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Mikro-Bearbeitung: Laser-, EDM-, und Zerspanungs-Prozesse

Laser-Prozesse I

Der Fokus liegt in der experimentellen Erforschung von ultra kurz gepulsten (UKP) Laserprozessen mit der Hauptanwendung  “Werkzeugbearbeitung”. Ein gut ausgerüstetes Labor mit ns- und ps-Lasern erlaubt die Bearbeitung sehr vieler, auch exotischer Materialien.

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Laser-Prozesse II

Neben der Laserbearbeitung von Werkzeugen mit geometrisch unbestimmten Schneiden werden auch Wendeschneideplatten und Kleinwerkzeuge aus ultraharten Werkstoffen bearbeitet.

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Simulation Laser-Prozesse

Um die ablaufenden UKP-Laserprozesse physikalisch besser zu verstehen, werden sie mathematisch modelliert und simuliert.

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Laser-Prozesse III

Mittels Lasercladding-Prozessen können Bauteile wie Turbinenschaufeln,Knethaken, Baggerzähne etc. partiell oder ganz mit einer Verschleissschutzschicht aus z.B. Kobaltbasierten Werkstoffen beschichtet werden. Das Ziel ist es, möglichst dünne Schutzschichten bei geringstmöglicher Vermischung mit dem Basismaterial aufzutragen.

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Laser-Prozesse IV

Während es sich beim Lasercladding um einen zweidimensionalen Prozess handelt, wird beim Laser-DMD (Direct Metal Deposition) um einen dreidimensionalen Prozess. Dabei wurden auf der institutseigenen Maschine Aufbauraten von ³ 4 kg erzielt.

Typische Lasercladding- & DMD-Bauteile:

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Laser-Prozesse V

Mit Hilfe der Lasercladding-Modellierung wird das Aufbauverhalten der Schutzschicht in Abhängigkeit verschiedener Maschinen- und Laserparameter vorausberechnet. Damit soll ein fundamentaleres Prozessverständnis gefunden und die zeitintensive Suche geeigneter Prozessfenster reduziert werden.

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EDM-Prozesse I - Senken

Untersucht werden vornehmlich Senk- und Bohr-Prozesse im Meso- / Mikro-Bereich, welcher zwischen zirka 0.5 bis 5mm2 Elektrodenquerschnittsfläche liegt. Haupthema ist der weitestgehende Erhalt der Elektrodengestalt über die ganze Senktiefe.

Auch in diesem Teilbereich werden Prozess-Simulationen durchgeführt.

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EDM-Prozesse II - Bohren

Der Wirkungsgrad und die thermische Integrität können bei Hochleistungsgasturbinen durch Kühlung der Lauf- und Leitschaufeln erhöht werden. Dazu werden die genannten Bauteile mit Kühlluftbohrungen versehen. Die Herausforderung dabei sind das ausserordentlich schwer zerspanbare Material (Nickelbasislegierungen) und der flache Winkel der Bohrungen zur Oberfläche. Hierzu bietet sich der EDM-Bohrprozess an, der beide Ansprüche erfüllt.

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Zerspan-Prozesse

Aktivitäten liegen hier im Fräsen feinster Elektroden aus Graphit und Kupfer respektive Wolfram-Kupfer für den Einsatz im Meso- / Mikro-Funkenerodieren (Querschnitte bis 30 x 30µm2 ) sowie beim Präzisions- / UP-Fräsen mit Diamantwerkzeugen.

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Enabling advanced functionalities of Diamond and other ultra-hard materials by Integrated Pulsed Laser Ablation Technologies

DIPLAT_1200


DIPLAT ist ein kollaboratives, Demo-orientiertes EU Forschungsprojekt das den Grundstein für eine neue Werkzeugbearbeitungstechnologie setzen soll.

DIPLAT adressiert den Bedarf nach einer effizienten, präzisen und flexiblen Bearbeitungstechnologie für ultraharte Materialien in Werkzeuganwendungen, um das Potenzial dieser Materialien auszunutzen. Durch die innovative Anwendung der Entwicklungen im Bereich der Hochleistungs- Kurz- und Ultrakurz-Lasertechnologie, wird eine Werkzeugbearbeitungstechnologie basierend auf 3D Laserablation entwickelt und für diverse industrielle Applikationen demonstriert. DIPLAT wird eine vollständige neue Technologieplattform für die Herstellung von Werkzeugen mit erweiterter Funktionalität, ausserordentlicher Leistungsfähigkeit und überlegenen Standzeiten vorstellen.

Weitere Informationen: www.fp7-diplat.eu

 

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