CohMed Hybrimed

Das Ziel des Vorhabens liegt in der Entwicklung und Forschung von hybriden Bearbeitungsprozessen für die Fertigung hochpräziser Bauteile aus schwer zerspanbaren Werkstoffen, die in der Medizintechnik eingesetzt werden. Eine konventionelle Bearbeitung von schwer zerspanbaren Werkstoffen zeichnet sich durch lange Bearbeitungszeiten, hohen Werkzeug- bzw. Maschinenverschleiß und den dadurch resultierenden unwirtschaftlichen Produktionskosten aus. Deshalb sollen in diesem Vorhaben Prozessstrategien zur Reduzierung der gesamten Bearbeitungszeiten und zur Erhöhung der Qualität der Bauteile entwickelt werden. Dies gilt im Hinblick auf die Anforderungen an Freiformen und funktionale Oberflächen mit hohen geometrischen Genauigkeiten und Oberflächenqualitäten im Submikrometer-Bereich.

Die Arbeitsziele sollen durch folgende Faktoren erreicht werden

• Innovative hybride Zerspanverfahren (Fräsen, Schleifen, Laserkonditionierung und Laserunterstützung)
•  Neuartige Verfahren zur Konditionierung und Strukturierung von hochharten Schleifwerkzeugen
• Integration von hochpräzisem Fräsen und Schleifen auf einer 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum mit zwei integrierten Spindeleinheiten

 

Geplanter Projektablauf zur Charakterisierung des Einflusses durch eine Laser- und Hybridbearbeitung auf die Werkstoffeigenschaften

Um einen neuartigen Hybridprozess etablieren zu können, bedarf es einer eingehenden Untersuchung bezüglich aller produktionsspezifischen Einflussfaktoren auf das endgültige Werkstück. Dazu zählt die Herstellungsmethode des Werksotts, die Laserbearbeitung, Prozessparameter und Werkzeugeigenschaften. Eine Bewertung hinsichtlich der Abtragsleistung, den Einfluss auf die Materialeigenschaften, die erzeugte Oberflächengüten und die Wirtschaftlichkeit ist hier notwendig.

 

 

Schematsche Darstellung Laserintegration

Das Bild zeigt eine konstruktive Darstellung eines Konzepts für eine Laser-führungseinheit zur Integration in ein 5-Achs-CNC-Bearbeitungszentrum (KERN PYNO). Über Umlenkspiegel wird der Laserstrahl (Piko- und Nanosekundenlaser) in die Bearbeitungsmaschine und in das Objektiv geleitet. Durch das Objektiv wird der Strahl auf das Werkzeug fokussiert und kann dies konditionieren sowie strukturieren.

Links: Konventioneller Mikroschleifstift mit 100% Flächenanteil, rechts: Laserstrukturierter Mikroschleifstift mit 91% Flächenanteil.

Eine Strukturierung von Werkzeugen resultiert in geringeren Prozesskräften und Wärmentwicklung und dadurch einem reduzierten Verschleiß. Eine laserunterstützte Konditionierung senkt ebenfalls die Bearbeitungszeit und versetzt das Werkzeug in den optimalen Schleifzustand

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