Zu wei­te­ren wichtigen Ei­gen­schaf­ten gehören der Abtransport der Späne und beim Schleifen des Feinstabriebs. Das setzt eine gute Filtrierbarkeit der gebrauchten Flüssigkeit voraus, damit keine Partikel die Schleifbearbeitung beeinträchtigen. Zusätzlich wer­den die Teile und die Werkzeugmaschine vor Korrosion geschützt.

Kühlschmierstoffe sind ein notwendiges Werkzeug für die Schleifbearbeitung. Trockenzerspanung oder Minimal­mengen­schmierung (MMS) sind kaum geeignet, die Prozesssicherheit zu gewährleisten.

Die Reduktion und das effiziente Abführen der Prozesswärme sind die wichtigsten Aufgaben eines Schleif-KSS.

Dieser Vor­trag wird aufzeigen, was durch den Ein­satz innovativer Kühlschmierstoffe bei der Schleifbearbeitung mög­lich wird.

Dr.-Ing. Timo Bathe

[Tool]Prep UG, Institut für Spanende Fertigung, Technische Uni­ver­si­tät Dort­mund

Zur Leistungssteigerung von Zerspanungswerkzeugen ist die Werkzeugpräparation im All­ge­mei­nen ein etabliertes Mittel. Als Be­stand­teil der Werkzeugpräparation ist ins­be­son­de­re die Schneidkantenpräparation hervorzuheben. Meist ist für den Ein­satz der Schneidkantenpräparation eine zusätzliche zweckgebundene Maschine er­for­der­lich. Durch den entwickelten [Tool]Prep-Prozess kann jedoch auf zusätzliche Ma­schi­nen verzichtet wer­den und der Präparationsprozess effizient in kurzer Zeit nach dem Werkzeugschleifen auf der gleichen Maschine erfolgen. Aufgrund der kurzen Prozesszeiten und der hohen Reproduzierbarkeit kann das Ver­fah­ren für eine Vielzahl von Werkzeugtypen und -durchmessern ver­wen­det wer­den. Zusätzlich besteht durch das neue Kon­zept die Mög­lich­keit, einen au­to­ma­tischen Aus­tausch der Wechselelemente zu er­mög­li­chen. Auch für den Ein­satz auf Ma­schi­nen ohne Schleifscheibenwechselsystem oder einer hohen Variantenvielfalt bestehen Mög­lich­keiten und Lö­sun­gen, die eine sichere und kosteneffiziente Präparation er­mög­li­chen. Bedingt durch die Anpassung des Präparationsmaterials an den jeweiligen Werkzeugdurchmesser ist sichergestellt, dass eine gleichbleibende Präparation für bis zu 50 Werkzeuge je Wechselelement mög­lich ist.

Im Rah­men des Vortrages wird das [Tool]Prep-Kon­zept vor­ge­stellt und aufgezeigt, wel­che Mög­lich­keiten der Schneidkantenpräparation durch [Tool]Prep bestehen und wel­che Potentiale hierdurch zur Optimierung und Verkürzung von be­ste­henden Prozessketten mög­lich sind. Neben der Schneidkantenpräparation an geschliffenen Neuwerkzeugen wird eben­falls gezeigt, dass es durch die Anpassung der Prozessparameter mög­lich ist, eine Präparation von teilbeschichteten Werkzeugen durch­zu­führen.

Bülent Tasdelen

Kistler Group

The session is intended to introduce machining excellence principles and to give a description of the steps in­clu­ding sensor-con­trolled machines and processes exemplified in grinding. In order to achieve machining excellence in manufacturing, a step-by-step approach must be executed starting with the machine/manufacturing equipment accuracy. The fundamental base of the process optimization should start with measurement, understanding and optimization of the machines’ mechanical and electrical construction. In order to do that, machine accuracy measurement standards must be adopted to specific operations and being used continuously.

In the second step, the right process settings are to be explored and used in­clu­ding tools, grinding wheels, cutting conditions, work holding systems, coolants....

In the last and third step, machine and process condition, especially machine tool deflection, must be evaluated in the right way with right sensor technologies. The sensor system must be reliable and robust, should not interfere with manufacturing execution and should be easy to control and calibrate. With these signals, not only monitoring systems but also control loops can be developed in order to react machine and process abnormalities.

When these steps are done properly, only then machining excellence can be achieved. 

