Fachgebiet Trennende und Fügende Fertigungsverfahren
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Fräsena

Neuartige Fräswerkzeuge mit hierarchischen Schneidkantenarchitekturen für die effiziente Bearbeitung von Natursteinen

Projektbeschreibung

Natursteine bieten sich aufgrund ihrer spezifischen mechanischen und optischen Eigenschaften für verschiedenste Anwendungen als hochwertiges Gestaltungs-, Bau- und Konstruktionsmaterial an. Typische Einsatzfälle sind Fußboden- und Wandbelege, Arbeitsplatten, Treppen, Grabmäler aber auch hochpräzise Maschinenbetten, wobei insbesondere in architektonischen Anwendungen Natursteinoberflächen als optische Gestaltungselemente immer beliebter werden. Insofern ist seit Jahren ein stark wachsender Bedarf an anwendungsgerecht bzw. optisch ansprechenden Naturstein-produkten zu verzeichnen. Allerdings stehen diese heute erheblichen Einschränkungen bei der Bearbeitung von insbesondere harten Gesteinsmaterialien wie Granit, Gneis, Schiefer oder Basalt entgegen, denn es fehlen für die mechanische Bearbeitung Werkzeugtechnologien, die einen schnellen, effizienten und verschleißarmen Materialabtrag ermöglichen. Dies limitiert bisher den Einsatz automatisierter, CNC-basierter Bearbeitungsprozesse und unterstützt die Fertigungsverlagerung in Länder mit geringen Produktionskosten.
Die aus der Metallbearbeitung bekannten Werkzeugkonzepte für einen effektiven Spanabtrag sind auf Natursteine nicht übertragbar. Daher sollen im Vorhaben neuartige, auf das spezifische Bruch- bzw. Abrasionsverhalten sehr harter, spröder und strukturell inhomogener Gesteinsmaterialien abgestimmte Werkzeuggeometrien und Schneidkantenarchitekturen erarbeitet werden, die zu einer deutlichen Reduzierung der Schnittenergie und gleichzeitig signifikant erhöhten Werkzeugstandzeiten führen werden.

Projektziele

  • Deutlich höhere bzw. exakt einstellbare Abtragsrate
  • Über den gesamten Bearbeitungsprozess gleichbleibende Bearbeitungsqualität (Maß- und Formhaltigkeit)
  • Stark verbesserte Prozessstabilität bei gleichzeitiger Erweiterung der geeigneten Prozessfenster sowie
  • Höhere Flexibilität hinsichtlich der Einsetzbarkeit eines Werkzeugtyps für verschiedene Gesteinsarten

Laufzeit
01.07.2018 - 31.12.2020

PtJ-Forschungsvorhaben-Nr.

03ET1578

Fördermittelgeber
Projektträger Jülich
Förderprogramm Energieeffizienz für Industrie und Gewerbe – ESN 2
von Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Projektbearbeiter
Ammar Ahsan, M.Sc.

Projektpartner
ACSYS Lasertechnik GmbH
Lütticke GmbH