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Verbesserung von Umwelt- und Arbeitsschutz bei der Hochleistungszerspanung (Drehen und Fraesen) hochfester Werkstoffe durch 'trockenen Heissschnitt' mittels eines neuartigen Kombiverfahrens der Minimalmengenkuehlschmierung (MMKS)

Das Projekt "Verbesserung von Umwelt- und Arbeitsschutz bei der Hochleistungszerspanung (Drehen und Fraesen) hochfester Werkstoffe durch 'trockenen Heissschnitt' mittels eines neuartigen Kombiverfahrens der Minimalmengenkuehlschmierung (MMKS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zimmermann durchgeführt.

Teilvorhaben: Entwicklung angepasster PKD-Zerspanwerkzeuge

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung angepasster PKD-Zerspanwerkzeuge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gühring KG - FuE-Zentrum durchgeführt. Der Umstieg auf Wasserstoffmobilität in Luftfahrt, Schienenfahrzeug-, Schiffs- und Straßenverkehr erfordert neue Leichtbaustrukturanwendungen, ständige Innovation und Weiterentwicklung von Materiallösungen, um im globalen Wettbewerb eine führende Rolle einzunehmen. Scandium (Sc) ist ein bereits seit längerem bekanntes Legierungselement, welches die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen stark verbessern kann. Insbesondere der hohe Preis von Scandium sowie die Monopolstellung einzelner Länder bei der Bereitstellung von Scandium haben einen breiten Einsatz dieser Legierungen bisher entgegengestanden. In den vergangenen Jahren ist es gelungen neue Vorkommen zu erschließen und neue Prozessrouten für die Scandiumgewinnung zu entwickeln, durch die mit einer signifikanten Kostenreduktion auf weniger als der Hälfte des jetzigen Scandiumpreises zu rechnen ist. Dadurch wird das Material für eine Vielzahl neuer Anwendungen mit größeren Stückzahlen interessant. Ziel dieses Projektes ist es daher, die Entwicklungskette von Aluminium-Scandium Legierungen bis zum Bauteil darzustellen. Als Pilotanwendung dient ein Wasserstoffventil. Weiterführend erfolgt ein Technologietransfer in weitere Branchen sowie ein Vergleich mit dem Stand der Technik. Damit ist eine vollumfängliche Bewertung der AL-Sc-Legierungen möglich, welche unterschiedliche Legierungen, Prozessrouten, Anwendungen und Branchen berücksichtigt. Der Fokus dieses Teilprojektes liegt in der mechanischen Bearbeitung der Legierungen mittels Bohren und Fräsen. Es erfolgt die Entwicklung von legierungsspezifischen Werkzeugen, die auf dem hochharten Schneidstoff PKD (polykristalliner Diamant) basieren. Hierbei werden unterschiedliche Werkzeugkonzepte berücksichtigt. Durch Einbindung eines kanadischen Scandiumanbieters, der über eine besonders kostengünstige Prozessroute verfügt, wird bereits während des Projektes eine mögliche spätere Rohstofflieferkette aufgebaut und erprobt.

Vorhaben: Materialdaten, Sensorsysteme und Steuerung (IMB)

Das Projekt "Vorhaben: Materialdaten, Sensorsysteme und Steuerung (IMB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Maschinenbau (IMB) durchgeführt. Im Rahmen des Teilvorhabens sollen die Komponenten zum teilautonomen Werkzeugwechsel konzeptionell entwickelt und bis zur Demonstratorreife begleitet werden. Die Schwerpunkte der geplanten Arbeiten liegen in einer elektrisch angetriebenen und mit smarter Sensorik und automatisiertem Wechselsystem für Verschleißteile ausgestatteten Fräseinheit. Dazu sind begleitend Untersuchungen zum Werkzeugverschleiß erforderlich, die die Datenbasis für die Einschätzung der zu erwartenden Nutzungsdauer und zur Häufigkeit der Wechselintervalle liefern. Die an der Anlage entstehenden Sensordaten sollen aufgenommen werden und dienen zur Charakterisierung des Schädigungsverhaltens und als Grundlage für die Interaktion des Bedieners mit der Anlage für den Werkzeugwechsel unter Wasser. Die Löse- und Förderleistung bildet für die Prozesseffizienz ein zentrales Element zur Bewertung. Es soll daher eine Sensorik zur Verschleißdetektion der Fräszähne sowie zum Verklebe- und Löseverhalten der Fräse entwickelt werden. Gegenüber dem Stand der Technik soll so der Energieaufwand für den Transport von Festoffen aus der Tiefsee an die Meeresoberfläche auf etwa 12% und die Prozesszeit für den Abbau auf etwa 30% reduziert werden. Die Thematik unterstützt die Bundesregierung bei der Umsetzung der förderpolitischen Ziele des Maritimen Forschungsprogramms des BMWi und adressiert die Zielstellung des Querschnittsthemas Maritime Ressourcen der Maritimen Forschungsstrategie 2025.