Specifically, in grinding as in all other tool contact machining operations, deflection monitoring and control is the key solution to get consistent and high quality products. The deflection of the grinding machine loop (stiffness) determines a big part of the time constant. When the deflection can be monitored, certain grinding steps such as in and out feedings can be optimized. One of the most accurate ways of measuring deflection is the force measurement which will be explained.

Dr.-Ing. Werner Heuer

Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Schaeffler als weltweit führender Automobil- und Industriezulieferer hat seine Technologieführerschaft u. a. einer starken Produktionstechnologie zu verdanken. Für den Erfolg unserer Produkte, wie Wälzlager, Motorenelemente und Linearführungen, spielte die Schleiftechnologie eine Schlüsselrolle. Bedingt durch den technologischen Wandel ent­ste­hen zu­künf­tig neue Produkte im Bereich der e-Mo­bi­li­tät, Di­gi­ta­li­sie­rung und Industrieautomatisierung, für die neue Produktionstechnologien in den Fokus rücken. Die „klassischen“ Technologien, wie Drehen, Fräsen und Schleifen treten demgegenüber in den Hintergrund. Ist die Schleiftechnologie damit überflüssig geworden?

In diesem Beitrag soll die Fra­ge beleuchtet wer­den, wie sich Schaeffler auf den technologischen Wandel vorbereitet und wie sich vor diesem Hintergrund die Aufgaben der Schleiftechnologie und die An­for­de­run­gen an Produktionsingenieure wandeln. Es wird an Beispielen gezeigt, wie sich, auch durch Zu­sam­men­arbeit mit Hoch­schu­len und externen Partnern, fundiertes Prozess-Know-How mit den neuen Mög­lich­keiten der Di­gi­ta­li­sie­rung oder neuen Mög­lich­keiten der additiven Fertigung verbinden lässt. Es wird auch aufgezeigt, wie sich in diesem Umfeld die An­for­de­run­gen an die Qualifi­zierung von Produktionsingenieuren wandeln.

Für die wirtschaftliche Um­set­zung von Technologieentwicklungen sind ein ent­sprech­en­der Reifegrad und die Umsetzbarkeit im Produktionsumfeld essenziell. Durch die Ent­wick­lung digitaler Produkte auf Basis be­ste­henden Prozess-Know-Hows er­ar­bei­ten wir auch in der Schleiftechnologie zukunfts­weisende Lö­sun­gen, die uns er­mög­li­chen, unser Produktionssystem und damit unsere Wettbewerbsfähigkeit in ei­nem dy­na­misch­en Umfeld aus­zu­bau­en.

Dr.-Ing. Markus Feldhoff

Alfred H. Schütte GmbH & Co. KG

Beim Werkzeugschleifen steigt der Anteil geringer Losgrößen bis hin zur Einzelteilfertigung. Gleichzeitig steigen auch die An­for­de­run­gen an die Form- und Maßgenauigkeit und die resultierenden Oberflächengüten. Häufig gilt es, beim Schleifen Konturtoleranzen im unteren Mikrometerbereich einzuhalten. Hierfür ist es notwendig, das Kollektiv der ergebnisbeeinflussenden Größen vollständig zu analysieren, um deren Einflüsse be­wer­ten zu kön­nen.

Jede Abweichung vom idealen kinematischen Maschinenmodell sowie schleifscheibenseitige Maßdifferenzen müs­sen kompensiert wer­den kön­nen, damit der Trennpunkt des Zerspanprozesses an der erwarteten Position liegt und die werkstückseitigen Toleranzen ein­ge­hal­ten wer­den kön­nen. Neben den kinematischen Fehlern ist die dynamische Betrachtung des Systems wich­tig, um schleifscheiben- wie maschinenseitige statische oder kinetische Abweichungen be­wer­ten zu kön­nen. Um den Einrichtaufwand für das erste Gutteil mi­ni­mie­ren zu kön­nen, sind diese Abweichungen idealerweise im Vorhinein zumindest bekannt. Je höher die Losgröße, desto eher wird ein Einrichtaufwand durch eine iterative Korrektur des Schleifergebnisses geduldet. Vor allem im Falle einer Einzelteilfertigung muss dieser Einrichtaufwand jedoch auf ein Minimum reduziert wer­den.

