27. März 201228. März 2012

Begrüßung

• 09:15

  Begrüßung
  Prof. Ursula Gather
  Rektorin der TU Dortmund

• 09:30

  Grußwort
  Prof. Matthias Kleiner
  Präsident der DFG

• 09:40

  40 Jahre spanende Fertigung in Dortmund
  Prof. Dirk Biermann
  ISF, TU Dortmund

Prozessgestaltung

• 09:55

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  Zerspanen von Verbundwerkstoffen
  Prof. Jan C. Aurich
  WGP Präsident, FBK, TU Kaiserslautern

  Metallische Verbundwerkstoffe (MMC) und faserverstärkte Kunststoffe (FKV) zeichnen sich durch hervorragende Funktionseigenschaften aus, aufgrund derer zukünftig eine stark ansteigende Verwendung dieser Werkstoffe prognostiziert wird. Verbundwerkstoffe werden infolge hoher Herstellkosten endkonturnah hergestellt. Dennoch ist zumeist eine spanende Bearbeitung notwendig, um geforderte Oberflächenzustände und Werkstücktoleranzen für eine optimale Funktionserfüllung der Werkstücke zu gewährleisten. Die Verstärkungsphase bedingt im Vergleich zum monolithischen Matrixwerkstoff neben optimierten Funktionseigenschaften eine geringere Zerspanbarkeit. Diese resultiert aus der heterogenen Struktur der Verbundwerkstoffe. Verstärkungen treffen stoßweise auf das Werkzeug und wirken als Diskontinuitäten innerhalb des Werkzeugwegs. Aus diesem unstetigen Zerspanvorgang ergeben sich Herausforderungen für die spanende Bearbeitung dieser Werkstoffe, welche im Anschluss an eine Einführung zu den Verbundwerkstoffen und die Beeinflussung der Zerspanbarkeit durch die Verstärkungen vorgestellt werden. Insbesondere der Verschleiß der Werkzeuge und die Erzielung einer anforderungsgerechten Bearbeitungsqualität stellen eine Herausforderung bei der Zerspanung von MMC und FKV dar.

• 10:20

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  Prozessgestaltung für die Zerspanung höherfester Stähle
  Dr. Fabian Felderhoff
  Robert Bosch GmbH

  Um die Effizienz von Verbrennungsmotoren aktueller und zukünftiger Fahrzeuggenerationen zu steigern und die Emissionen zu mindern, sind in der Kraftstoffeinspritztechnik Erhöhungen des Einspritzdruckes notwendig.
  Im Bereich der Dieseleinspritztechnik werden Einspritzdrücke von bis zu p = 2500 bar zurzeit umgesetzt. Diese Beanspruchungen der Werkstoffe erfordern Stähle mit besonders guten Reinheitsgraden, sodass das Legieren mit Blei oder Schwefel zur Verbesserung der Zerspanbarkeit nicht mehr möglich ist. Diese Stähle werden mit geometrisch bestimmter Schneide in einem weichgeglühten Zustand bearbeitet, der besondere Herausforderungen hinsichtlich des Spanbruchs darstellt. Andererseits werden die Materialien auch im Wärmebehandlungszustand der Anwendung bearbeitet, um zusätzliche Wärme­behandlungsschritte und damit Kosten einzusparen. Ein Beispiel sind Vergütungsstähle, die bei Werkstoffhärten von 40 HRc bearbeitet werden.
  Die dargestellten Ergebnisse zeigen Beispiele für die Gestaltung moderner Zerspanungsprozesse präziser Großserienproduktionen von Komponenten der Diesel- und Benzineinspritztechnik.

• 10:45

  Kaffeepause

• 11:15

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  Hochleistungszerspanung von untereutektischen AlSi-Werkstoffen im Motorenbau
  Peter Kopton
  Audi AG

  Beim Zerspanen mit deutlich erhöhten Vorschubgeschwindigkeiten spricht man von Hochleistungszerspanung. Der Einsatz der Hochleistungszerspanung gewinnt nicht nur durch den immer kürzer werdenden Produktlebenszyklus an Bedeutung, sondern auch durch die Forderung, die Fertigungsprozesse umweltschonender zu gestalten. Mit dem Einsatz der Hochleistungszerspanung lässt sich sowohl die Anzahl der benötigten Maschinen reduzieren als auch der Wirkungsgrad der Maschinen erhöhen. Mit Hilfe einiger Beispiele wird die Hochleistungszerspanung mit effizienten und innovativen Werkzeugkonzepten, die bereits bei der Firma Audi mit Erfolg realisiert werden, vorgestellt.

