Bewegungsenergie – Industrielle Bohrprozesse werden zukünftig noch effizienter
Durch zunehmende Leichtbaukonstruktionen nimmt der Einsatz von carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) in vielen Industriebereichen, z.B. Flugzeug-, Automobil- und Windkraftproduktion, zu. Jedoch bereitet die Bearbeitung von CFK-Bauteilen, insbesondere beim Bohren, unverändert Probleme hinsichtlich der Bohrlochqualität und des Werkzeugverschleißes. Hinzu kommt der Wunsch nach höheren Standmengen bei gleichzeitig höheren Taktgeschwindigkeiten, die bisherige Bohrwerkzeuge (noch) nicht erfüllen.
Vor diesem Hintergrund haben sich Oliver Gertzen und Tobias Müller in ihren Master-Arbeiten mit der Verbesserung der Bohrlochqualität bei der Bearbeitung von CFK-Verbundwerkstoffen und der Echtzeitoptimierung von Bohrprozessen für Verbund- und Schichtwerkstoffe beschäftigt.
Gertzen untersuchte in seiner Arbeit, inwiefern die Bohrlochqualität bei der Bearbeitung von CFK-Verbundwerkstoffen (maßgeblich RTM und Prepreg) in Abhängigkeit zu verschiedenen Werkzeugen und Prozessparametern steht. Dazu wurden Versuchsreihen mit unterschiedlichen Prozessparametern durchgeführt, in denen der Zusammenhang von Werkzeuggeometrie, Werkstückmaterial, Prozessführung und Bohrlochqualität ermittelt wurde. Mit den gewonnenen Erkenntnissen ist nun eine werkzeugspezifisch optimierte und materialbezogene Prozessführung möglich. So wird die Bohrungsqualität auf der Ein- und Austrittsseite erheblich verbessert, die Taktrate erhöht, der Werkzeugverschleiß verringert und somit die Standzeit der Werkzeuge erhöht.
Müller hingegen beschäftigte sich mit der grundlegenden Bohrprozessoptimierung, die sich aus der Bohrkraft und dem Drehmoment sowie der Anschnitts-, Material,- und Bohrbrucherkennung ergibt. Die notwendigen Messreihen mit gängigen Prozessparametern erhielt er aus dem Projekt „ZIM-CarBoDia“. Aus den Messungen konnten Erkenntnisse über die genaue Abbildbarkeit des Drehmoments und der Kraft aus den Motorströmen gewonnen werden. Zur Optimierung des Bohrprozesses musste die Anschnitts-, Material,- und Bohrbrucherkennung analysiert und entwickelt werden. Zur Validierung der Ergebnisse wurden Modelle für die Verifizierung der Profilvorgabe der Prozesssteuerung entwickelt und für eine künftige Umsetzung auf einem Entwicklungsboard vorbreitet.
Mit ihren Arbeiten haben Gertzen und Müller ihren Beitrag zu einer angepassten Werkzeugentwicklung und optimierten Prozessführung geleistet. Nachdem beide ihre Abschlussarbeiten erfolgreich am 27. April 2018 (Gertzen) und 04. Mai 2018 (Müller) „verteidigt“ haben, dürfen sie von nun an den akademischen Grad „Master of Science“ tragen. Herzlichen Glückwunsch!
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