Laserunterstütztes Fräsen hochfester Werkstoffe

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Hermann Kemper GmbH & Co. KG - Hersteller für CNC Drehteile

COSCOM Computer GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle optischen und mechanischen Teilsysteme wurden schließlich in eine Satisloh-Fünf-Achs-Bearbeitungsmaschine mit 3+2-Kinematik integriert. Der gezeigte Aufbau ermöglicht erstmalig die mehrachsige laserunterstützte Fräsbearbeitung bei einer Bearbeitungsflexibilität und Prozessführung, die mit der konventionellen mehrachsigen Fräsbearbeitung vergleichbar ist.

Inconel 718 mit geringeren Prozesskräften bearbeiten

Bei der Bearbeitung der Nickelbasislegierung Inconel 718 mit dem neu entwickelten System können die Prozesskräfte im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung zwischen 40 und 60% reduziert werden, wobei die maximale Verschleißmarkenbreite nach einem zerspanten Materialvolumen von 1000 mm³ weniger als 50% beträgt.

Einsatzmöglichkeiten für die mehrachsige laserunterstützte Fräsbearbeitung finden sich insbesondere im Bereich des Werkzeug- und Formenbaus sowie der Luft- und Raumfahrt. Neben der Fertigung von Umformwerkzeugen ergeben sich weitere Anwendungsfelder bei der spanenden Herstellung von Triebwerkskomponenten. Die erhebliche mechanische und thermische Belastung einzelner Triebwerkskomponenten führt zum Einsatz hochwarmfester Werkstoffe auf Nickel- oder Titanbasis, die sich durch eine hohe Zeitstands- und Warmfestigkeit auszeichnen.

Die Zerspanung dieser Werkstoffe ist durch eine hohe Belastung des Werkzeugs charakterisiert, die innerhalb kurzer Zeit zu hohem Verschleiß der eingesetzten Schneiden führt. Demzufolge können nur kurze Werkzeugstandzeiten und geringe Zerspanleistungen erzielt werden. Die mehrachsige laserunterstützte Fräsbearbeitung besitzt insbesondere in diesem Bereich der hochfesten, schwerzerspanbaren Werkstoffe das Potenzial zur deutlichen Leistungssteigerung.

Herstellung komplexer 3D-Geometrien durch laserunterstütztes Fräsen im Visier

Im Hinblick auf einen industriellen Einsatz der laserunterstützten Fräsbearbeitung für Anwendungen innerhalb der genannten Branchen bestehen am Fraunhofer-IPT verschiedene Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, die sich systemseitig der Werkzeug- und Steuerungstechnik sowie technologisch der Analyse und Erweiterung der Prozessgrenzen für unterschiedliche Werkstoffe widmen.

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