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Über dieses Buch

Stähle hoher Festigkeit und Härte bieten Leichtbaupotential für Anwendungen im Automobilbau sowie in der Energietechnik, sie gehören jedoch zu den schwer zerspanbaren Werkstoffen. Zur Fertigung leistungsfähiger Zerspanwerkzeuge aus polykristallinem kubischem Bornitrid (PCBN) eröffnet Laserstrahlabtragen mit kurzen und ultrakurzen Pulsen neue Potentiale. Vor diesem Hintergrund erfolgt in der vorliegenden Arbeit die Erstellung eines methodischen Vorgehens zur Entwicklung von Laserstrahlabtragprozessen. Dieses wird am Beispiel der Prozessentwicklung zur laserbasierten Fertigung von PCBN-Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide validiert. Die Anwendung des entwickelten Prozesses führt zum exemplarischen Einsatz der Werkzeuge in der Hartzerspanung.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung
Internationale Bestrebungen zur Schonung von Umwelt und Ressourcen umfassen fortwährende Aktivitäten mit dem Ziel der Reduzierung von CO2-Emmissionen und weiteren Treibhausgasen. So wurde in der UN-Klimakonferenz 2015 beschlossen, die Begrenzung der globalen Erderwärmung auf deutlich unter 2 °C im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu beschränken [1]. Auf europäischer Ebene bestehen Minderungsziele für den Ausstoß von Treibhausgasen um 20 % unter das Niveau von 1990 bis zum Jahr 2020 [2].
Christian Daniel

Kapitel 2. Stand der Technik

Zusammenfassung
Im folgenden Abschnitt werden die Grundlagen für die Entwicklung eines Laserstrahlabtragprozesses zur Fertigung von Zerspanwerkzeugen aus PCBN mit geometrisch bestimmter Schneide gelegt (Abbildung 2.1b). Dies erfordert zum einen die Beschreibung der Eigenschaften von Zerspanwerkzeugen aus PCBN. Zum anderen werden laserbasierte Verfahren zur Fertigung von Zerspanwerkzeugen aufgezeigt, die bereits in ersten Ansätzen bestehen. Zur Entwicklung von Prozessen zum Laserstrahlabtragen werden zudem Grundlagen der statistischen Versuchsplanung und bestehende intuitive Ansätze zur Identifizierung einer Prozessführung dargestellt.
Christian Daniel

Kapitel 3. Problemstellung und Lösungsweg

Zusammenfassung
Im vorangegangenen Kapitel wurden die laserbasierte Fertigung von Zerspanwerkzeugen, das Laserstrahlabtragen zur Bearbeitung hochharter Werkstoffe sowie die Grundlagen zur Identifizierung einer Prozessführung beim Laserstrahlabtragen vorgestellt.
Christian Daniel

Kapitel 4. Methodisches Vorgehen

Zusammenfassung
In technischen Bereichen treten üblicherweise vielfältige Problemstellungen auf wie beispielsweise die in Kapitel 1 dargestellte Forderung nach Konstruktionen aus hochfesten und gehärteten Stählen, das Einbringen von Formkavitäten im Werkzeugbau oder auch eine erforderliche Konditionierung von Oberflächeneigenschaften [90, 91, 147]. Aus der jeweiligen technischen Problemstellung leitet sich eine Bearbeitungsaufgabenstellung mit spezifischen Anforderungen ab, für deren Lösung die Anwendung von Fertigungsverfahren erforderlich ist. In diesem Kontext wird hier die Lösungsmöglichkeit mittels Laserstrahlabtragen betrachtet.
Christian Daniel

Kapitel 5. Prozessentwicklung zum Laserstrahlabtragen

Zusammenfassung
Nachdem im vorangegangenen Kapitel 4 eine methodische Vorgehensweise zur Ableitung von Laserstrahlabtragprozessen vorgestellt wurde, ist das Ziel der Untersuchung im vorliegenden Abschnitt, diese am Beispiel der Prozessentwicklung zum Laserstrahlabtragen von PCBN-Zerspanwerkzeugen zu verifizieren. Die Schritte der methodischen Vorgehensweise werden dabei im Detail durchlaufen und es wird ein grundlegendes Prozessverständnis für das Laserstrahlabtragen einer ausgewählten PCBN-Sorte geschaffen. Im Anschluss erfolgt der Nachweis der in Kapitel 4.4 beschriebenen Flexibilität der methodischen Vorgehensweise anhand der Veränderung von Zielkriterien. Dabei erfolgt die Übertragung der Prozessentwicklung auf verschiedene PCBN-Sorten sowie eine Hartmetall-Sorte unter Veränderung der Zielkriterien.
Christian Daniel

Kapitel 6. Erstellung und Einsatz laserbearbeiteter Zerspanwerkzeuge

Zusammenfassung
Im vorangegangenen Kapitel 5 wurde die Prozessentwicklung zum Laserstrahlabtragen von verschiedenen PCBN-Werkstoffen für Zerspanwerkzeuge abgeschlossen. Anknüpfend daran wird diese im vorliegenden Abschnitt anhand des Einsatzes eines Referenzwerkzeugs in der Zerspanung validiert. Ziel der Untersuchung im vorliegenden Abschnitt ist eine Werkzeugerprobung und eine Gegenüberstellung des Verhaltens von konventionellen, lasergefertigten sowie lasergefertigten oberflächenstrukturierten Werkzeugen im Zerspanprozess.
Christian Daniel

Kapitel 7. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung
Internationale Bestrebungen zur Schonung von Umwelt und Ressourcen umfassen das Ziel der Reduzierung von CO2-Emmissionen und weiteren Treibhausgasen. Dies ist erforderlich, um die globale Erderwärmung auf deutlich unter 2°C im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu begrenzen und so zukünftig den Lebensraum für Mensch, Fauna und Flora zu erhalten. Emissionen aus Energietechnik, industriellen Prozessen und dem Verkehr lassen sich verringern, indem Energie und Treibstoff eingespart werden, was z.B. durch Massereduktion in technischen Konstruktionen erreicht werden kann.
Christian Daniel

Backmatter

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