• 11:40

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  Entwicklungen in der Aggregatefertigung eines Automobilisten – Herausforderungen für die Zerspanung
  Dr. Waldemar Zielasko
  Daimler AG

  Neue Werkstoffe und immer anspruchsvollere konstruktive Gestaltung der Werkstücke stellen die Zerspantechnik vor neue Herausforderungen. Gleichzeitig müssen die Fertigungsprozesse sicher beherrscht werden, und das bei hoher Produktivität und auf hohem Qualitätsniveau. Die Gestaltung der Prozesse und die Auslegung der erforderlichen Betriebsmittel erfordert eine detaillierte Abstimmung des Gesamtsystems, bestehend aus Maschine – Werkstück – Werkzeug und Spannmittel. An Beispielen aus der Fertigung von Turbinengehäusen, Magnesiumbauteilen und Getriebewellen werden Herausforderungen aufgezeigt.

• 12:05

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  Ausblick CAM-Komponenten – Entwicklungen für eine breitere Prozessanbindung
  Dr. Marc Stautner
  ModuleWorks GmbH

  Die Produktneu- und -weiterentwicklung ist eine wichtige Aufgabe, um als Anbieter von Softwarekomponenten den Erwartungen eines immer stärker nach Optimierung und Rationalisierungsmöglichkeiten strebenden Umfelds aus Kunden und Mitbewerbern gerecht zu werden. Die erstrebte und gewünschte Charakteristik dieser Komponenten als technologisch anspruchsvolle und stabile Lösung bedingt einen hohen Entwicklungsaufwand, bevor diese den Kunden zur Verfügung gestellt werden können. Durch die damit verbundenen hohen Kosten ist es nicht möglich, diese Neuerungen mittels des Entwicklers oder des Kunden vorfinanzieren zu lassen. Darüber hinaus ist es nur schwer möglich, in grundlegend neuartige Bereiche vorzudringen, in denen eine CAM-Anbindung bisher nur sehr einfach oder gar nicht existiert und einzelne Komponenten für eine noch zu entwickelnde CAM-Kette erst mit hohem Risiko selbst entwickelt werden müssen.
  Um dennoch die konsequente Produktentwicklung zu ermöglichen, ist die öffentliche Forschungsförderung ein wichtiges Mittel. Durch Forschungsprojekte lassen sich riskante Entwicklungen vorfinanzieren und eventuelle Risiken stark minimieren. Hier wird anhand eines Überblicks aktueller Produktentwicklungen gezeigt, welche Bereiche der CAM-Kette in unterschiedlichen Prozessen zurzeit untersucht werden.

• 12:30

  Mittagspause

• 13:50

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  Finite-Elemente-Simulation des Setzvorganges von Selbstbohrschrauben
  Dr. Carsten Peters
  Hilti Corporation

  Beim Setzvorgang von Selbstbohrschrauben spielt der handgeführte und damit vorschubkraftgesteuerte Bohrprozess eine zentrale Rolle, weil er den größten zeitlichen Anteil beim Eindringen der Schraube ins Material einnimmt. Daher muss insbesondere dieser Prozessabschnitt bei Neu- und Weiterentwicklungen von Selbstbohrschrauben optimiert werden, wenn bei ihrer Anwendung eine effiziente Setzoperation gewährleistet werden soll. Die experimentelle Überprüfung der Leistungsfähigkeit von Prototypen ist in der Regel jedoch sehr aufwändig. Hier kann die 3D-Finite-Elemente-Simulation eines entsprechenden Bohrprozesses helfen, Entwicklungszeiten und -kosten zu minimieren.
  Zur Ermittlung eines funktionsfähigen Simulationsansatzes wurde zunächst das Grundmodell für einen typischen Setzvorgang erzeugt, anhand dessen es möglich war, die maßgeblichen Einflussgrössen auf die relevanten Prozessgrössen zu untersuchen. Dieses Simulationsmodell konnte anschließend so kalibriert werden, dass die hiermit berechneten Ergebnisse den gemessenen Resultaten aus experimentellen Untersuchungen entsprachen. Künftig wird dieser Modellierungsansatz für die Erhöhung des Prozessverständnisses eines entsprechenden Bohrvorganges und die Vorhersage der Leistungsfähigkeit von virtuellen Schraubenprototypen eingesetzt.

