Fraunhofer IPK

Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik

Produktionssysteme | FER

SmartStream – Intelligente Bearbeitung durch die Verwendung schaltbarer Fluide

Die beiden Nachbereitungsverfahren Strömungsschleifen und Hydroerosiv-Verrunden sollen im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts »Intelligente Bearbeitung durch die Verwendung schaltbarer Fluide – SmartStream« effizienter und reproduzierbarer gemacht werden.


Strömungsschleifen und Hydroerosiv-Verrunden sind einzigartige Nachbearbeitungs-verfahren, mit denen schwer erreichbare Oberflächen oder Kanten im Inneren eines Bauteils mit Hilfe abrasiver Suspensionen bearbeitet werden können. Allerdings weisen sie bislang eine geringe Produktivität sowie eine unzureichende Flexibilität und Robustheit auf. Sogenannte Totvolumina oder Strömungsschatten in Strömungskanälen lassen sich bisher gar nicht bearbeiten. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts »Intelligente Bearbeitung durch die Verwendung schaltbarer Fluide – SmartStream« sollen die beiden Verfahren jetzt effizienter und reproduzierbarer gemacht werden.

Ziel des Projektes ist es, über ein vertieftes Prozessverständnis sowie den Einfluss von Magnetismus Möglichkeiten zu finden, die Eigenschaften magnetorheologischer Abrasivmedien während der Bearbeitung gezielt zu verändern und damit die je nach Anwendung geforderten Spanvolumina zu erreichen. Damit wird nicht nur die Effizienz des Prozesses erhöht, sondern auch dessen Reproduzierbarkeit gesteigert.

Die bisherigen, aufwendigen Machbarkeitsstudien für jedes neue Bauteil werden durch Prozesssimulationen ersetzt. Das verbesserte Verfahren wird an realen Bauteilen der im Konsortium vertretenen Industriepartner validiert. Neben Innengeometrien werden auch komplexe, schwer zu bearbeitende Außenkonturen sowie generativ hergestellte Bauteile betrachtet. Aufgabe der Wissenschaftler am Fraunhofer IPK ist es, in Zusammenarbeit mit dem IKTS Dresden und dem IWM Freiburg den Einsatz elektromagnetischer Felder in Kombination mit magnetorheologischen Abrasivmedien zu testen und die lokale Steuerung der Zerspanungsprozesse zu verbessern. Darüber hinaus arbeiten sie an der Integration neuer Prozessüberwachungs- und Reinigungsprozesse, um die Wirtschaftlichkeit der Verfahren zu erhöhen. Für eine bessere Ressourceneffizienz entwickeln sie außerdem ein Recyclingverfahren, mit dem die abrasiven Partikel getrennt, aufbereitet und wiederverwendet werden können.

Am IPK Berlin werden die zuvor am IWM Freiburg ausgelegten Elektromagneten in die für jedes Anwenderbauteil individuell angepasste Vorrichtungsgeometrie integriert. Mit Hilfe der am IKTS Dresden entwickelten SmartFluids werden Referenzbauteile unter Parametervariation bearbeitet und anschließend untersucht. Die Versuche werden sowohl für den Prozess Strömungsschleifen als auch das Hydroerosive Verrunden von Mikrobohrungen durchgeführt. Im Anschluss an die Bearbeitung der Referenzbauteile findet ein Transfer der entwickelten Technologien auf die Anlagentechnik der Industriepartner statt.

 

Projektüberblick:

Laufzeit: 01.08.2014 – 31.12.2017

Zielsetzung:

Durch den Einsatz lokal steuerbarer, magnetisch schaltbarer SmartFluids sollen sowohl die Selektivität als auch die Bearbeitungseffizienz der Verfahren gesteigert werden. Daraus ergeben sich neue Anwendungsfelder sowie die Substitution manueller Prozesse.

 

Leistungen IPK:

Auslegung der Nachbearbeitungsprozesse individuell für die Bauteile der industriellen Anwender. Konstruktion und Herstellung der Spannvorrichtungen inklusive Integration von Elektromagneten, Machbarkeitsuntsuchungen und Parameteroptimierung mit den entwickelten SmartFluids, Werkstoffuntersuchungen an bearbeiteten Bauteilen

 

Kooperationspartner:

Robert Bosch GmbH, Rolls-Royce Deutschland Ltd & co. KG, Bosch-Rexroth AG, citim GmbH, Vollstädt Diamant GmbH, SiC Processing GmbH, Perfect Finish GmbH, Zeller+Gmelin GmbH&Co. KG, Fraunhofer IWM, Fraunhofer IKTS

 

Förderhinweis:

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept »Hochleistungsverfahren« gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.