Herstellung und Einsatzverhalten von Zerspanwerkzeugen aus Gestein

Leistungssteigerungen in der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide sind eng verknüpft mit der stetigen Neuentwicklung und Verbesserung der eingesetzten Schneidstoffe. Für die Herstellung moderner Hochleistungsschneidstoffe, wie beispielsweise Hartmetalle oder Keramiken, werden jedoch häufig seltene Rohstoffe, wie z.B. Wolfram oder Kobalt benötigt. Aufgrund der zum Teil starken Konzentration solcher Rohstoffe auf wenige Regionen der Erde und der daraus resultierenden Beschränkung der Verfügbarkeit dieser Rohstoffe wird die Versorgung der Wirtschaft mit diesen Rohstoffen als geopolitisch bedenklich betrachtet. Hinzu kommt ein hoher Energiebedarf der Herstellprozesskette der konventionellen Schneidstoffe. Um diesen Herausforderungen begegnen zu können, werden ökologisch und ökonomisch vorteilhafte alternative Schneidstoffe benötigt.

Natürliche Gesteine könnten eine solche Alternative darstellen. Natürliche Gesteine sind weltweit in großen Mengen leicht zugänglich verfügbar und mit geringem Aufwand abbaubar. Weiterhin entfallen in der Werkzeugherstellung viele energieintensive Prozesse, wie z. B. das Sintern des Schneidstoffs, da das Material bereits natürlich vorliegt und nur noch nachbearbeitet werden muss. Bisher existieren jedoch keine fundierten wissenschaftlichen Erkenntnisse hinsichtlich der Herstellung und des Einsatzverhaltens von Zerspanwerkzeugen aus natürlichen Gesteinen.

Daher wird in diesem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt untersucht, wie potentiell für den Einsatz als Schneidstoff geeignete Gesteine charakterisiert sind, wie der Herstellungsprozess von Zerspanwerkzeugen aus Gestein ausgelegt werden muss und wie sich Zerspanwerkzeuge im Einsatz bei der Zerspanung von Materialien verhalten. Neben einer Charakterisierung der Härte, Zähigkeit, Zusammensetzung und der Gefügeeigenschaften verschiedener Gesteine wird daher der Einfluss verschiedener Prozessparameter des Werkzeugschleifprozesses der Gesteinswerkzeuge auf die Lebensdauer und das Einsatzverhalten der Werkzeuge erforscht und der Schleifprozess ausgelegt. Zudem werden neben dem Einsatzverhalten der Zerspanwerkzeuge aus Gestein die Spanbildungsmechanismen beim Einsatz solcher Werkzeuge untersucht und die Belastungsgrenzen evaluiert.