• 14:15

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  Simulation dynamikbedingter Effekte während der NC-Fräsbearbeitung dünnwandiger Bauteile
  Jun.-Prof. Petra Kersting
  ISF, TU Dortmund

  Die NC-Fräsbearbeitung komplexer Bauteile wird wesentlich durch das dynamische Verhalten des gesamten Systems, bestehend aus Werkzeug, Werkstück und Werkzeugmaschine, beeinflusst. Dieses kann während der spanenden Bearbeitung nicht nur zu einer Beeinträchtigung der Prozesssicherheit führen, sondern auch in einer schlechten Qualität der gefertigten Oberflächen resultieren. Um experimentellen Aufwand und damit Kosten entscheidend senken zu können, bietet sich zur Beurteilung des Fertigungsprozesses vor der eigentlichen Bearbeitung sowie gegebenenfalls zur Auslegung und Modifikation der entsprechenden Prozessparameter eine simulationsgestützte Analyse an.
  Bei der spanenden Fertigung insbesondere dünnwandiger Strukturen, wie sie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrttechnik benötigt werden, spielt das dynamische Verhalten der Werkstücke während der Bearbeitung eine wesentliche Rolle. Durch die Integration eines zusätzlichen, die Dynamik des Werkstücks beschreibenden Modells in das am ISF entwickelte Softwaresystem NCChip zur geometrischen Simulation der NC-Fräsbearbeitung von Freiformflächen ist es möglich, regenerative Werkstückschwingungen zu berücksichtigen und die daraus resultierenden Oberflächenstrukturen vorherzusagen.

• 14:40

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  Triebwerksteilefertigung – Herausforderungen im Umgang mit Titan- und Nickelbauteilen
  Dr. Stefan Bergmann
  Otto Fuchs KG

  Die Otto Fuchs KG mit ihrem Stammsitz in Meinerzhagen stellt ein breites Spektrum von Bauteilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Automobilindustrie, die Bauindustrie sowie den Maschinen- und Anlagenbau her. Ein Produkt aus dem Bereich Luftfahrt ist die Triebwerkscheibe, welche im Werk Meinerzhagen aus verschiedenen Titan- oder Nickelbasislegierungen hergestellt wird.
  Der Vortrag befasst sich mit den besonderen Herausforderungen bei der Bearbeitung dieser warmfesten, schwer zerspanbaren Sonderlegierungen und zeigt darüber hinaus die Schritte zur Herstellung einer Triebwerkscheibe inklusive diverser Prüfarbeitsgänge. Spezielle Lösungen zur Steigerung der Produktivität und Prozesssicherheit sowie Optimierungs­ansätze zur Reduktion der Stückzeiten werden anhand ausgewählter Schritte der Serienfertigung von Triebwerkscheiben erläutert. Hierbei stehen neben der Werkzeugauswahl auch Schnittwertoptimierungen und maschinenseitige Verbesserungen im Fokus. Zum Abschluss wird ein Ausblick auf zukünftige Werkstoffe im Luftfahrtsektor gegeben, wobei Werkstofflösungen für die Bereiche Rumpf, Fahrwerk und Triebwerk vorgestellt werden.

• 15:05

  Kaffeepause

Werkzeuge und Verfahren

• 15:35

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  Luftfahrt – Innovationstreiber für die Fertigungstechnik
  Prof. Berend Denkena
  IFW, Leibniz Universität Hannover

  Der Forderung der Flugzeugbetreiber nach reduziertem Energieverbrauch und gleichzeitig höherer Zuladung begegnen die Hersteller mit konsequentem Leichtbau der Flugzeugstruktur und dem Einsatz effizienterer Triebwerke. Beides erfordert den Einsatz neuer Materialien, wie zum Beispiel kohlefaserverstärkte Kunststoffe (CFK), hochfeste Aluminiumknet­legierungen oder Titanlegierungen. Die Herausforderungen für die Zerspanung sind dabei die Beherrschung der Zerspanbarkeit und die Erhöhung der Produktivität bei kleinen Losgrößen und hohen Anforderungen an die Bauteilqualität, welche aus den sicherheitstechnischen Erfordernissen resultieren. Diesen Herausforderungen kann nur durch die Betrachtung der gesamten Prozesskette der Zerspanung begegnet werden, woraus Innovationen resultieren, die auch in anderen Industriezweigen genutzt werden. Zu dieser Prozeskette zählen die Prozesstechnologie, die Werkzeugmaschinen und die Prozessplanung. In diesem Beitrag werden aktuelle Beispiele für innovative Lösungsansätze aufgezeigt, wie die Prozessentwicklung für eine Durchmesserkompensation beim Zirkularfräsen, adaptronische Werkzeugmaschinenkomponenten zur Erhöhung der Dynamik und der Positionier­genauigkeit und der Einsatz der Prozesssimulation in der Prozessplanung.

