ERANET Verbundprojekt: Vibrationsunterstützte Bohrbearbeitung von Faserverbundwerkstoffen in Metall-Schichtverbunden unter Anwendung einer speziellen Kühl- und Schmierstrategie (MANUNET-VibroCool); Teilprojekt: Ultraschallschwingeinheit

Im Rahmen des »VibroCool« Verbundprojektes soll ein neuartiges Zerspansystem zur Realisierung der ultraschallunterstützten Bohrbearbeitung von FVW und Stacks bei gleichzeitiger Anwendung einer speziellen Kühl-/Schmierstrategie entwickelt und zur Serienreife gebracht werden. Der Einsatz der Bearbeitungsplattform soll zu einer signifikanten Steigerung der Bohrbearbeitungsperformance faserbasierter Werkstoffverbunde beitragen und die derzeitigen Technologiegrenzen erweitern. SON leistet seinen Beitrag durch die Entwicklung eines Werkzeughalters mit integrierter Ultraschalleinheit, der eine interne Zweikanaldurchführung von Kühl-bzw. Schmiermittel ermöglicht. Das Ultraschallsystem soll technisch autark und leicht in verschiedene Maschinentypen integrierbar sein. Die Ultraschallanregung soll werkzeugseitig erfolgen und Vorteile bei Prozesskenngrößen ermöglichen. Bei der Entwicklung des Gesamtsystems wir eine modulare Vorgehensweise mit einzelnen Entwicklungspfaden gewählt. Anschließend erfolgt die Zusammenführung in das Gesamtsystem. Im Rahmen der Systementwicklung wird die Entwicklung der Maschinenspindel, des angepassten Schmierstoffs und des ultraschallerzeugenden Werkzeughalters adressiert. Im Modul Werkzeugentwicklung werden Diamantbohrwerkzeuge entwickelt. Im Zuge der Prozessentwicklung werden einerseits unterstützende Voruntersuchungen für die jeweiligen Entwicklungspfade und andererseits eine prozesstechnische Optimierung der fertigen Technologie durchgeführt. Anschließend erfolgt die Integration in eine Werkzeugmaschine gefolgt von einer Systemdemonstration. Aufgaben von SON sind: Konstruktion und Auslegung der Ultraschalleinheit, die Konzeptionierung einer Verbindung zur Spindel, die Modellierung der Piezoeinheit sowie das Design des Ultraschallkopfs zur Übertragung der Schwingung ins Werkzeug. Neben den mechanischen Komponenten gilt es zusätzlich die Elektronik zur Regelung der Piezoeinheit und Schwingungsüberwachung zu entwickeln