Im Beitrag wer­den die geometrisch-kinematischen und thermischen Abweichungen des Werkzeugschleifprozesses dargestellt und aufgezeigt, wie diesen in der Praxis begegnet wer­den kann. Zudem wird auch dargelegt, wie die Wahl der grundsätzlichen Maschinenkinematik die Werkstückqualität be­ein­flus­sen kann.

Um Umspannfehler zu vermeiden, kann es zweckdienlich sein, die konturbildenden Schleifscheiben auf der Maschine, d. h. dem Spindelsystem der Schleifmaschine abzurichten. Je nach Schleifscheibenbindungsart, Metall, Kunstharz oder Keramik sind hier grund­sätz­lich unterschiedliche Abrichtverfahren notwendig. Eine Alternative kann sein, die Schleifscheiben vor dem Schleifen des eigentlichen Werkstückes über ein Testwerkstück zu kalibrieren.

Nur unter optimalen Vo­raus­set­zun­gen ist es mög­lich, bei­spiels­weise bei Evolventenverzahnungen Lehrzahnräder mit einer Verzahnungsqualität 1 (nach DIN 3962) zu schleifen. Abweichungen zwischen der Simulation als Programmierergebnis und dem realen Prozess bzw. dem Schleifergebnis zu mi­ni­mie­ren, reduziert zudem die Einrichtzeit bis zum Gutteil und sorgt für eine einfachere Bedienbarkeit und höhere Zuverlässigkeit der Schleifmaschine als Produktionseinheit.

Monika Kipp

Institut für Spanende Fertigung, Technische Uni­ver­si­tät Dort­mund

Im Rah­men der Feinstbearbeitung von Funktionsflächen kom­men ver­schie­de­ne Ver­fah­ren und Werkzeugkonzepte zum Ein­satz. Ein Werkzeugkonzept, das mit Prozessen basierend auf gebundenem Abrasivkorn vergleichbar ist, stellen diamantbelegte Schaumstoffe dar. Wesentliche Merkmale dieser Werkzeuge bestehen vor allem in einer hohen elastischen Verformungsfähigkeit sowie ei­nem großen Porenvolumen. Aufgrund der stark ausgeprägten Nachgiebigkeit der Feinstbearbeitungswerkzeuge ist ein hohes Anwendungspotential in der Nachbearbeitung filigraner Strukturen und Formelemente zu sehen. Zum zielgerichteten Ein­satz der Werkzeuge ist die grund­le­gen­de Analyse und damit einhergehend das Ver­ständ­nis des Prozess- und Verformungsverhaltens in Ab­hän­gig­keit von den Schaumstoffeigenschaften, der Diamantkörnung und den Prozessrandbedingungen von besonderer Relevanz. Daher fokussieren die Forschungs­arbeiten Grund­lagen­unter­suchungen zum Ein­satz diamantbelegter Schaumstoffe in der Oberflächenfeinstbearbeitung.

Johannes Müller

L.M. Van Moppes & Sons SA

Im Rah­men des Vortrages wer­den aktuelle An­wen­dungen in der Industrie von ver­schie­de­nen durch die L.M. Van Moppes & Sons SA herstellbaren Diamantpulvern auf Mikronbasis vor­ge­stellt. Die spezielle Herstellungstechnik von Van Moppes er­mög­licht es, eine definierte Kornform für Diamant-und CBN-Körner anzubieten. Diese definierte Kornform trägt die Bezeichnung Van Moppes Angularity (VMA) und wird bereits in vie­len An­wen­dungen eingesetzt. Um das Ver­ständ­nis über die Einsatzmöglichkeiten und Un­ter­schie­de verschiedener Klassifikationen aufzuzeigen, wird weiterhin ein Unterschied der Mesh und Mikronklassifizierungen dargestellt und diskutiert.

Eine große Her­aus­for­de­rung besteht in der qualitativ hochwertigen Herstellung von Mikron Diamantpulvern. Aus diesem Grund wird in dem Vor­trag auch die Pro­duk­tion von Mikron Diamantkörnungen sowie der dafür er­for­der­lichen Peripherie und Synthesemethoden vor­ge­stellt. Hierbei stehen ins­be­son­de­re die er­for­der­lichen Messsysteme und die ver­schie­de­nen Diamantsynthesen im Vordergrund, die den Vor­trag abrunden.