Teilvorhaben: Mess- und Regeltechnik

Das Projekt "Teilvorhaben: Mess- und Regeltechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MABRI.VISION GmbH durchgeführt. Die Zerspanung von Aluminiumlegierungen mit niedrigen Siliziumgehalten erfolgt üblicherweise unter Einsatz der konventionellen Überflutungsschmierung oder der Hochdruckkühlung. Diese Strategien gehen jedoch mit einem hohen Ressourcen- und Energieeinsatz einher. Das Ziel des Vorhabens stellt deshalb die Umstellung dieser Prozesse auf die effizientere Minimalmengenschmierung (MMS) für die Fräsbearbeitung von solchen Aluminiumlegierungen dar. Ansatz des Vorhabens sind bionisch-funktionale Strukturen am Werkzeug, welche den Schmierstoff in Richtung der Schneidkante fördern und dort freisetzen. Kombiniert mit an die Bearbeitungsprozesse angepassten MMS-Systemen können bisherige Prozesse produktiver und gleichzeitig energieeffizienter gestaltet werden. Die nötige Laserstrukturierung der Werkzeuge stellt dabei ein zentrales Mittel zur Erweiterung des Einsatzgebietes der MMS-Technik dar, welche in höchster Qualität mit hoher Produktivität erfolgen muss. Zur Erreichung dieser Ziele entwickelt das Konsortium neben den entsprechenden Strukturen und MMS-Systemen ein hochproduktives Lasersystem. Der Einsatz von Hochleistungs-Ultrakurzpulslasern, mittels Spatials-Light Modulatoren geformten komplexen Strahlgeometrien sowie in Prozess Messtechnik zur Qualitätskontrolle und Prozesssteuerung stellt eine produktive und energieeffiziente Laserbearbeitung der Zerspanungswerkzeuge sicher. Durch den ganzheitlichen Ansatz des Konsortiums steht mit Abschluss des Projektes eine Lösung für die energieeffiziente Zerspanung von Aluminiumlegierungen mittels Fräsen zur Verfügung. Neben den entsprechenden Werkzeugen und Prozessstrategien umfasst diese Lösung ebenfalls die nötigen Produktionsmittel in Form des Lasersystems sowie die zugehörigen angepassten MMS-Systeme.

Teilvorhaben: Einsatz bionischer Strukturen

Das Projekt "Teilvorhaben: Einsatz bionischer Strukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung durchgeführt. Die Zerspanung von Aluminiumlegierungen mit niedrigen Siliziumgehalten erfolgt üblicherweise unter Einsatz der konventionellen Überflutungsschmierung oder der Hochdruckkühlung. Diese Strategien gehen jedoch mit einem hohen Ressourcen- und Energieeinsatz einher. Das Ziel des Vorhabens stellt deshalb die Umstellung dieser Prozesse auf die effizientere Minimalmengenschmierung (MMS) für die Fräsbearbeitung von solchen Aluminiumlegierungen dar. Ansatz des Vorhabens sind bionisch-funktionale Strukturen am Werkzeug, welche den Schmierstoff in Richtung der Schneidkante fördern und dort freisetzen. Kombiniert mit an die Bearbeitungsprozesse angepassten MMS-Systemen können bisherige Prozesse produktiver und gleichzeitig energieeffizienter gestaltet werden. Die nötige Laserstrukturierung der Werkzeuge stellt dabei ein zentrales Mittel zur Erweiterung des Einsatzgebietes der MMS-Technik dar, welche in höchster Qualität mit hoher Produktivität erfolgen muss. Zur Erreichung dieser Ziele entwickelt das Konsortium neben den entsprechenden Strukturen und MMS-Systemen ein hochproduktives Lasersystem. Der Einsatz von Hochleistungs-Ultrakurzpulslasern, mittels Spatials-Light Modulatoren geformten komplexen Strahlgeometrien sowie in Prozess Messtechnik zur Qualitätskontrolle und Prozesssteuerung stellt eine produktive und energieeffiziente Laserbearbeitung der Zerspanungswerkzeuge sicher. Durch den ganzheitlichen Ansatz des Konsortiums steht mit Abschluss des Projektes eine Lösung für die energieeffiziente Zerspanung von Aluminiumlegierungen mittels Fräsen zur Verfügung. Neben den entsprechenden Werkzeugen und Prozessstrategien umfasst diese Lösung ebenfalls die nötigen Produktionsmittel in Form des Lasersystems sowie die zugehörigen angepassten MMS-Systeme.