• 16:00

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  Herausforderungen bei der spanenden Hochleistungsbearbeitung metallischer Flugzeugbauteile
  Dr. Matthias Lange
  Premium AEROTEC GmbH

  Im Flugzeugbau kommt der Hochleistungszerspanung eine besondere Rolle zu bei der Herstellung von Integralbauteilen, wobei derzeit das Hochleistungsfräsen von Aluminium-Knetlegierungen mit einem Anteil von ca. 90 % das dominierende Fertigungsverfahren ist. Die steigende Nachfrage auf dem Weltmarkt nach neuen und effizienteren Flugzeugen erfordert zum einen höhere Produktionsraten. Um hier im globalen Wettbewerb am Hochlohnstandort Deutschland bestehen zu können, sind wirtschaftliche Fertigungs­prozesse nur durch Technologie-Vorsprünge realisierbar. Zum anderen halten Verbund­werkstoffe und mit ihnen Titanbauteile zunehmend Einzug in neue Flugzeugstrukturen. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die spanende Bearbeitung von komplexen und filigranen Großbauteilen dar aus endkonturnah geschmiedeten Titan-Rohteilen.
  Nur durch einen integrierten Ansatz lässt sich das Gesamtsystem signifikant verbessern, wobei höchste Anforderungen an sämtliche Prozessbeteiligte gestellt werden, insbesondere an Werkzeugmaschinen und an Werkzeugkonzepte für die Hochleistungsbearbeitung. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Anforderungen anhand des zu bearbeitenden Bauteilspektrums erläutert sowie Ergebnisse ausgewählter anwendungsnaher Forschungsprojekte vorgestellt.

• 16:25

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  Entwicklung von Hochleistungswerkzeugen durch ganzheitliche Optimierung
  Dr. Stefan Sattel
  Gühring oHG

  Bei der Entwicklung neuer Hochleistungswerkzeuge für die Zerspanung von Metallen verfolgt die Gühring oHG einen ganzheitlichen Optimierungsansatz. Ziel ist es hierbei, möglichst alle Herstellungsparameter entlang der Fertigungskette „Grundkörper – Geometrie – Oberfläche“ zu kontrollieren. So gilt es, z. B. die Schneidstoffauswahl schon über die Herstellungs­parameter von Hartmetall auf den späteren Einsatzfall des Werkzeugs abzustimmen, eine geeignete Werkzeuggeometrie bereits im Simulationsmodell zu generieren und die Oberfläche mittels angepasster Hartstoffschichten zu optimieren.
  Eine solche ganzheitliche Optimierung erlaubt die Herstellung von Zerspanungswerkzeugen unter Berücksichtigung der Wechselwirkung möglichst aller leistungsbestimmen Parameter, wie z. B. Härte und Elastizität des Schneidstoffes und der Beschichtung, Mikrogeometrie der spanenden Werkzeug-Schneiden oder Reibkoeffizienten und Wärmetransporteigenschaften an der Oberfläche.
  Durch Anwendung eines modularen Baukastenprinzips zur Werkzeugentwicklung gelingt es sehr effizient, maßgeschneiderte Werkzeuge herzustellen. Dies wird anhand einiger Anwendungsbeispiele veranschaulicht.
  An diesen Beispielen wird deutlich, dass das modulare Entwicklungsprinzip „Gundkörper – Geometrie – Oberfläche – Simulation“ die Systematisierung und damit auch die Rationalisierung bei der Entwicklung neuer Werkzeuge erlaubt. Eine ökonomisch sinnvolle Diversifikation von Standardwerkzeuge wird ermöglicht, der technologische Horizont des „heute Machbaren“ wird erweitert und es gelingt, neue Hochleistungswerkzeuge in sehr kurzer Zeit zu generieren.

• 16:50

  Versuchsfeldbesichtigung

• 19:00

  Abendveranstaltung

27. März 201228. März 2012

Werkzeuge und Verfahren

• 08:40

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  Virtual Tool Design – Fertigungsgerechte 3D-Modellierung von Zerspanwerkzeugen
  Dr. Kay Marschalkowski
  ISBE GmbH

  Auf Basis der ISBE-Produktionssoftware lassen sich Zerspanwerkzeuge virtuell und flexibel auslegen. Neben der Gestaltung von Nutprofilen sind Stirn-, Gewinde- und Schrupp­verzahnungsgeometrien unterschiedlichster Werkzeuge wie Bohrer, Fräser, Reibahlen, Gewindewerkzeuge u. v. m. definier- und modellierbar. Die exakte Ermittlung der dazugehörigen Schleifscheibenprofile inklusive der notwendigen Verfahrwege zur Herstellung der Werkzeuge sind Bestandteil und Ergebnis der Modellierung. Die Verwendung von Flächenmodellen bietet gegenüber Datenmodellen, welche auf Punktwolken basieren, entscheidende Vorteile. Zum einem wird eine höhere Genauigkeit erreicht, um Werkzeuge exakt definieren und virtuell abbilden zu können. Zum anderen lassen sich die Flächenmodelle, auch im Nachhinein mittels CAD, sehr einfach manipulieren, um eine Veränderung bzw. Anpassung der Profile im Detail bis hin zur Schneidkantengestalt vornehmen zu können. Die erzeugten Werkzeugmodelle sind in Form von standardisierten Datenformaten sowohl an CAD- oder FEM-Systeme als auch direkt an die Werkzeugschleifmaschinen übertragbar. Die Verwendung der Werkzeugmodelle in leistungsfähigen FEM-Systemen bietet vor allem das Potenzial, den zeit- und kostenintensiven Entwicklungsprozess für Zerspanwerkzeuge vom Maschinenlabor in die virtuelle Rechnerumgebung zu verlagern. Die virtuell ausgelegte Werkzeuggestalt lässt sich somit vor dem realen Prozess auf das Einsatzverhalten hinsichtlich Spanbildung, Werkzeug-/Werkstückbelastung etc. testen und optimieren.

• 09:05

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  Energieeffizienz und Kostenreduzierung – was leisten moderne Werkzeugkonzepte?
  Dr. Jochen Kress
  MAPAL Dr. Kress KG

  Zusätzlich zu den Anforderungen der hohen Qualität und der stetigen Reduzierung von Herstellkosten gewinnt zunehmend auch die Verbesserung der Energieeffizienz in Produktionsprozessen an Bedeutung.
  Zukünftig wird es immer schwieriger werden, der steigenden Nachfrage nach Energie gerecht zu werden. Der begrenzten Verfügbarkeit an Energieressourcen steht der erhöhte Energieverbrauch einer wachsenden Weltbevölkerung mit steigenden Erwartungen an die Lebensqualität gegenüber. Der Druck auf das produzierende Gewerbe steigt, die Herstellungsprozesse hinsichtlich der Energiebilanz nachhaltig zu verbessern.
  In diesem Zusammenhang stehen bei Zerspanungsprozessen vor allem die Werkzeugmaschinen im Zentrum der Betrachtungen, jedoch bieten moderne Werkzeugkonzepte ebenfalls ein erhebliches Potential, auf neuen und bestehenden Anlagen die Energieeffizienz zu steigern. Dabei kommen im Wesentlichen zwei Konzepte zum Tragen, die Reduzierung von Maschinenlaufzeiten und reduzierte Zerspanungskräfte hauptsächlich bei der Schruppzerspanung. Im Beitrag werden verschiedene moderne Werkzeugkonzepte betrachtet und anhand von Beispielen erläutert, wie damit Kosten reduziert und die Energieeffizienz nachhaltig gesteigert werden kann.

• 09:30

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  Hochleistungsbohrwerkzeuge – Der Unterschied liegt im Detail
  Dr. Thomas Bruchhaus
  Sandvik Tooling Deutschland GmbH

  Im Bereich der Bohrungsherstellung mit kleinen Bohrtiefen, dem sogenannten Kurzlochbohren, haben sich seit Jahren Konzepte wie Wendelbohrer, Wende­schneidplattenbohrer und Bohrer mit Wechselkopf als die dominierenden Bohrertypen durchgesetzt. Als Schneidstoffe kommen hier vorwiegend Hartmetalle zum Einsatz, aber HSS hat als zäher Schneidstoff immer noch seine Anwendungsbereiche. Die zunehmende Vielfalt der zu zerspanenden Materialien erfordert jedoch ständig optimierte Werkzeugkonzepte, die anwendungsbezogen optimierte Produktionsergebnisse erzielen. Bei Bohrwerkzeugen geschieht die Verbesserung der Leistungsfähigkeit häufig durch Optimierung von Details. Neben der ständigen Weiterentwicklung von Schneidstoffen und Beschichtungen sind die Mikro- und Makro-Geometrie sowohl der Schneide als auch des gesamten Bohrerkörpers Ansatzpunkte, um Hochleistungswerkzeuge anzubieten.
  Im vorliegenden Beitrag werden aktuelle neue Werkzeugkonzepte vorgestellt, die in den Bereich der Hochleistungs-Bohrungsbearbeitung fallen. Hierzu gehören High-Speed-Vollhartmetallbohrer für die Bearbeitung von Stahlwerkstoffen genau so wie Wechselkopfbohrer mit neuer Schnittstellengestaltung, aber auch Vollhartmetallbohrer mit komplexer Schneidenform für die Bearbeitung von Composite-Materialien für die Luftfahrt und die Automobilindustrie.

• 09:55

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  Kosten und Produktivität im Fokus – Potenziale mit modernen Frässystemen ausschöpfen
  Dr. Martin Kalveram
  Seco Tools GmbH

  Getrieben durch ein Umdenken vieler Betrieb während der letzten Wirtschaftskrise entstand ein geändertes Anforderungsprofil an Zerspanungswerkzeuge. Neben der Produktivitätssteigerung gewinnt seitdem die ganzheitliche Kostenbetrachtung zunehmend an Bedeutung. Der Trend hin zu kleineren, leistungsschwächeren Maschinen mit geringerer Stabilität erfordert zusätzlich ein Umdenken der eingesetzten Werkzeuge sowie der angewendeten Bearbeitungsstrategien. Ebenso muss der allgemeine Rückgang der Zerspanungskenntnisse in den Fertigungsbetrieben in der Werkzeughandhabung Berücksichtigung finden.
  Aus der Betrachtung der Werkzeugkosten heraus entstand die Forderung Werkzeuge zu entwickeln, die einem möglichst geringen Preis pro Schneidenbestückung aufweisen, jedoch trotzdem vielseitig einsetzbar sind und eine Leistungsfähigkeit auf sehr hohem Niveau bieten. Anhand eines Planfrässystems mit 16-schneidigen Wendeplatten sowie eines Eckfrässystem mit 6-schneidigen Wendeplatten zur Erzeugung exakter 90° Ecken werden die notwendigen Leistungsmerkmale solcher Systeme aufgezeigt.
  In Hinblick auf den Einsatz moderner, kleinerer Werkzeugmaschinen wird anhand der drei Bearbeitungsstrategien High Feed Fräsen, Bohrzirkularfräsen sowie Tauchfräsen erläutert, wie durch Einsatz effizienter, an das Umfeld angepasster Frässtrategien in Kombination mit geeigneten Werkzeugen die Prozesssicherheit erhöht und gleichzeitig die Leistungspotenziale der Maschinen ausgenutzt werden können.

• 10:20

  Kaffeepause

• 10:50

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  Vom Prototyp bis zur Serie – Produktion von Großgetrieben heute
  Dr. Thomas Mohn
  Bosch Rexroth AG

  Der Beitrag gibt eine Übersicht über aktuelle Trends in der Fertigung von Großgetrieben bei der Bosch-Rexroth AG. Für den Bereich mobiler und stationärer Antriebe wird der organisatorische Rahmen zur wirtschaftlichen Optimierung des Geschäftsbereiches durch das Projekt "OptiGear" vorgestellt. Aus diesem Umfeld wurden konkrete Aufgabenstellungen im Bereich der spanenden Fertigung abgeleitet, die anhand von zwei Fallbeispielen dargestellt werden.
  Die Produktion von Windgetrieben an den Standorten Witten, Nürnberg und Peking umfasst sowohl die Produktion kleiner und mittlerer Serien, wie auch den Prototypenbau. Der Beitrag gibt hierzu eine Übersicht über flexible Fabrikkonzepte und demonstriert anhand eines konkreten Fallbeispieles die Entwicklung verbesserter spanender Fertigungstechnologien zur Realisierung von Verzahnungsbauteilen mit erhöhten Qualitätsanforderungen für Windgetriebe im Prototypenstadium.

• 11:15

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  Kryogene Drehbearbeitung von β-Titan
  Christian Machai
  ISF, TU Dortmund

  Bei der Zerspanung von Sonderwerkstoffen werden die Prozessgrenzen oft durch die thermische Belastung von Werkzeug und Werkstoff bestimmt. Bei titan- und nickelbasierten Materialien gehört die effiziente Abfuhr der eingebrachten Prozesswärme durch die emulsionsbasierte Hochdruckkühlschmierstoffversorgung zum Stand der Technik. Der Wirkstelle flüssig zugeführte Prozessgase wie Kohlendioxid oder Stickstoff stellen den Kühlaspekt noch stärker in den Vordergrund, so dass Produktivitätssteigerungen möglich sind. Anhand der Drehbearbeitung einer hochfesten Titanlegierung der β-Phase werden die Vorteile und die Wirkungsweise einer tiefkalten, kohlendioxidbasierten Schneestrahlkühlung vorgestellt. Neben Analysen zur Entwicklung von werkzeugbezogenen Messgrößen, wie dem Werkzeugverschleiß und den Prozesskräften, werden auch werkstückseitige Größen, wie die Gratbildung und Veränderungen in der Werkstückrandzone, zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit einer kryogenen Zerspanung einbezogen.

