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Formgedächtnistechnik
SFB 459
Sonderforschungsbereich gefördert von der  |
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| Allgemeine Angaben zum Teilprojekt
C4 |
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| Thema: |
| Spanende Bearbeitung von
Formgedächtnislegierungen |
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| Fachgebiete und
Arbeitsrichtung: |
| Fertigungstechnik,
Produktionstechnik, Maschinenbau |
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| Leiter: |
| Prof. Dr.-Ing. Dirk Biermann |
| Telefon: (0231) 755-27 82 |
| Telefax.: (0231) 755-51 41 |
| email:
biermann@isf.de |
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| Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Klaus
Weinert |
| Telefon: (0231) 755-27 83/84 |
| Telefax.: (0231) 755-51 41 |
| email: weinert@isf.de |
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| Dienstanschrift: |
Universität Dortmund
Fakultät Maschinenbau
Institut für Spanende Fertigung
Baroper Str. 301
44227 Dortmund |
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| Zusammenfassung |
Das
Teilprojekt C4 befasst sich mit der spanenden
Bearbeitung von NiTi-Formgedächtnislegierungen. Die
bisherigen Untersuchungen zur Mikrozerspanung aus der
dritten Förderphase werden um neue Themenblöcke
erweitert. Zum einen sollen die Abmessungen der
Fräswerkzeuge und damit auch die der erzeugten
Strukturen um eine Größenordnung verkleinert werden (von
derzeit minimal 100 µm auf 10 µm). In den vorherigen
Förderphasen hat sich gezeigt, dass ein maßstäbliches
Reduzieren der Schnittparameterwerte von größeren
Werkzeugen nicht möglich ist. Die Prozesse mit
Mikrowerkzeugen bedürfen daher insbesondere bei der
Bearbeitung von NiTi einer eigenen Auslegung. Vorrangig
geht es hierbei um die Fertigung einfacher Strukturen,
wie sie z.B. auch durch Laser- oder
Wasserstrahlschneiden erzeugt werden können (Stentherstellung).
Bei der Prozessbeurteilung soll neben den üblichen
Qualitäts- und Verschleißmerkmalen insbesondere die
Werkstückrandzone hinsichtlich möglicher Veränderungen
oder Schädigungen untersucht werden und hierdurch neue
Erkenntnisse über die Mikrozerspanung von NiTi
erarbeitet werden. Durch eine erfolgreiche Gestaltung
dieser Prozesse eröffnen sich neue Anwendungsgebiete, z.
B. beim Fräsen von Folien aus NiTi oder der
Strukturierung feinster Rohre im Bereich der
Medizintechnik. Die spanende Fertigung dringt somit in
Größenordnungen der Mikrotechnik vor, die bislang
insbesondere der Lasertechnik vorbehalten waren.
Den Hauptschwerpunkt der Mikrozerspanung bildet die
laserunterstützte Mikrotiefbohrbearbeitung von NiTi.
Hierbei geht es neben einer generellen Prozessauslegung
und der erfolgreichen Anwendung des Verfahrens um die
Beeinflussung des Werkstücks und seiner Eigenschaften
durch die Kombination der Lasererwärmung und der
Spanabnahme im mikroskopischen Bereich. Bei vielen
Anwendungen von NiTi-FGL hat sich in der laufenden
Förderphase der Bedarf nach kleinsten Bohrungen
herausgestellt. Sowohl medizintechnische Applikationen (Stentherstellung)
als auch andere Gebiete der Mikrosystemtechnik stellen
hier mögliche Einsatzgebiete dar. Während im Teilprojekt
C4 für das makroskopische Kurzloch- bzw. Tiefbohren von
NiTi-FGL bereits in der 1. und 2. Förderphase
umfangreiche Ergebnisse gesammelt wurden, gibt es über
die Erstellung von Mikrobohrungen in NiTi keine
fundierten wissenschaftlichen Erkenntnisse.
Ein grundsätzliches Problem bei der spanenden
Bearbeitung von FGL (insbesondere bei der
Mikrozerspanung) ist der sehr hohe Werkzeugverschleiß.
Einen weiteren Schwerpunkt in der 4. Förderphase stellt
dementsprechend die Prozessoptimierung dar. Hierbei
sollen neue Beschichtungskonzepte (Cr-basiert) und
Schneidstoffe untersucht werden, um längere
Werkzeugstandzeiten zu ermöglichen. Eine weitere
Prozessvariation stellen hybride Trennprozesse von
NiTi-Legierungen dar. Im Gegensatz zu früheren
Untersuchungen werden hier die Werkstücktemperaturen
durch Laser- oder Plasmaeinfluss auf über 200°C erhöht
und der Einfluss dieser Temperaturen auf den Werkstoff
und dessen Randzone untersucht. |
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