Als Beitrag zur Realisierung energieeffizienter Zerspanprozesse wurde im Rahmen des Forschungsprojekts eine energieverbrauchsoptimierte Schneidengeometrie für Vollhartmetall-Schaftfräser entwickelt.
Energieeffiziente Produktionsprozesse gewinnen insbesondere in der metallverarbeitenden Industrie immer mehr an Bedeutung. Dabei kann nicht nur die Steigerung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen, sondern auch die Optimierung des Zerspanwerkzeuges selbst einen wichtigen Beitrag zur Realisierung energieeffizienter Zerspanprozesse leisten.
rechts: Einsatz des Demonstratorwerkzeugs bei einem Industriepartner (Quelle: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Projektgruppe Prozessinnovation Bayreuth)
Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung einer energieverbrauchsoptimierten Schneidengeometrie für Vollhartmetall (VHM)-Schaftfräser, da derartige Werkzeuge in fast allen Prozessketten der spanenden Fertigung zum Einsatz kommen und durch ihren hohen Einsatzanteil bei Fräsprozessen ein erfolgversprechendes Optimierungspotenzial bieten.
Im Projekt gelang es auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse, wichtige leistungsführende Größen deutlich zu reduzieren und damit einhergehend das thermo-mechanische Lastkollektiv an der Werkzeugschneide zu optimieren. Gleichzeitig konnten die Verschleißeigenschaften des Werkzeugs positiv beeinflusst werden.
Zum erfolgreichen Abschluss des Projekts konnten unterschiedliche Labormuster realisiert und sowohl im Maschinenlabor als auch im industriellen Einsatzumfeld analysiert und bewertet werden. Dabei führte die Ausschöpfung des gewonnenen Leistungspotenzials zur proportionalen Steigerung des Zeitspanvolumens und damit zu deutlichen Energieverbrauchseinsparungen.
Beim Einsatz des neuartigen VHM-Schaftfräsers wurde gegenüber bereits verfügbaren VHM-Schaftfräsen eine mittlere Energieverbrauchseinsparung von 17,2 % erzielt. Für die zugrunde liegenden zehn Bearbeitungsaufgaben ergab sich rechnerisch eine mittlere wertmäßige Einsparung von 47.726 kWh/a, wodurch die weitreichende Relevanz der Entwicklung im Kontext energie- und umweltpolitischer Zielsetzungen bestätigt werden konnte.