Maschine und Umfeld

• 11:40

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  Geometrisch adaptive Fertigung und Reparatur in der Luftfahrt
  Dr. Claus Bremer
  BCT Steuerungs- und DV-Systeme GmbH

  Die adaptive Bearbeitung ist bei der Produktion und Überholung von Turbinenkomponenten bereits etabliert. Geschmiedete und gegossene Rohlinge mit relativ hohen Abweichungen von der Sollgeometrie werden adaptiv fertiggefräst. Verschlissene und beschädigte Bauteile werden automatisiert aufgeschweißt und profiliert.
  Die adaptive Bearbeitung ist bei der Fertigung von Flugzeugrümpfen angekommen. Denn Bauteile aus Verbundwerkstoffen und zum Teil auch aus Titan erfordern adaptive Bearbeitungsprozesse, um die Werkstückverformungen während der Fräsbearbeitung und die Formabweichungen der Rohteile zu kompensieren.
  Besonders bei der CFK-Fertigung und beim Re-Work machen Geometrieabweichungen Probleme. Auch die Reparatur von CFK-Strukturen ist problematisch. Vor allem die Vorbereitung der Reparaturstellen ist sehr arbeitsintensiv. Stationäre und mobile Automatisierungslösungen zum Schäften der Reparaturbereiche verkürzt die Standzeiten der Flugzeuge und verbessert die Reparaturqualität.

• 12:05

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  Die Flachschleifmaschine – eine stabile Basis
  Dr. Christoph Willsch
  Geibel & Hotz GmbH

  Flachschleifmaschinen besitzen in der Regel großzügig dimensionierte Führungsbahnen. Das Ergebnis ist eine solide und belastbare Werkzeugmaschine. Maschinen dieser Machart stehen in nahezu jedem Betrieb des Werkzeug- und Formenbaus.
  Die Fähigkeiten einer Flachschleifmaschine mit drei Linearachsen setzen der Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten enge Grenzen. Lösungen für viele weitere Bearbeitungsaufgaben liegen auf der Hand, sollte es gelingen, weitere Achsen in die Maschine zu integrieren. Dank des großen Arbeitsraumes von Flachschleifmaschinen ist eine solche Modifikation denkbar und möglich!
  Durch die Integration von nur einer zusätzlichen Achse lässt sich eine klassische Flachschleifmaschine zu einer hoch flexiblen Universal-Schleifmaschine aufrüsten. Bearbeitungsaufgaben wie das Rund- oder Unrundschleifen, Gewindeschleifen, Schleifen von Verzahnungen und auch die Mehrseitenbearbeitung lassen sich damit in einer ursprünglich als Flachschleifmaschine ausgelegten und dimensionierten Maschine durchführen.

• 12:30

  Mittagspause

• 13:50

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  Virtuelle Tests von Fertigungsprozessen – Erprobung von NC-Programmen am Schreibtisch
  Ernst-Ulrich Schmitz
  INDEX-Werke GmbH & Co. KG

  Die Planung und Vorbereitung von Zerspanprozessen umfasst neben der Prozess- und Werkzeugplanung sehr umfangreiche Programmieraktivitäten. Für jede Maschine müssen NC-Programme entwickelt werden, mit denen der Produktionsprozess Realität wird. Diese Programme werden häufig mit großem Zeit- und Personalaufwand an der Maschine eingefahren und optimiert. Mit Hilfe moderner Simulationsverfahren und -werkzeuge kann das Einfahren der Programme in wesentlichen Teilen auf den Rechner verlagert werden. Mit Hilfe hochentwickelter Maschinensimulatoren, die das Verhalten der realen Maschine vollständig und fehlerfrei abbilden, und die den Rüstvorgang mit Spannmitteln und Werkzeugen nachbilden, kann die Erprobung und Optimierung von NC-Programmen in wesentlich kürzerer Zeit und ohne Risiko für das Produktionsmittel erfolgen. Mit der Kinematiksimulation werden Programmierfehler, die zu Kollisionen führen, erkannt und mittels einer Abtragsimulation entsteht ein Geometriemodell des Fertigteils. Aktuelle Forschungsaktivitäten zielen darauf ab, darüber hinaus das Prozessverhalten des Systems Maschine – Werkzeug – Werkstück nachzubilden, um bereits während der Programmierung vorhersagen zu können, ob die geplanten Zerspanoperationen stabil lauffähig sind.

