Nachbearbeitung additiv gefertigter Werkstücke mittels Fliehkraftgleitschleifen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460895790

Das Fliehkraftgleitschleifen ist ein Fertigungsverfahren, welches für die Nachbearbeitung additiv gefertigter Werkstücke eingesetzt wird. Die Verfahrensvorteile bestehen zum einen in hohen Schleifkörpergeschwindigkeiten, wodurch insbesondere im Vergleich zum weit verbreiteten Vibrationsgleitschleifen eine zeiteffiziente Reduzierung der hohen Rauheit von additiv gefertigten Werkstücken möglich ist. Zum anderen kann das Fliehkraftgleitschleifen sowohl mit frei beweglichen als auch mit fixierten Werkstücken eingesetzt werden und eignet sich somit für die Bearbeitung von Werkstücken in hohen Stückzahlen wie auch für die Einzelbearbeitung hochwertiger Werkstücke. Den hohen Einsatzpotenzialen des Fliehkraftgleitschleifens steht allerdings ein bislang nicht ausreichendes Prozessverständnis gegenüber. Im industriellen Kontext werden Bearbeitungsprozesse daher oftmals basierend auf Erfahrungswissen sowie anhand von zeit- und kostenintensiven Musterbearbeitungen ausgelegt. Vor diesem Hintergrund war das Hauptziel des ersten Förderzeitraums der Erkenntnisgewinn zu den Bearbeitungsmechanismen beim Fliehkraftgleitschleifen sowie der systematische Aufbau von Wissen zur Nachbearbeitung additiv gefertigter Werkstücke. In diesem Zusammenhang wurde eine auf der Diskreten Elemente Methode basierende Prozesssimulation aufgebaut, die zum einen ein tiefgehendes Verständnis der Wirkungsweise von Fliehkraftgleitschleifprozessen ermöglicht und zum anderen eine Vorhersage von Bearbeitungsergebnissen basierend auf der Korrelation von simulierten und experimentellen Daten erlaubt. Aufbauend auf den Erkenntnissen des ersten Förderzeitraums steht die Formveränderung additiv gefertigter Werkstücke infolge des Fliehkraftgleitschleifens im Mittelpunkt des zweiten Förderzeitraums. Diese stellt bislang eine Limitierung des Fliehkraftgleitschleifens dar, denn aufgrund der vergleichsweise hohen Zeitspanungsvolumina besteht insbesondere bei der Nachbearbeitung von endkonturnah gefertigten Werkstücken das Risiko einer unzulässigen Formveränderung. Im Rahmen des zweiten Förderzeitraums soll die Prozesssimulation des ersten Förderzeitraums um ein integriertes Materialabtrennmodell erweitert werden, mit dem die Formveränderung am Werkstück simuliert werden kann. Erstmals kann somit die Wirkung einzelner Schleifkörper-Werkstück-Kontakte auf die Materialabtrennung analysiert werden, wodurch ein hoher Erkenntnisgewinn über die Wirkweise von Gleitschleifprozessen zu erwarten ist. Weiterhin soll die erweiterte Prozesssimulation zur Entwicklung eins Gestaltungsmodells für Materialaufmaße an Werkstückkanten eingesetzt werden, wodurch dem Risiko einer unzulässigen Formveränderung infolge des Fliehkraftgleitschleifens antizipierend entgegengewirkt werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen