Entwicklung eines Hartmetallräumprozesses zur Schruppbearbeitung von Profilnuten

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.04.2019 bis 31.03.2021
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren, Zerspantechnologie
Fördergeber:
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand ZIM des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie BMWi
Status:
Laufend

Forschungspartner

  • August Berghaus GmbH & Co. KG

Kontakt

Name

Tobias Seelbach

Gruppenleiter

Telephone

work Phone
+49 241 80 28005

E-Mail

 

Das Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen University betreibt intensive Forschung im Bereich der Räumtechnologie. Hauptanwendungsgebiet des Räumens ist die Profilnutenfertigung von Turbinenscheiben für Flugzeugtriebwerke. Laut aktuellen Prognosen der Flugzeugbauer Airbus und Boeing wird das Verkehrsaufkommen in den nächsten 20 Jahren um jährlich ca. 4,4 % wachsen. Dies hat einen erwarteten Bedarf von weltweit etwa 36.000 neuen Passagierflugzeugen zur Folge, womit ein entsprechender Bedarf an neuen Flugzeugtriebwerken einhergeht.

Einen Engpassprozess bei der Herstellung von Triebwerken stellt die Fertigung der rotierenden Turbinenscheiben dar, im speziellen der Fertigungsschritt der Profilnutenherstellung mittels Räumen. Über die Profilnuten wird eine formschlüssige Verbindung zwischen den Turbinenschaufeln und der Scheibe realisiert. Die Profilnuten unterliegen den höchsten Qualitätsansprüchen, da bei einem Versagen starke Beschädigungen am gesamten Flugzeug die Folge sind. Nach aktuellem Stand der Technik werden Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (HSS) bei Schnittgeschwindigkeiten zwischen vc = 2 und 4 m/min eingesetzt. Die Entwicklung eines neuen Werkzeugkonzepts auf Basis des Schneidstoffs Hartmetall besitzt das Potenzial, die Produktivität durch eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit um einen Faktor größer sechs bei gleichzeitiger Vordoppelung der Standzeit zu steigern.

Aufgrund des spröden Materialverhaltens von Hartmetall liegt die Herausforderung in der Entwicklung einer angepassten Werkzeuggeometrie, die unter dem vorliegenden thermomechanischem Belastungskollektiv einen prozesssicheren Einsatz gewährleistet. Des Weiteren wird im Rahmen dieses Projektes ein modularer Werkzeugaufbau hinsichtlich der erreichbaren Prozesssicherheit und Lebensdauer untersucht. Es wird ein Grundkörper aus Stahl mit gefügten Hartmetallschneiden eingesetzt, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Hartmetall durch die reduzierten Materialkosten weiter gesteigert wird. Kriterien zur Bewertung des modularen Konzepts sind zum einen die Geometrietreue sowie die Stabilität des Werkzeuges entlang mehrerer Nachschleifzyklen.