• 14:15

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  Einführung von Total Productive Maintenance (TPM) bei der Demag Cranes & Components GmbH – Aufgabenschwerpunkte und Unterstützung durch ein Fehler-Management- und Diagnose-System
  Dr. Dirk Thamke
  Demag Cranes & Components GmbH

  Der im Rahmen des intensiven globalen Wettbewerbs stetig steigende Kostendruck schmälert die zu erwirtschaftenden Gewinne. Um dieser Entwicklung entgegenzutreten ist ein effizienter Einsatz der den Unternehmen zur Verfügung stehenden Ressourcen erforderlich. Durch eine nachhaltige Instandhaltung kann einerseits die Ausfallzeit von Maschinen und Anlagen reduziert, andererseits die Produktivität maximiert werden. Anlagenausfälle sind sehr kostenintensiv und können insbesondere im Falle eines Produktionsausfalls schwerwiegende Folgen nach sich ziehen. Andererseits sollen Bestände im Ersatzteillager reduziert werden, jedoch ohne einen Maschinenstillstand aufgrund fehlender Ersatzteile zu riskieren. Die Herausforderung ist also, eine effiziente und zuverlässige Ersatzteilversorgung sicherzustellen. Erst das Zusammenspiel und die gezielte Umsetzung verschiedener Strategien, Methoden und Tools können zu dauerhaftem Erfolg führen. Der Ansatz, der dazu bei der Demag Cranes & Components GmbH verfolgt wird, ist die Einführung von Total Productive Maintenance in Verbindung mit den heutigen Möglichkeiten einer EDV-Unterstützung.

• 14:40

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  Optisches Digitalisieren zur Analyse von Werkzeugen und Simulation von Zerspanprozessen
  Dr. Gottfried Frankowski
  GFMesstechnik GmbH

  Die Gestalt von Zerspanwerkzeugen beeinflusst das Einsatz- und Verschleißverhalten sowie den Spanbildungsprozess und das Bearbeitungsergebnis wesentlich. Daher ist eine genaue Kenntnis der Werkzeuggestalt von besonderer Bedeutung. Hierbei sind insbesondere die Werkzeugbereiche von Interesse, die in einem direkten Kontakt mit dem Werkstück stehen. Das auf der Streifenprojektion basierende optische Koordinatenmessgerät TopoCAM der Firma GFMesstechnik ermöglicht die detaillierte dreidimensionale Erfassung der Gestalt verschiedener Zerspanwerkzeuge. Die erfassten Daten werden genutzt, um Aufschluss über die im Prozess auftretenden Wechselwirkungen zu gewinnen. Den Schwerpunkt bildet die Analyse des Einflusses der herstellenden Schleifprozesse auf die Gestalt von Bohrwerkzeugen. Basierend auf diesen Daten kann die Ist- und die Soll-Gestalt anhand der direkt generierten CAD-Datensätze der vermessenen Objekte quantitativ verglichen werden. Digitalisierte Werkzeuge werden zudem für FE-Simulationen zur Beurteilung der Belastungen eingesetzt. Hierdurch können Erkenntnisse zum Einsatzverhalten gewonnen werden, ohne experimentelle Untersuchungen durchführen zu müssen.

• 15:05

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  Verfahrensentwicklung für das Tiefbohren mit kleinen Durchmessern unter Verwendung einer Minimalmengenschmierung
  Markus Heilmann
  ISF, TU Dortmund

  Die Trockenbearbeitung und Minimalmengenschmierung (MMS) stellen Alternativen zur konventionellen Bearbeitung unter Verwendung von Kühlschmierstoff dar. Durch diese Kühlschmierstoffkonzepte werden durch den Verzicht auf oder die Reduzierung von Kühlschmierstoff ökologische und ökonomische Vorteile angestrebt. Aus der Umsetzung dieser Technologien können jedoch in Abhängigkeit vom jeweiligen spanenden Fertigungsverfahren besondere Herausforderungen resultieren. Zu diesen Verfahren zählt das Einlippentiefbohren mit kleinen Durchmessern. Hierbei müssen die beim Tiefbohren wesentlichen Funktionen des Kühlschmierstoffs, der Abtransport der Späne sowie die Kühlung und Schmierung der Wirkelemente, insbesondere der Führungsleiste, durch das MMS-Aerosol sichergestellt werden. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen sind für das Einlippentiefbohren mit dem Durchmesser d ≤ 2,5 mm Weiter- und Neuentwicklungen im Bereich der Werkzeugmaschine, der MMS-Technologie, der Werkzeuge sowie der Prozessführung durchgeführt worden, um die Vorteile der Trockenbearbeitung auch beim Tiefbohren mit kleinen Durchmessern nutzbar zu machen.

• 15:30

  Danksagung und Ausklang