Hochleistungszerspanung

Die Abteilung »Hochleistungszerspanung« entwickelt Technologien und anwendungsnahe Lösungen für unterschiedlichste Zerspanungsaufgaben – vor allem für das simultane Mehrachsfräsen und das Drehen geometrisch anspruchsvoller Bauteile aus Superlegierungen, hochharten Stählen, Leichtbau- und Verbundmaterialien oder Sonderwerkstoffen.

Typische Anwendungsfelder sind Komponenten des Turbomaschinen-, Flugzeug- und Werkzeugbaus sowie der Medizintechnik.

Umfassendes Technologiewissen, ausgeprägte Systemkompetenz und unser hochmoderner Maschinenpark bilden die Voraussetzung, um Forschungs- und Entwicklungsprojekte ganzheitlich und zielgerichtet zu bearbeiten – von den Grundlagen der Zerspanung über die Entwicklung und Optimierung der Prozesse bis hin zur Prototypenfertigung.

Unsere Forschungs- und Beratungsfelder

• Zerspanungsgrundlagen und -Modellierung
• Zerspanungsanalyse und Bewertung
• Zerspanprozess-Planung und Optimierung
• CAM-Planung und NC-Optimierung
• Beratung und Prototypenfertigung

Um anspruchsvolle Werkstoffe mit zerspanenden Verfahren effizient zu bearbeiten und daraus Produkte zu fertigen, ist es essentiell, die dahinterstehenden physikalischen Grundlagen zu verstehen und bewerten zu können. In seiner Abteilung »Hochleistungszerspanung« verfügt das Fraunhofer IPT über entsprechende Modellierungstools, unterschiedliche Spezialprüfstände und leistungsfähiges Messequipment, mit dem sich Zerspanprozesse tiefgreifend analysieren lassen. Mit unserem einzigartigen  Zerspanungsprüfstand können wir beliebige Werkstoffe mit beliebigen Werkzeugen in einem orthogonalen Schnitt zerspanen. Mittels Hochgeschwindigkeitskameras, Thermografiekameras, Kraftmessplattformen, Temperatursensoren erhalten wir einzigartige Einsichten in den Zerspanprozess. So gelingt es uns, die Grundlagen der Prozesse zu verstehen, um diese systematisch zu entwickeln und optimal auszulegen.

Unser Leistungsangebot

• Charakterisierung von Werkzeugen und Beschichtungen auf einem Spezialprüfstand
• Charakterisierung neuartiger Werkstoffe auf einem Spezialprüfstand
• FE-Modellierung von Zerspanprozessen hinsichtlich Kraft, Temperatur, Spanbildung etc.
• Dynamische Modellierung von Zerspanprozessen hinsichtlich des Schwingungsverhaltens

Um komplexe Zerspanprozesse systematisch zu optimieren, ermitteln, analysieren und bewerten wir in experimentellen Zerspanstudien den Einfluss der wichtigsten Prozessgrößen auf Ihren Fräs-, Dreh- oder Bohrprozess. Dazu zählt auch die Analyse und Bewertung der entsprechenden Werkzeuge, der Prozessführungsparameter sowie der eingesetzten Kühlschmierstrategien. Außerdem analysieren und bewerten wir die Prozessstabilität und Zerspanbarkeit neuer metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe. Zu diesem Zweck verfügen wir nicht nur über einen hochmodernen Maschinenpark, sondern ebenso über spezialisiertes Messequipment – von Kraftmessplattformen über Hochgeschwindigkeits- und Thermografiekameras bis hin zu hochauflösenden Mikroskopen und Oberflächenmessgeräten.  

