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AutoEdge

Automatisierung des Strahlspanprozesses zur Präparation von Werkzeugschneidkanten

Problemstellung

Durch eine Optimierung von Einzelprozessen bei der Herstellung von Zerspanwerkzeugen kann deren Leis­tungs­fähig­keit gesteigert und somit die wirtschaftliche Position der Werkzeughersteller gestärkt wer­den. Hierbei gewinnen der Ein­satz von Präparationsverfahren zur Behandlung von VHM-Werkzeugen (Vollhartmetallwerkzeugen) vor der Beschichtung, bei der Werkzeugherstellung und ins­be­son­de­re die gezielte Anpassung der Schneidkantengestalt auf die vorliegende Bearbeitungsaufgabe zunehmend an Be­deu­tung. Die Vorteile dabei sind, dass eine Erhöhung der Kantenstabilität zu einer deutlich verbesserten Verschleißbeständigkeit der Schneidkanten führt. Außerdem kann die Güte der Beschichtung durch die Einbringung von Druckeigenspannungen und die Glättung der Schichtoberfläche ver­bessert wer­den.

Die bereits industriell angewandte Präparation unbeschichteter Werkzeuge geringer Komplexität erfolgt, aufgrund der mangelnden Flexibilität der bisher industriell verfügbaren Präparationsprozesse, jedoch größtenteils mit standardisierten Schneidkantenverrundungen und ohne gezielte Anpassung an das Werkzeug und an den Einsatzfall. Um das tech­no­lo­gi­sche und ökonomische Potenzial der Präparation von Zerspanwerkzeugen nut­zen zu kön­nen, muss gewährleistet sein, dass eine wirtschaftliche Anwendung der Präparationsverfahren auf Basis einer effizienten Prozessgestaltung entlang der gesamten Herstellungskette mög­lich ist. Anlagen zur gezielten lokalen Präparation von Werkzeugen sind jedoch bisher nur an wenigen For­schungs­ein­richtungen vorhanden. Ihre Programmierung und ins­be­son­de­re die Generierung der notwendigen Bewegungsbahnen der Handhabungseinrichtungen sind derzeit noch sehr aufwändig und wer­den deshalb in der Regel manuell durch­ge­führt. Aus diesem Grund sind diese Anlagen für einen in­dus­tri­el­len Ein­satz nur bedingt geeignet. Der Trend zu immer kleiner werdenden Losgrößen, bei steigender Variantenvielfalt, bis hin zu speziell für einen Anwendungsfall angefertigten Zerspanwerkzeugen, stellt dabei große An­for­der­ungen an die Anlagentechnik und ins­be­son­de­re auch an deren Programmierung. Eine flexible und wandelbare Nutzung von Produktionsanlagen und ins­be­son­de­re deren schnelle und effiziente Umrüstbarkeit sind aber entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Prozesses der gezielten Präparation von Zerspanwerkzeugen.

© IPS​/​TU Dort­mund
© IPS​/​TU Dort­mund

Zielsetzung

Das Ziel dieses Projektes ist die Etablierung einer gezielten Schneidkantenpräparation an Zerspanwerkzeugen durch das robotergestützte Nassstrahlspanverfahren mit Abrasivmedium unter Verwendung eines au­to­ma­ti­sier­ten Ansatzes zur Bahngenerierung. Hierdurch soll die flexible zerspanprozessspezifische Abstimmung der Schneidkantengestalt komplexer Zerspanwerkzeuge auf den Zerspanprozess und die In­te­gra­ti­on dieses Präparationsprozesses in die in­dus­tri­el­le Fertigungskette ermöglicht wer­den.

Vorgehensweise

Um dieses Ziel zu erreichen, wird im Rah­men des Projektes folgende Vorgehensweise verfolgt: Auf der einen Seite soll eine Prozessdatenbasis erzeugt wer­den, die eine werkzeugspezifisch gezielte Präparation von Zerspanwerkzeugen ermöglicht. Das Anwendungsspektrum umfasst eine Auswahl typischer Zerspanwerkzeuge, darunter Bohrer, soll aber auch auf wei­tere Werkzeugtypen wie Fräs- und Gewindewerkzeuge ausgelegt wer­den kön­nen. Hierdurch soll gewährleistet sein eine funktionsorientierte Mikrogestaltung aller Zerspanwerkzeugtypen mit geometrisch bestimmter Schneide zu realisieren. Auf der anderen Seite muss der Prozess des Nassstrahlspanens bei der Herstellung von Zerspanwerkzeugen wirtschaftlich einsetzbar sein. Deshalb ist es eine wei­tere Hauptaufgabe des Projektes, eine dazu geeignete Anlagenkonfiguration in­klu­si­ve einer Methodik zur CAD-Daten-basierten Anlagenprogrammierung, unter Verwendung einer au­to­ma­ti­sier­ten Bahngenerierung auf Grundlage ermittelter Prozesseinflussgrößen, zu entwickeln.

Forschungs- und Entwicklungspartner

ISF, TU Dort­mund

carat robotic innovation GmbH

Förderhinweis

Das ZIM-Vorhaben AutoEdge wird über die AiF im Rah­men des Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirtschaft (BMWi) und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deut­schen Bundestages ge­för­dert.

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Anfahrt & Lageplan

Der Campus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Campus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Campus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Campus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duisburg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, außerdem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

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 aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

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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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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