Dr.-Ing. Dirk Friedrich

Grindaix GmbH

Mithilfe dieser inno­va­ti­ven Düsentechnik ist der Kunde in der Lage, eine wesentlich höhere Prozess-Pro­duk­ti­vi­tät (geringere Taktzeiten, höhere Zustellungen) als mit her­kömm­li­chen Kühlschmierstoff-Düsen zu erzielen.

Darüber hinaus gelingt es, mit­hil­fe dieser neuen Düsentechnik die Standzeit des Schleifwerkzeuges, gerade beim Planschulter-, Werkzeug-, Flachprofil-, Kurbelwellen-, Nockenwellen- und Verzahnungsprofilschleifen deutlich zu erhöhen. Der Return on Investment nach Anschaffung der kundenspezifisch angepassten Kühlschmierstoffdüse GRX-X wird innerhalb eines Jahres er­reicht.

Die Düsen sind aus verschleißfestem Edelstahl (konventionell hergestellt) oder aus Titanlegierungen im 3D-Druckverfahren herstellbar. Alle Grindaix-Düsen sind für den Betrieb mit Ölen und auch wasserbasierten Kühlschmierstoffen geeignet (Emulsionen). Auf unseren modernsten Grindaix-Prüfständen wer­den die düsencharakteristischen Verbrauchskennlinien je Düsenfunktionskammer erstellt und dem Kunden zur Ver­wen­dung innerhalb einer prozessadaptiven Regelung der Kühlschmierstoff-Zuführbedingungen zur Ver­fü­gung gestellt. Die neu­ar­ti­ge Düse kom­bi­niert in ei­nem Bauteil vier ver­schie­de­ne Düsenfunktionen gleichzeitig und zeitparallel. In ei­nem ersten Schritt leitet die Düse das mit der Schleifscheibe rotierende Luftpolster über einen gezielten Flüssigkeitsstrahl fachgerecht ab. Der Flüssigkeitsstrahl kompensiert bei seiner Windableitung einen verschleißbedingten Radiusverlust von bis zu 6 mm prozesssicher. Eine zweite Düsenstufe reinigt die Schleifscheibentopografie von prozessbedingten Zusetzungen. In ei­nem dritten Schritt wer­den die nun freien Bindungsporen gezielt mit Kühlschmierstoff getränkt. Beim letzten Funktionsschritt wird die Kontaktzone zwischen Bauteil und Schleifscheibe zusätzlich über eine Kühldüse mit Kühlschmierstoff versorgt.

Schleifmaschinenhersteller kön­nen mit­hil­fe dieser Düsentechnik zur Reduktion der Variantenvielfalt in der Maschine eine einzige standardisierte Düsenkomponente anstelle der bisweilen sehr un­ter­schied­lich ausgelegten vielfachen Düsen je Schleifspindel nut­zen. Dieses System lässt sich standardisiert und modular so aufbauen, dass es auf jede An­wen­dung hin einfach angepasst wer­den kann, ohne stets komplett neue Düsen bestellen zu müs­sen. Es reduziert Fehlermöglichkeiten in Bezug auf Düsenposition, Einstellung des Sprühwinkels etc.

Die Düse wird im besten Falle für alle vier Funktionen, auch dem Reinigen der Schleifscheibe, über nur eine einfache und kostengünstige Kreiselpumpe (<25bar) versorgt. Die Drücke je Kammer der Düse lassen sich entweder über Ventile oder na­tür­lich über frequenzgeregelte Pumpen steuern und dabei prozessadaptiv, bspw. über das Wirkleistungssignal der Schleifspindel, regeln. Die Düse wird konstruktiv an die anwendungsspezifische Schleifgeometrie angepasst. Alle Drücke in den Düsenkammern kön­nen auf Wunsch separat abgegriffen wer­den. Die Aufzeichnung der Kühlschmierstoffversorgungsdaten, bei­spiels­weise über ein Coolant Monitoring System, oder die Maschinensteuerung dienen der anwendungstechnischen Reproduzierbarkeit er­folg­rei­cher Prozesseinstellungen. Diese Düsentechnik erlaubt es dem schleiftechnischen Anwender, eine wesentlich wirtschaftlichere Prozessführung un­mit­tel­bar nach er­folg­rei­cher Installation zu erzielen.