Teilvorhaben: LaserStrukturierung

Das Projekt "Teilvorhaben: LaserStrukturierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Strahlwerkzeuge (IFSW) durchgeführt. Die Zerspanung von Aluminiumlegierungen mit niedrigen Siliziumgehalten erfolgt üblicherweise unter Einsatz der konventionellen Überflutungsschmierung oder der Hochdruckkühlung. Diese Strategien gehen jedoch mit einem hohen Ressourcen- und Energieeinsatz einher. Das Ziel des Vorhabens stellt deshalb die Umstellung dieser Prozesse auf die effizientere Minimalmengenschmierung (MMS) für die Fräsbearbeitung von solchen Aluminiumlegierungen dar. Ansatz des Vorhabens sind bionisch-funktionale Strukturen am Werkzeug, welche den Schmierstoff in Richtung der Schneidkante fördern und dort freisetzen. Kombiniert mit an die Bearbeitungsprozesse angepassten MMS-Systemen können bisherige Prozesse produktiver und gleichzeitig energieeffizienter gestaltet werden. Die nötige Laserstrukturierung der Werkzeuge stellt dabei ein zentrales Mittel zur Erweiterung des Einsatzgebietes der MMS-Technik dar, welche in höchster Qualität mit hoher Produktivität erfolgen muss. Zur Erreichung dieser Ziele entwickelt das Konsortium neben den entsprechenden Strukturen und MMS-Systemen ein hochproduktives Lasersystem. Der Einsatz von Hochleistungs-Ultrakurzpulslasern, mittels Spatial-Light Modulatoren geformten komplexen Strahlgeometrien, sowie in Prozess Messtechnik zur Qualitätskontrolle und Prozesssteuerung stellt eine produktive und energieeffiziente Laserbearbeitung der Zerspanungswerkzeuge sicher. Durch den ganzheitlichen Ansatz des Konsortiums steht mit Abschluss des Projektes eine Lösung für die energieeffiziente Zerspanung von Aluminiumlegierungen mittels Fräsen zur Verfügung. Neben den entsprechenden Werkzeugen und Prozessstrategien umfasst diese Lösung ebenfalls die nötigen Produktionsmittel in Form des Lasersystems sowie die zugehörigen angepassten MMS-Systeme.

