Ganzheitliches Prozessmodell für die ultraschallunterstützte Gesteinszerspanung

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Die ultraschallunterstützte Bearbeitung, als Teil der zunehmend ins Blickfeld der Forschungsaktivitäten geratenen hybriden Bearbeitungsverfahren, verspricht zahlreiche Prozessverbesserungen. Dabei ist das unzureichende Verständnis und die unzureichende Beschreibung des Prozesses ein Hauptgrund für den vergleichsweise seltenen Einsatz der ultraschallunterstützten Bearbeitung in der industriellen Anwendung. Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll daher aufbauend auf eigenen Erkenntnissen - insbesondere aus dem gerade abgeschlossenen DFG-Forschungsprojekt , bei dem die Wirksamkeit der Ultraschallunterstützung bei der Bearbeitung von Steinwerkstoffen nachgewiesen werden konnte - und denen anderer Wissenschaftler das Prozessverständnis bei der ultraschallunterstützten Zerspanung von Gestein erhöht werden. Das im Projekt zu entwickelnde Prozessmodell soll es ermöglichen, die auftretenden Effekte, insbesondere die Reduktion der Prozesskräfte, beim Einsatz von Ultraschall zunächst qualitativ und auch teilweise quantitativ zu bestimmen. Dies soll mit Hilfe eines Modells, das auf Basis der kinematischen Verhältnisse und der Prozessparameter erstellt wird, geschehen. Durch die Betrachtung der Bearbeitungskräfte und ihrer Rückkopplung auf das schwingungserzeugende System ergibt sich ein vollständiges dynamisches Modell. Hierzu ist die Kompetenz der beiden beteiligten Institute im Bereich der Modellierung von Ultraschallprozessen respektive Zerspanprozessen notwendig. Das theoretische Modell wird dann mit Hilfe verschiedener experimenteller Untersuchungen iterativ optimiert und verifiziert. Dadurch entsteht ein Gesamtprozessmodell, welches einen wichtigen Baustein für die modellbasierte Auslegung von US-Bearbeitungsprozessen darstellt. Mit diesem Modell wird abschließend eine optimierte Schwinger-Werkzeug-Kombination entworfen, aufgebaut