Oberflächennachbearbeitung dreidimensionaler Bauteile durch Hartmetallwerkzeuge mit großen Schneidkantenradien

Im Verbundprojekt HgroKa entwickeln wir gemeinsam mit unseren Partnern aus der Forschung und Industrie ein Werkzeugsystem, das eine Zustellung im Bearbeitungsprozess unter Beibehaltung einer konstanten Kraft zwischen Werkzeug und Werkstück ermöglicht. Das System besteht aus einem Werkzeug und einen nachgiebigen Werkzeughalter, welche in Kombination in einem Drückprozess gleichbleibende Oberflächeneigenschaften am Werkstück erzielen.

»HgroKa« - Konzept des Werkzeugsystems zur Oberflächennachbearbeitung
»HgroKa« - Konzept des Werkzeugsystems zur Oberflächennachbearbeitung

Produzierende Unternehmen in der Metallverarbeitung müssen rasch auf sich verändernde Rahmenbedingungen reagieren können – bei gleichzeitig geringen Fertigungskosten und einer hohen Bauteilqualität. Eine hohe Oberflächenqualität ist bei Spritzgießwerkzeugen oder bei Endprodukten mit optischen Eigenschaften von großer Bedeutung. Da solche Oberflächen nicht ausschließlich durch Fräs- oder Erodierprozesse erzeugt werden können, ist ein nachgelagerter Prozessschritt erforderlich: So werden zur Nachbearbeitung bisher in der Regel zeitintensive und kostspielige Fertigungsverfahren eingesetzt, beispielsweise das manuelle Polieren oder das maschinelle Oberflächenhämmern.

 

Ziel des Forschungsprojekts »HgroKa« ist die Entwicklung eines Werkzeugsystems zur Oberflächennachbearbeitung, das eine hohe Flexibilität bietet und geringe Fertigungskosten mit sich bringt. Hierfür soll im Bearbeitungsprozess ein Werkzeug aus Hartmetall mit großem Schneidkantenradius auf das Werkstück gedrückt werden. Durch den Drückprozess werden Rauheitsspitzen auf dem Werkstück eingeebnet und die Randzone des Werkstückmaterials verfestigt sich. Das Werkzeug kann automatisiert und ohne zusätzliche Maschinenaggregate in konventionellen 5-Achs-Bearbeitungszentren eingesetzt werden und ist daher kostengünstig in der Anwendung.

 

Auf Basis des beschriebenen Werkzeugsystems entwickelt die Innoclamp GmbH gemeinsam mit den anderen Forschungspartnern im Projekt HgroKa einen nachgiebigen Werkzeughalter, der eine Zustellung unter Beibehaltung einer konstanten Kraft zwischen Werkzeug und Werkstück ermöglicht. Durch die konstante Kraft können gleichbleibende Oberflächeneigenschaften am Werkstück erzielt werden. Ein weiteres Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Verschleiß des Hartmetallwerkzeugs durch eine veränderte Werkzeugmikrogeometrie sowie eine gezielte Beschichtung des Werkzeugs zu verringern.

 

Die Entwicklung und Optimierung des Werkzeugsystems soll dazu beitragen, das Drückverfahren zur Verbesserung der Oberflächenqualität in naher Zukunft für industrielle Anwendungen bereitzustellen.

 

Projektpartner

  • CP Tech GmbH, Büren
  • Fraunhofer IPT, Aachen
  • Innoclamp GmbH, Aachen

 

Assoziierte Partner

  •  Zecha Hartmetall-Werkzeugfabrikation GmbH, Königsbach-Stein
  • CemeCon AG, Würselen

 

Dieses Projekt wird durch die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen gefördert.