Unser Leistungsangebot

• Zerspanfähigkeitsanalyse und Bewertung von Werkzeugen und Beschichtungen
• Zerspanbarkeitsanalyse und Bewertung von Werkstoffen (konventionell und Sonderwerkstoffe)
• Analyse und Bewertung von Prozessparametervariationen und Kühlschmierstrategien
• Analyse und Bewertung der Prozessstabilität

Um unsere Kunden und Partner zu befähigen, selbst geometrisch komplexe Bauteile aus schwerst zerspanbaren Werkstoffen kostengünstig herstellen zu können, optimieren wir kontinuierlich den Zerspanprozess und die dazugehörigen Komponenten. Dazu optimieren wir Zerspanwerkzeuge und entwickeln sie kontinuierlich weiter, erproben neue Kühlschmierstrategien und entwickeln sogar völlig neue Zerspantrategien, wie etwa das trochoidale 5-Achs-Fräsen, das simultane 3-Achs-Drehen oder die ultraschallunterstützte Zerspanung. Zusätzlich entwickeln wir Lösungen zur Stabilitätsoptimierung, etwa in Form aktiv/passiv-gedämpfter Werkzeug- oder Spannsysteme. Diese Vielfalt an Kompetenzen ermöglicht es uns,  selbst schwierigste Zerspanaufgaben zu lösen und Prozesse beherrschbar zu machen.

Unser Leistungsangebot

• Auswahl geeigneter Werkzeuge und individuelle Optimierung
• Auswahl geeigneter Zerspanstrategien und individuelle Optimierung
• Individuelle Optimierung der Prozessführungsparameter
• Stabilitätsoptimierung und Vermeidung von Schwingungen
• Individuelle Spannkonzeptentwicklung

Komplexe, mehrachsige Zerspanprozesse lassen sich heute fast ausschließlich nur noch mit entsprechender Computerunterstützung beherrschen – durch so genannte »CAx-Lösungen« (Computer Aided). Zu diesem Zweck entwickeln wir in der Abteilung »Hochleistungszerspanung« CAx-Lösungen, die dabei helfen, selbst komplexeste Zerspanprozesse schnell, effizient und zuverlässig durchzuführen. Mit eigens entwickelten Softwaremodulen gelingt es uns, NC-Bahnen nicht nur individuell zu erstellen, sondern mit entsprechenden Analysetools auch maschinen- und prozesssbezogen zu analysieren, zu bewerten und zu optimieren. Mit integrierten Technologiemodulen können wir die Prozessauslegung so weit automatisieren, dass kein anwendersseitiges Prozesswissen mehr nötig ist. Die Weiterentwicklung allgemeiner und standardisierter CAx-Module gehört genauso zu unserem Portfolio wie die Entwicklung neuer und individueller CAx-Lösungen für die Industrie.

Unser Leistungsangebot

• Maschinen- und prozessbezogene Analyse und Bewertung bestehender NC-Bahnen
• Maschinen- und prozessbezogene Optimierung bestehender NC-Bahnen
• NC-Bahnplanung und -erstellung für neue Prozesse und Produkte
• Entwicklung individueller CAM-Module

Kürzere Produktzyklen und wachsende Qualitätsanforderungen bei steigendem Kostendruck erfordern technologisch abgestimmte und effiziente Fertigungsabläufe. Das Fraunhofer IPT analysiert im Kundenauftrag anspruchsvolle Fragen und Herausforderungen im Umfeld der Zerspanung und erarbeitet gemeinsam mit ihnen nachhaltige Verbesserungen für Prozesse und Technologien. Wir unterstützen unsere Partner nicht nur bei der Einführung neuer Zerspantechnologien, überprüfen ihre technische Einsatzfähigkeit und analysieren das wirtschaftliche Potenzial, sondern  begleiten sie auch bei der Implementierung dieser Technologie im Unternehmen. Neue Technologien erproben wir anhand konkreter Produkte bei uns im Institut und fertigen selbst Prototypen anspruchsvoller Sonderbauteile.

Unser Leistungsangebot

• Beratung zu allen Fragen der Zerspanung vor Ort im Unternehmen
• Überprüfung der technischen Umsetzbarkeit und der wirtschaftlichen Potenziale neuer Zerspantechnologien und -prozesse
• Integration neuer Zerspantechnologien und -prozesse vor Ort
• Fertigung individueller Demonstratorbauteile und Prototypen