Teilvorhaben: Werkzeugentwicklung und Demonstrator

Das Projekt "Teilvorhaben: Werkzeugentwicklung und Demonstrator" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gühring KG - FuE-Zentrum durchgeführt. Die Zerspanung von Aluminiumlegierungen mit niedrigen Siliziumgehalten erfolgt üblicherweise unter Einsatz der konventionellen Überflutungsschmierung oder der Hochdruckkühlung. Diese Strategien gehen jedoch mit einem hohen Ressourcen- und Energieeinsatz einher. Das Ziel des Vorhabens stellt deshalb die Umstellung dieser Prozesse auf die effizientere Minimalmengenschmierung (MMS) für die Fräsbearbeitung von solchen Aluminiumlegierungen dar. Ansatz des Vorhabens sind bionisch-funktionale Strukturen am Werkzeug, welche den Schmierstoff in Richtung der Schneidkante fördern und dort freisetzen. Kombiniert mit an die Bearbeitungsprozesse angepassten MMS-Systemen können bisherige Prozesse produktiver und gleichzeitig energieeffizienter gestaltet werden. Die nötige Laserstrukturierung der Werkzeuge stellt dabei ein zentrales Mittel zur Erweiterung des Einsatzgebietes der MMS-Technik dar, welche in höchster Qualität mit hoher Produktivität erfolgen muss. Zur Erreichung dieser Ziele entwickelt das Konsortium neben den entsprechenden Strukturen und MMS-Systemen ein hochproduktives Lasersystem. Der Einsatz von Hochleistungs-Ultrakurzpulslasern, mittels Spatials-Light Modulatoren geformten komplexen Strahlgeometrien sowie in Prozess Messtechnik zur Qualitätskontrolle und Prozesssteuerung stellt eine produktive und energieeffiziente Laserbearbeitung der Zerspanungswerkzeuge sicher. Durch den ganzheitlichen Ansatz des Konsortiums steht mit Abschluss des Projektes eine Lösung für die energieeffiziente Zerspanung von Aluminiumlegierungen mittels Fräsen zur Verfügung. Neben den entsprechenden Werkzeugen und Prozessstrategien umfasst diese Lösung ebenfalls die nötigen Produktionsmittel in Form des Lasersystems sowie die zugehörigen angepassten MMS-Systeme.

Teilvorhaben: Prozesstechnik zur Erzeugung von Transportstrukturen

Das Projekt "Teilvorhaben: Prozesstechnik zur Erzeugung von Transportstrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Pulsar Photonics GmbH durchgeführt. Die Zerspanung von Aluminiumlegierungen mit niedrigen Siliziumgehalten erfolgt üblicherweise unter Einsatz der konventionellen Überflutungsschmierung oder der Hochdruckkühlung. Diese Strategien gehen jedoch mit einem hohen Ressourcen- und Energieeinsatz einher. Das Ziel des Vorhabens stellt deshalb die Umstellung dieser Prozesse auf die effizientere Minimalmengenschmierung (MMS) für die Fräsbearbeitung von solchen Aluminiumlegierungen dar. Ansatz des Vorhabens sind bionisch-funktionale Strukturen am Werkzeug, welche den Schmierstoff in Richtung der Schneidkante fördern und dort freisetzen. Kombiniert mit an die Bearbeitungsprozesse angepassten MMS-Systemen können bisherige Prozesse produktiver und gleichzeitig energieeffizienter gestaltet werden. Die nötige Laserstrukturierung der Werkzeuge stellt dabei ein zentrales Mittel zur Erweiterung des Einsatzgebietes der MMS-Technik dar, welche in höchster Qualität mit hoher Produktivität erfolgen muss. Zur Erreichung dieser Ziele entwickelt das Konsortium neben den entsprechenden Strukturen und MMS-Systemen ein hochproduktives Lasersystem. Der Einsatz von Hochleistungs-Ultrakurzpulslasern, mittels Spatials-Light Modulatoren geformten komplexen Strahlgeometrien sowie in Prozess Messtechnik zur Qualitätskontrolle und Prozesssteuerung stellt eine produktive und energieeffiziente Laserbearbeitung der Zerspanungswerkzeuge sicher. Durch den ganzheitlichen Ansatz des Konsortiums steht mit Abschluss des Projektes eine Lösung für die energieeffiziente Zerspanung von Aluminiumlegierungen mittels Fräsen zur Verfügung. Neben den entsprechenden Werkzeugen und Prozessstrategien umfasst diese Lösung ebenfalls die nötigen Produktionsmittel in Form des Lasersystems sowie die zugehörigen angepassten MMS-Systeme.

