Ausgangslage:

Alle Fertigungsprozesse beeinflussen den Randschichtzustand eines Bauteils, der z.B. durch Eigenspannungszustand, Verfestigungszustand, Gefügeverteilung, Rissbild und Topographie beschrieben werden kann. Dieser Randschichtzustand bestimmt die Bauteileigenschaften u.a. bei schwingender, tribologischer und korrosiver Beanspruchung. Die gezielte Ausnutzung eines in Fertigungsprozessen robust eingestellten Randschichtzustands führt also zu verbesserten Bauteillebensdauern bzw. -zuverlässigkeiten. Die größte Herausforderung dieses Themenbereichs stellt aktuell die robuste und effiziente Erfassung des Randschichtzustands im Prozess und die dynamische Vorsteuerung und Regelung von Zerspanungsprozessen hinsichtlich der Randschichtzustände in Form der genannten Oberflächenkonditionierung dar.

Ziel:

Ziel der Arbeiten im Schwerpunktprogramm ist es, für Zerspanungsprozesse unter kombinierter Nutzung von in-process einsetzbarer Softsensorik und Prozesswissen in Form von Prozess-, Geometrie- und Werkstoffmodellen dynamische Vorsteuerungen bzw. -regelungen aufzubauen, die es gestatten, in metallischen Bauteilen gleichzeitig definierte Geometrien und Randschichtzustände einzustellen. Damit sollen diese Randschichtzustände und somit auch die Eigenschaften der gefertigten Bauteile auch bei Vorliegen von beobachtbaren Störgrößen (wie zum Beispiel Halbzeugtoleranzen, Werkzeugeinstellwinkel, anfänglichem Werkzeugverschleißzustand und Maschinenschwingungen) oder verborgenen Störgrößen (wie zum Beispiel Werkzeugverschleiß bzw. -schartigkeit im Eingriff und streuende Materialeigenschaften) im Prozess sichergestellt werden.

Ansatz:

Die zielführende Erforschung der Thematik „Oberflächenkonditionierung in Zerspanungsprozessen“ kann nur durch eine interdisziplinäre und transregionale Zusammenarbeit bewerkstelligt werden. Die relevanten Forschungsfragen können dabei nur durch enge Kooperation von Fertigungstechnik, Messtechnik sowie Werkstofftechnik und numerischer Mathematik erfolgreich beantwortet werden und werden zu völlig neuen Vorgaben von Prozessstellgrößen führen.