SFB 1153 - B4: Funktionsangepasste Prozessplanung der spanenden Bearbeitung hybrider Bauteile

Die spanende Fertigung nimmt als finaler Schritt in der Prozesskette der Massivteilfertigung über die hergestellten Oberflächen- und Randzoneneigenschaften maßgeblich Einfluss auf das Einsatzverhalten und die Lebensdauer von Bauteilen. Eine Möglichkeit, dieses Wissen bereits in der Konstruktionsphase des Bauteils zum Festlegen einer Bearbeitungsstrategie zu nutzen, existiert zurzeit noch nicht. Das Ziel des Teilprojekts B4 ist daher, die Bauteilkonstruktion und die Prozessplanung zu verbinden.

Somit lassen sich die Auswirkungen funktionsspezifischer Oberflächen- und Randzoneneigenschaften wie Topographie oder Eigenspannungsgradienten auf das Einsatzverhalten bereits in der Konstruktionsphase berücksichtigen und über eine integrierte Prozessplanung in die Fertigung übertragen. Als Ergebnis dieses Projekts wird der Konstrukteur künftig funktionsspezifische Aspekte wie tribologische Eigenschaften oder optimierte Eigenspannungsverläufe in die Bauteilauslegung einbeziehen können.

In der ersten Förderperiode werden die grundlegenden Zusammenhänge der Oberflächen- und Randzonenbeeinflussung durch spanende Fertigungsverfahren an Beispielwerkstoffen für eine funktionsorientierte Prozessplanung untersucht. Eine besondere Herausforderung stellt die Analyse der Randzoneneigenschaften im Bereich des Materialübergangs in hybriden Bauteilen dar. Daher ist eine Kombination aus experimentellen und simulationsbasierten Arbeiten erforderlich. Die der Spanbildung und der Oberflächenentstehung zugrunde liegenden Effekte sowie die resultierende Gefügebeeinflussung und Eigenspannungsentstehung werden zunächst an den Einzelwerkstoffen erschlossen und anschließend auf hybride Bauteile übertragen. Zur Quantifizierung der in der Bauteilrandzone vorliegenden Eigenspannungstiefenverläufe sowie deren belastungsbedingter Veränderung wird die energiedispersive Röntgenbeugung qualifiziert und eingesetzt.