Modellgestützte Werkzeug- und Prozessentwicklung des Bohrschleifens faserverstärkter Duromere

Polymerwerkstoffe mit einer Verstärkung aus Glas- oder Kohlefasern werden in vielen Wirtschaftsbereichen in steigendem Maße eingesetzt. Zum Fügen von Komponenten aus Faserkunststoff werden Bohrungen benötigt, für die fast ausschließlich Werkzeuge mit geometrisch bestimmter Schneide eingesetzt werden. Der abrasive Faseranteil der Werkstoffe verursacht dabei einen hohen Schneidkantenverschleiß. Diamanthohlschleifstifte können im Falle von duroplastischen Matrixwerkstoffen eine vielversprechende Alternative bieten, da sie eine äußerst hohe Verschleißbeständigkeit gegenüber Abrasion aufweisen. Zudem wird durch den hohlen Aufbau das Zerspanungsvolumen deutlich reduziert. Der Verlust von einzelnen Diamantkörnern kann durch die Vielzahl an Schneiden kompensiert werden. Die Werkzeuge lassen sich weiterhin kostengünstig wiederbelegen. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Potenzial der Diamanthohlschleifstifte für die Bearbeitung duroplastischer Faserkunststoffe aufgezeigt. Hierfür erfolgen zunächst eine umfassende Analyse der Wirkmechanismen sowie die Analyse des Einflusses der Stellgrößen auf den Schleifprozess und das Prozessergebnis. Im Anschluss hieran werden die Einflüsse verschiedener Werkzeugspezifikationen untersucht. In einem separaten Kapitel werden mögliche Schädigungsformen des Verbundmaterials aufgezeigt und die applizierte Kühlschmierstoffmenge verringert. Der Werkzeugaufbau wird anschließend mithilfe einer geometrisch-kinematischen Modellierung abgebildet und der Prozess des Bohrschleifens simuliert. Hiernach werden technologische Möglichkeiten aufgezeigt, den Werkzeugaufbau und die Prozessführung hinsichtlich der Prozesshauptzeit und des Bearbeitungsergebnisses zu optimieren. Den Abschluss der Arbeit bilden mögliche werkstoffliche und verfahrenskinematische Erweiterungen des Bohrschleifprozesses.