Dominik Dapprich; Dr. Se­bas­ti­an Send; Carlo Scheer

Stresstech GmbH

Mechanische, thermische oder che­mi­sche Bearbeitungen eines metallischen Werkstoffs führen zu makroskopischen Eigenspannungen innerhalb des Materials in Ab­hän­gig­keit von dessen elastischen Ei­gen­schaf­ten. Die Leis­tungs­fähig­keit und die Lebensdauer eines Bauteils im späteren Betrieb lassen sich durch kontrolliertes Einbringen von Druckeigenspannungen in der funktionsrelevanten Randzone des Werkstücks erhöhen. Hierzu ist die genaue Kenntnis des im Material vorliegenden Eigenspannungstiefenprofils von großer Be­deu­tung, welches zur Fertigungs- und Qualitätskontrolle überwacht wer­den muss. Angepasste Fertigungsverfahren mit optimierten Bearbeitungsparametern sorgen für einen wirtschaftlichen Schleifprozess bei Sicherstellung der geforderten Qua­li­tät.

Ein etabliertes Messverfahren für die zerstörungsfreie Ermittlung von Eigenspannungen in kristallinen Ma­te­ri­alien ist die Röntgendiffraktion. Dabei wird gemäß der eu­ro­pä­isch­en Norm DIN EN 15305 die Dehnung des Kristallgitters nach der sin2ψ-Methode richtungsaufgelöst detektiert und daraus mit­hil­fe der röntgenelastischen Konstanten des Werkstoffs der Eigenspannungszustand berechnet. Infolge der geringen Eindringtiefe von Röntgenstrahlung in metallische Werkstoffe im Mikrometerbereich ist die un­mit­tel­bar ex­pe­ri­men­tell zugängliche Information jedoch auf oberflächennahe Schichten begrenzt. Aufgrund dessen wer­den Eigenspannungstiefenprofile in gewöhnlichen ferritischen Ma­te­ri­alien bis hin zu einigen 100 μm durch sukzessiven elektrolytischen Materialabtrag generiert, um den Effekt des Bearbeitungsprozesses vollständig zu erfassen.

Dieser Beitrag befasst sich mit der schnellen röntgenografischen Eigenspannungsanalyse in Hartmetallen anhand des Systems WC-Co im Hinblick auf unterschiedliche mechanische Behandlungen (Schleifen, Strahlen) und deren Einfluss auf die Eigenspannungen sowie die Kristallinität des Materials. Die Betrachtungen beschränken sich zu­nächst auf den oberflächennahen Bereich, wobei Eigenspannungstiefenprofile bis hin zu einer Tiefe von 2 μm durch Variation der eingestrahlten Röntgenenergie auf­ge­nom­men wurden. Die Messung erfolgte mittels zweidimensionaler Halbleiterdetektoren mit hoher Sensitivität und Winkelauflösung, wodurch Messzeiten im Minutenbereich auch bei kleinen untersuchten Flächen mög­lich sind.

Christoph Müller

Dr. Kaiser Diamantwerkzeuge GmbH & Co KG

Der Diamant, der Unbezwingbare, steckt seit 1977 in unserem Namen und in seinen verschiedensten Formen auch in unseren Produkten.

Die Präsentation führt uns vom Beginn vor 1,5 Milliarden Jahren aus 150 km Tiefe über „The Big Hole“ in die 1870er Jahre und schließlich in die Labore der Gegenwart! Hier ent­stan­den „synthetische Superschleifmittel“: unter diesen Begriff fallen alle künstlich hergestellten Schleifmittel, die auf Diamant oder CBN (Cubic Boron Nitride) basieren.

Welche Korntypen gibt es? Schleifkorn, Bindung und Poren: CBN in keramischer Bindung hat in den letzten Jahren das Schleifen noch leistungsfähiger ge­macht. Was zeichnet diese Schleifscheiben aus? Das Abrichtwerkzeug ist dadurch be­son­ders gefordert und muss gezielt an den Prozess angepasst wer­den.

Wie wer­den moderne Abrichtwerkzeuge für diese An­wen­dungen ausgelegt? Wie kön­nen zusätzlich Prozessparameter optimiert wer­den, um die Präzision, Stabilität und Wiederholbarkeit im Abrichtprozess maß­geb­lich zu verbessern?

Ob Diamant oder CBN: DR. KAISER hat als Systemanbieter für alle Aufgaben das richtige Werkzeug und – wenn nötig – auch das ent­spre­chende Abrichtsystem.

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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.

Interaktive Karte

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.

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