Teilvorhaben: Laserstrahlquelle

Das Projekt "Teilvorhaben: Laserstrahlquelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TRUMPF Laser SE durchgeführt. Die Zerspanung von Aluminiumlegierungen mit niedrigen Siliziumgehalten erfolgt üblicherweise unter Einsatz der konventionellen Überflutungsschmierung oder der Hochdruckkühlung. Diese Strategien gehen jedoch mit einem hohen Ressourcen- und Energieeinsatz einher. Das Ziel des Vorhabens stellt deshalb die Umstellung dieser Prozesse auf die effizientere Minimalmengenschmierung (MMS) für die Fräsbearbeitung von solchen Aluminiumlegierungen dar. Ansatz des Vorhabens sind bionisch-funktionale Strukturen am Werkzeug, welche den Schmierstoff in Richtung der Schneidkante fördern und dort freisetzen. Kombiniert mit an die Bearbeitungsprozesse angepassten MMS-Systemen können bisherige Prozesse produktiver und gleichzeitig energieeffizienter gestaltet werden. Die nötige Laserstrukturierung der Werkzeuge stellt dabei ein zentrales Mittel zur Erweiterung des Einsatzgebietes der MMS-Technik dar, welche in höchster Qualität mit hoher Produktivität erfolgen muss. Zur Erreichung dieser Ziele entwickelt das Konsortium neben den entsprechenden Strukturen und MMS-Systemen ein hochproduktives Lasersystem. Der Einsatz von Hochleistungs-Ultrakurzpulslasern, mittels Spatial-Light Modulatoren geformten komplexen Strahlgeometrien sowie in Prozess Messtechnik zur Qualitätskontrolle und Prozesssteuerung stellt eine produktive und energieeffiziente Laserbearbeitung der Zerspanungswerkzeuge sicher. Durch den ganzheitlichen Ansatz des Konsortiums steht mit Abschluss des Projektes eine Lösung für die energieeffiziente Zerspanung von Aluminiumlegierungen mittels Fräsen zur Verfügung. Neben den entsprechenden Werkzeugen und Prozessstrategien umfasst diese Lösung ebenfalls die nötigen Produktionsmittel in Form des Lasersystems sowie die zugehörigen angepassten MMS-Systeme. Im Teilprojekt 'Laserstrahlquelle' werden neuartige Ultrakurzpulslaser für die effiziente und nacharbeitsfreie Lasermaterialbearbeitung demonstriert und optimiert.

Teilvorhaben: Minimalmengenschmiertechnik und Medienentwicklung

Das Projekt "Teilvorhaben: Minimalmengenschmiertechnik und Medienentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HPM Technologie GmbH durchgeführt. Die Zerspanung von Aluminiumlegierungen mit niedrigen Siliziumgehalten erfolgt üblicherweise unter Einsatz der konventionellen Überflutungsschmierung oder der Hochdruckkühlung. Diese Strategien gehen jedoch mit einem hohen Ressourcen- und Energieeinsatz einher. Das Ziel des Vorhabens stellt deshalb die Umstellung dieser Prozesse auf die effizientere Minimalmengenschmierung (MMS) für die Fräsbearbeitung von solchen Aluminiumlegierungen dar. Ansatz des Vorhabens sind bionisch-funktionale Strukturen am Werkzeug, welche den Schmierstoff in Richtung der Schneidkante fördern und dort freisetzen. Kombiniert mit an die Bearbeitungsprozesse angepassten MMS-Systemen können bisherige Prozesse produktiver und gleichzeitig energieeffizienter gestaltet werden. Die nötige Laserstrukturierung der Werkzeuge stellt dabei ein zentrales Mittel zur Erweiterung des Einsatzgebietes der MMS-Technik dar, welche in höchster Qualität mit hoher Produktivität erfolgen muss. Zur Erreichung dieser Ziele entwickelt das Konsortium neben den entsprechenden Strukturen und MMS-Systemen ein hochproduktives Lasersystem. Der Einsatz von Hochleistungs-Ultrakurzpulslasern, mittels Spatials-Light Modulatoren geformten komplexen Strahlgeometrien sowie in Prozess Messtechnik zur Qualitätskontrolle und Prozesssteuerung stellt eine produktive und energieeffiziente Laserbearbeitung der Zerspanungswerkzeuge sicher. Durch den ganzheitlichen Ansatz des Konsortiums steht mit Abschluss des Projektes eine Lösung für die energieeffiziente Zerspanung von Aluminiumlegierungen mittels Fräsen zur Verfügung. Neben den entsprechenden Werkzeugen und Prozessstrategien umfasst diese Lösung ebenfalls die nötigen Produktionsmittel in Form des Lasersystems sowie die zugehörigen angepassten MMS-Systeme.

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