Fraunhofer IPK

Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik

Zerspanung von Hochleistungswerkstoffen

Der Einsatz von Hochleistungswerkstoffen ermöglicht Entwicklungssprünge vor allem in der Automobilindustrie und im Turbinenbau. Eine Erhöhung des Wirkungsgrades erfordert hier zumeist auch erhöhte Prozesstemperaturen, die extreme Anforderungen an die Werkstoffe stellen. Sie zeichnen sich deshalb vor allem durch eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit aus. Die Widerstandsfähigkeit der Werkstoffe für die Anwendung erschwert jedoch gleichzeitig deren Zerspanung. Eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Bearbeitung mit konventionellen Schneidstoffen und Bearbeitungsparametern ist schwer möglich. Für hochtemperaturbeanspruchte Struktur- und Funktionsbauteile sind neben hochfesten Stählen vor allem Titan- und Nickel-Basislegierungen geeignet. Diese erfordern aufgrund ihrer hohen Härte und geringen Wärmeleitfähigkeit Schneidstoffe mit hoher Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Speziell für Flugzeugtriebwerkstellen intermetallische Titanaluminide (?-TiAl), aufgrund ihres gegenüber Ni-Basislegierungen um 50% geringeren spezifischen Gewichts, eine gute Alternative dar. Die gute Verschleißbeständigkeit von übereutektischen AlSi-Legierungen und Metal Matrix Composites (MMC) begründet sich auf in die Metallmatrix eingebundene Si-Ausscheidungen (AlSi) sowie keramische Fasern oder Partikel (MMC). Bei den MMC besteht die Matrix meist aus Aluminium- oder Titan-Legierungen, teilweise basiert sie auch auf Kupfer, Magnesium oder Nickel. Typische Einsatzgebiete sind Verschleißbauteile in Bereichen erhöhter Temperaturen, beispielsweise in Verbrennungsmotoren.

Unser Angebot

  • Beratung zu Technologien und Methoden
  • Unterstützung bei der Entwicklung neuer Produkte
  • Marktrecherchen
  • Potenzialanalysen und Simulation
  • Planung, Umsetzung und Implementierung von neuen Technologien in die Fertigungsumgebung
  • Experimentelle Untersuchungen
  • Veranstaltungen und Branchentreffen

Anwendungen

  • Bearbeitung hochtemperaturbeanspruchter Struktur- und Funktionsbauteile aus hochfesten Stählen vor allem Titan-, Nickel-Basislegierungen und Hochleistungskeramiken
  • Schneidstoffe, Werkzeuggeometrien, Schnittparameter und Bearbeitungsstrategien

Technische Ausstattung

  • Dreh-Fräsmaschine mit Frässpindel DMG CTX gamma 1250 TC
  • Dreh-Fräsmaschine mit 4 Werkzeugträgerschlitten Traub TNX 65