Energieeffizientes Hochleistungs-Wendeltiefbohren

In der spanenden Fertigung bieten die Trockenbearbeitung und die Minimalmengenschmierung (MMS) ein großes Potential zur Reduzierung des Energieverbrauchs. Durch den Wegfall des Kühlschmierstoffs können in der metallverarbeitenden Industrie vielfältige ökologische und wirtschaftliche Vorteile generiert werden. Allerdings resultieren dabei auch hohe technologische Anforderungen an die Bearbeitungsprozesse. Oft ist das Einbringen von tiefen Bohrungen ein Ausschlusskriterium für die durchgehende Einführung der Trockenbearbeitung resp. MMS. Die hohe Wärmeentwicklung durch die innenliegende Wirkstelle und insbesondere der herausfordernde Späneabtransport sind beim Tiefbohren mit großen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnissen zwei Problemstellungen, die eine unzureichende Prozesssicherheit und oft eine Entscheidung gegen die Trockenbearbeitung resp. MMS begründen. In diesem Transferprojekt werden Lösungsansätze, die auf Grundlagenerkenntnissen zum Tiefbohren von Aluminiumguss unter MMS (DFG GZ: BI 498/24 im SPP 1480) basieren, für den industriellen Einsatz entwickelt. Das Ziel ist es, die energieeffiziente MMS-Bearbeitung bei anspruchsvollen Tiefbohroperationen in komplexen Stahlbauteilen unter Hochleistungsbedingungen zu ermöglichen und somit Lösungen für den nach wie vor wichtigsten Konstruktionswerkstoff Stahl zu erarbeiten. Die MMS-Technologie wird von der Firma HPM aus Münsingen vorangetrieben, wobei einerseits neue Anlagen- sowie Düsenentwicklungen und andererseits neue Kühlstrategien verfolgt werden. Die üblicherweise geringe Kühlwirkung der MMS-Technik soll mithilfe innovativer Fluide ohne Einbuße in der Schmierleistung gesteigert werden. Hochleistungswendeltiefbohrer mit einem l/D-Verhältnis von bis zu l/D = 60 werden speziell für den MMS-Einsatz durch Fa. Miller aus Altenstadt entwickelt. Die technologische Prozessentwicklung am ISF wird durch eine innovative simulationsbasierte NC-Kompensation des oftmals kritischen Bohrungsmittenverlaufs ergänzt. Die Kooperation mit den Industriepartnern erlaubt eine ganzheitliche aber gleichzeitig detaillierte Betrachtung des anspruchsvollen Tiefbohrprozesses und seiner Komponenten. Die erarbeiteten Lösungen sollen den aktuellen Stand der Technik erweitern und werden an komplexen Demonstratorbauteilen validiert, um bestehende Hemmnisse gegenüber der MMS-Technik zu beseitigen und einen breitflächigen industriellen Einsatz des Hochleistungswendeltiefbohrens mit energieeffizienter MMS zu ermöglichen.

Abb.: Aufgabenstruktur und Projektpartner im DFG-Erkenntnistransfer-Vorhaben „Energieeffizientes Hochleistungs-Wendeltiefbohren“

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