Projektdaten

Bei Bauteilen aus Aluminiumlegierungen werden die Einsatzeigenschaften u. a. durch deren Randschichtzustand bestimmt. Die Prozesseingangsgrößen der gewählten Fertigungsstrategie zur spanenden Endbearbeitung beeinflussen dabei maßgeblich die Oberflächen- und Randzoneneigenschaften des Werkstücks. Dies jedoch zur Konditionierung von Oberfläche und Randschicht eines Bauteils im Endbearbeitungsprozess zu nutzen, wird bisher noch nicht realisiert, obwohl einige Effekte, wie die Zusammenhänge zwischen den Bearbeitungsbedingungen und den physikalischen Eigenschaften der Randschicht, bereits umfassend erforscht und beschrieben wurden. Für ein systematisches Vorgehen wird im Projekt eine Softsensorik für das Drehen von EN AW-2017 entwickelt. Veränderungen der Randschicht infolge des Zerspanungsprozesses sollen damit vorhergesagt werden. Auf dieser Basis können die Prozesseingangsgrößen mit dem Ziel einer definierten Dauerfestigkeit des Bauteils in situ geregelt werden. Ein Teilprojektziel ist die Konzipierung und Implementierung neuartiger Sensorik zur In-situ-Erfassung von Temperaturen in der Scherzone. Dazu werden elektrische Ströme und Spannungen erfasst, die auf Grund des Seebeck-Effekts und der Zerspanungstemperatur auftreten. Außerdem soll der Verschleißzustand des Werkzeugs in situ durch elektrische Messgrößen bestimmt werden. Zusätzlich wird Sensorik in der Versuchseinrichtung implementiert, welche Rückschlüsse auf das Randschichtgefüge (z. B. die Korngröße) ermöglicht und der Prozessüberwachung dient. Das Messprinzip basiert auf der elektrischen Widerstandsänderung der Werkstückrandschicht. Die In-situ-Messgrößen des Zerspanungsprozesses werden mit den Prozesseingangsgrößen und den Ex-situ-Messgrößen des Randschichtzustandes korreliert. Die dadurch ermittelten Abhängigkeiten und funktionalen Zusammenhänge bilden die mathematische Grundlage für die Erstellung des Softsensors. Durch statistische Versuchspläne und regressive Betrachtung der gewonnenen Erkenntnisse wird die Robustheit der entstehenden Randschichteigenschaften (z. B. Eigenspannungszustand) gegenüber prozessseitigen Störgrößen bewertet. Darauf basierend werden für den Softsensor Stellgrößen zur störungsspezifischen Regelung ermittelt, um die Abweichung zum Zielrandschichtzustand zu reduzieren. Damit soll die gezielte Einstellung der Dauerfestigkeit von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen während der Drehbearbeitung dauerhaft gewährleistet werden.