Höhere Effizienz und niedrigere Emissionswerte sind zentrale Ziele bei der Entwicklung moderner Turbomaschinen. Immer komplexere und dünnwandigere Integral-Bauteile aus schwer zerspanbaren Hochleistungswerkstoffen versuchen diesen Zielen gerecht zu werden, doch ihre Herstellung ist hoch anspruchsvoll. Im Projekt »NiTiProstab« erforscht ein Industriekonsortium zusammen mit dem Fraunhofer IPT nun die Einsatzmöglichkeiten von superelastischen Formgedächtnislegierungen zur werkzeugseitigen Schwingungsdämpfung, um die Fräsbearbeitung prozesssicherer und effizienter zu gestalten.
NiTi-Rohling zur Spannhülsen-Entwicklung
Aufgrund der komplexen Geometrien und schweren Zugänglichkeit integraler Bauteile sind für die Fräsbearbeitung lang auskragende Werkzeuge erforderlich. Bei der Bearbeitung der komplexen, hochgenauen Komponenten entstehen dadurch häufig Vibrationen, die zu mangelhaften Bauteiloberflächen, kurzen Werkzeuglebensdauern, niedrigen Abtragsraten oder einer hohen Ausschussrate führen.
Ziel des »NiTiProstab«-Projekts ist es nun, durch den werkzeugseitigen Einsatz superelastischer Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen die dynamische Prozessstabilität bei der Schlichtfräsbearbeitung zu steigern, um die Fertigung robuster und wirtschaftlicher zu gestalten.
Das Werkzeugsystem soll dabei sowohl in seiner Steifigkeit als auch in der Dämpfung gezielt optimiert werden. Innere Werkstoffdämpfungseigenschaften superelastischer Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen versprechen hierbei ein bisher nicht erschlossenes Potenzial. Eine erhöhte Prozessstabilität bei der Schlichtfräsbearbeitung von labilen Bauteil-Werkzeug-Kombinationen kann durch hochdämpfende NiTi-Werkstoffe innerhalb der Spannhülse des Werkzeugsystems ermöglicht werden. So sollen verbesserte Bauteiloberflächen, erhöhte Werkzeugstand- sowie kürzere Bearbeitungszeiten realisierbar sein.
Neben der systematischen superelastischer Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen – und Spannhülsen-Entwicklungen, sind das praktische und theoretische Prozessverständnis sowie die Entwicklung einer Software für die Analyse der Fräswerkzeug-Nachgiebigkeit Ziele des Projekts.
Das KMU-Innovativ-Projekt wird mit einer Gesamtsumme von rund 600 000 Euro von Mai 2016 bis April 2018 gefördert.
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