Neues Herstellungsverfahren für hochproduktive Werkzeuge

Der Trend zur Miniaturisierung von Getriebebauteilen bei gleichzeitig höheren Ansprüchen an die Präzision nimmt rasant an Fahrt auf. Die ständig steigenden Anforderungen an komplexe Bearbeitungsprozesse zwingen Anwender und Hersteller von Schleifwerkzeugen zur Entwicklung neuer Werkzeugkonzepte.

Das Schleifen stellt einen wichtigen Bearbeitungsprozess in der industriellen Fertigung dar. Viele Maschinenteile wie Kugellager, Einspritzventile oder Nockenwellen werden mit Hilfe der Schleifbearbeitung hergestellt. Sie steht am Ende einer Bearbeitungskette und entscheidet somit über Erfolg oder Misserfolg der vorausgegangenen Wertschöpfungskette. Da in der Massenfertigung mehr und mehr kostspielige Schleifscheiben für die Bearbeitung von hochwertigen Bauteilen eingesetzt werden, besteht ein begründetes wirtschaftliches und technologisches Interesse, die heutige unzureichende Prozesskette zu verbessern. Ein wesentliches Problem beim Schleifen entsteht vor allem durch das extreme Beanspruchungsprofil des Werkstückes und der Schleifscheibe durch den Schleifprozess, der somit nicht das vorhandene Potenzial nutzen kann. Um Beschädigungen am Werkstück oder Prozessstörungen zu vermeiden, strebt das von der Stiftung für Industrieforschung geförderte Projekt an, einen Hochleistungsschleifprozess zu entwickeln, der für hochbeanspruchte Getriebebauteile, wie beispielsweise Zahnräder, eingesetzt werden kann. Fachlicher Träger ist das Institut für Spanende Fertigung an der Technischen Universität Dortmund. Unter Federführung von Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann, Leiter des Instituts, stellte eine Forschungsgruppe von Maschinenbauern werkstoffwissenschaftliche Analysen an. Für die Erfüllung seiner Forschungsaufgaben ist das Institut mit einer modernen Infrastruktur ausgestattet, mit der spanende Bearbeitungsprozesse auf höchstem Niveau durchgeführt werden.

Das am Institut für Spanende Fertigung entwickelte Innenrund-Schälschleifen eignet sich sowohl in der Kleinserien- als auch in der Massenfertigung. Aufgrund reduzierter Zykluszeiten, Schleifmittelkosten und Umrüstzeiten sowie deren Auswirkung auf die Stückkosten sind erhebliche Produktivitätsgewinne zu erzielen. Körperschallsensoren werden zur Kontrolle des Schleifprozesses eingesetzt, um ein automatisches Abschalten der Produktionsanlage im Versagensfall der Schleifscheibe zu garantieren.

Von der Entwicklung der neuen Technologie profitieren vor allem Klein- und mittelständische Unternehmen. Die gesammelten Erkenntnisse eröffnen den Forschern nicht nur neue Sichtweisen, sondern stellen sie auch vor bisher ungelöste Herausforderungen, die wiederum Inhalt nachfolgender Forschungsprojekte sein können.

Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann,

Institut für Spanende Fertigung der TU Dortmund

»Mit der von uns entwickelten Methode wird eine erhebliche Leistungssteigerung beim Innenrund-Schälschleifen erzielt. Die hohe Zerspanfähigkeit, hohe Schnittgeschwindigkeiten sowie die Kostengünstigkeit dieser Schleifscheiben ermöglichen bei ausbleibenden Reibungsvorgängen einen wirtschaftlichen Bearbeitungsprozess.«

Die Aufgabe: Stiftung Industrieforschung

Das Forschungsprojekt basiert auf einer Zusammenarbeit der TU Dortmund mit fünf Projektpartnern aus der Industrie. In dem von der Stiftung Industrieforschung initiierten Forschungsprojekt soll das Verfahren bis zur industriellen Marktreife entwickelt werden. Nur durch die Vernetzung des Projektkonsortiums konnte die Entwicklung erfolgsversprechend geleistet und die industrielle Relevanz der Entwicklungsergebnisse gewährleistet werden.