„Die Nachfrage der Automobilindustrie nach Technologieinnovationen treibt die Forschung und Entwicklung beständig an.“ Diese Feststellung traf Prof. Dr. Berend Denkena, Leiter des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover, zur Eröffnung der 2. Tagung „Prozesskette im Automobilbau“ (PiA). Im Fokus der Veranstaltung, die am 3. und 4. Juli in Bielefeld stattfand, standen Forschungsprojekte, die im Rahmen der Bekanntmachung „Hochleistungsfertigungsverfahren für Produkte von morgen“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert werden. Für zwei Projekte – HLProKet und IPROM – bildete die Veranstaltung den Rahmen für den Projektabschluss.
Effizienz durch Prozessintegration und -regelung
Am Beispiel der Fertigung von Komponenten eines Gleichlaufgelenks haben die HLProKet-Projektpartner einen integrierten Ansatz entwickelt, der sich durch den Einsatz neuer Werkzeuge und Prozesse, wie das Drehwalzen, das HPC-Fräsen und das Induktivhärten, auszeichnet. Dadurch reduziert sich die Anzahl der Prozessschritte erheblich; statt der bisher üblichen zwölf sind nur noch fünf Prozessschritte erforderlich.
Eine ganzheitliche Prozesskettenregelung wertet eine Vielzahl von Fertigungsdaten aus. Indem dabei die Werkzeugmaschinensteuerung angepasst und definierte Eigenspannungen eingebracht werden, ist ein Ausgleich fertigungsbedingter Form- und Maßänderungen möglich. Die neue HLProKet-Prozesskette kann mit geringem Energiebedarf, minimalem Platzbedarf und kurzen Produktionszeiten punkten. Zudem leistet HLProKet mit dem neuen Regelungsansatz auf der Basis einer umfassenden Datenerfassung, -auswertung und -visualisierung einen wichtigen Beitrag zur autonomen Serienfertigung im Sinne von Industrie 4.0.
IPROM: Massivteile aus Leichtbaustahl fertigen
Aluminiumlegierte Ultra-High-Carbon-Stähle kombinieren gute mechanische Eigenschaften mit einer geringen Dichte. Daher sind sie besonders gut für den Einsatz in bewegten Motorelementen geeignet. Das Forschungsprojekt IPROM hat die Grundlagen für umformende und trennende Hochleistungsfertigungsverfahren zur Bearbeitung aluminiumlegierter Leichtbaustähle gelegt.
Dazu zählen eine umfassende werkstoffwissenschaftliche Charakterisierung eines im industriellen Maßstab hergestellten Leichtbaustahls, die Entwicklung von Werkzeugen und Prozessen für das Gesenkschmieden und das Vollvorwärtsfließpressen sowie die Entwicklung angepasster Werkzeuggeometrien, innovativer Schneidstoffe und optimierter Kühlstrategien für die zerspanenden Prozesse.
Die Ergebnisse zur Zerspanung wurden erfolgreich auf die prototypische Fertigung eines Pleuels und eines Kolbenbolzens übertragen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Wärmebehandlung eine zentrale Rolle für die Bauteileigenschaften und die Zerspanbarkeit spielt.
Vom Ultraschalleinsatz bis zur Bearbeitung von Titanaluminid
Vier weitere Projekte stellten auf der PiA-Tagung ihre Zwischenergebnisse vor. Bei Ultraspan steht die schwingungsunterstützte Zerspanung von Faserverbundwerkstoffen im Mittelpunkt. Dazu arbeiten die Projektpartner an der Entwicklung von beschichteten Keramikfräsern und neuartigen Aktoren. Mit Ultra-Caulk steht ein innovatives Verfahren zum ultraschallgestützten Verstemmen zur Verfügung. Der Ultraschalleinsatz führt zu einer Reduktion der Prozesskräfte um bis zu 80 Prozent. In E-Turbo haben die Projektpartner verschiedene Verfahren zur Bearbeitung von Titanaluminid entwickelt. Dazu zählen das Feingießen und die additive Fertigung zur Herstellung komplexer Bauteilgeometrien sowie die abtragenden Fertigungsverfahren elektrochemische und funkenerosive Abtragen zur effizienten Endbearbeitung. Das neue GeWinDe-Verfahren – Gewinde-Wirbeln durch sychrones Drehen– wird bereits in der Fertigung von Knochenschrauben eingesetzt und kann mit einer im Vergleich zum konventionellen Wirbeln um ein Drittel kürzeren Prozesszeit punkten.
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Über Benchwerk:
Die Informationsplattform informiert über die Forschungsprojekte, die im Rahmen der Bekanntmachung „Hochleistungsfertigungsverfahren für Produkte von morgen“ im Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut werden. In den 14 Verbundprojekten arbeiten 84 Unternehmen und 17 Forschungseinrichtungen zusammen. Die Projekte sind am 1. August 2014 gestartet und laufen über 3 bis 3,5 Jahre. Das Benchwerk verfolgt das Ziel, Interesse für die vielfältigen Forschungsarbeiten zu wecken und einen leichten Zugang zu Informationen und Ansprechpartnern aus den Projekten zu ermöglichen. Auf diese Weise trägt die Plattform dazu bei, den Weg von der Forschung in die industrielle Anwendung zu bereiten.
