»Kleben von Werkzeugen«: Optimierung von Zerspanwerkzeugen durch den Einsatz der Klebtechnologie

Optimierung von Zerspanwerkzeugen durch den Einsatz der Klebtechnologie
© Fraunhofer IPA/Rainer Bez

Ziel des Projekts „Kleben von Zähnen“ war die Validierung der Klebtechnologie für den Anwendungsfall hartmetallbestücktes Verbundkreissägeblatt. Durch den Einsatz von Klebtechnologie bei Zerspanwerkzeugen ergeben sich Vorteile in Bezug auf Schneidstoffvielfalt, Prozesskette und Nachhaltigkeit bei der Ressourcennutzung.

Erhöhung der Schneidstoffvielfalt bei Ressourcenschonung kritischer Rohstoffe

Viele Zerspanwerkzeuge in Verbundbauweise, beispielsweise Verbundkreissägeblätter, besitzen gelötete Zahnrohlinge auf einem Werkzeuggrundkörper. Die Schneidstoffvielfalt ist durch den Hartlötprozess auf Hartmetalle beschränkt. Der Nacharbeitsaufwand gelöteter Werkzeuge ist aufgrund von Verschmutzungen und der hohen thermsichen Beeinflussung hoch. Auch der Schleifprozess erfolgt nachgelagert. Zudem sind die Prozessparameter für die Bearbeitung mit Hartmetallen beschänkt. Der Einsatz neuer Schneidstoffe kann zu einer Prozessoptimierung führen.

Ziel des Projekts ist der Nachweis der Eignung von Klebstoffen für den Einsatz in Zerspanwerkzeugen. Durch die Validierung der Klebtechnologie bei Zerspanwerkzeugen erweitert sich die nutzbare Schneidstoffvielfalt. Zusätzlich kann die Prozesskette optimiert werden, beispielsweise durch den Einsatz bereits geschliffener Zähne. Die Nutzung alternativer Schneidstoffe bietet zudem die Möglichkeit zur Ressourcenschonung kritischer Rohstoffe wie Wolfram.

Projektablauf

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) wurden die mechanischen Anforderungen an die Fügeverbindung Zahn-Stammblatt anhand realer Sägeversuche ermittelt. Auf dieser Basis erfolgte eine systematische Klebstoffauswahl und experimentelle Untersuchung der Festigkeiten anhand zerstörender Prüfungen.

Die besten Ergebnisse, welche aus einer definierten Kombination aus Schneidstoff, Stahl, Klebstoff und Oberflächenbehandlung erreicht wurden, wurden für den Aufbau erster Werkzeuge herangezogen. Die geklebten Werkzeuge wurden im Einsatz untersucht und erste Schnitte in Holzwerkstoffe wurden damit erfolgreich durchgeführt.
Mit Hilfe von FE-Analysen wurden die Fügestellen der geklebten Werkzeuge lastgerecht optimiert. Untersuchungen zum Trennen und Aufbereiten der Fügeflächen haben zudem gezeigt, dass eine Verlängerung des Produktlebenszyklus sowie ein sortenreines Recycling möglich sind.

Projektnutzen

  • Ressourcenschonung kritischer Rohstoffe
  • Nutzbarmachung alternativer Schneidstoffe
  • Steigerung der Prozessperformance durch Nutzung alternativer Schneidstoffe
  • Sortenreines Recycling nach Standzeitende vereinfacht möglich
  • Optimierungspotenzial für gesamte Prozesskette der Verbundkreissägeblattherstellung

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