Modellgestützte Werkzeug- und Prozessentwicklung des Bohrschleifens faserverstärkter Duromere

Polymerwerkstoffe mit einer Verstärkung aus Glas- oder Kohlefasernwerden in vielen Wirtschaftsbereichen in steigendem Maße eingesetzt.Zum Fügen von Komponenten aus Faserkunststoff werden Bohrungenbenötigt, für die fast ausschließlich Werkzeuge mit geometrischbestimmter Schneide eingesetzt werden. Der abrasive Faseranteil derWerkstoffe verursacht dabei einen hohen Schneidkantenverschleiß. Diamanthohlschleifstifte können im Falle von duroplastischenMatrixwerkstoffen eine vielversprechende Alternative bieten, da sieeine äußerst hohe Verschleißbeständigkeit gegenüber Abrasion aufweisen.Zudem wird durch den hohlen Aufbau das Zerspanungsvolumen deutlichreduziert. Der Verlust von einzelnen Diamantkörnern kann durch dieVielzahl an Schneiden kompensiert werden. Die Werkzeuge lassen sichweiterhin kostengünstig wiederbelegen. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Potenzial derDiamanthohlschleifstifte für die Bearbeitung duroplastischerFaserkunststoffe aufgezeigt. Hierfür erfolgen zunächst eine umfassendeAnalyse der Wirkmechanismen sowie die Analyse des Einflusses derStellgrößen auf den Schleifprozess und das Prozessergebnis. ImAnschluss hieran werden die Einflüsse verschiedenerWerkzeugspezifikationen untersucht. In einem separaten Kapitel werden mögliche Schädigungsformen desVerbundmaterials aufgezeigt und die applizierte Kühlschmierstoffmengeverringert. Der Werkzeugaufbau wird anschließend mithilfe einergeometrisch-kinematischen Modellierung abgebildet und der Prozess desBohrschleifens simuliert. Hiernach werden technologische Möglichkeitenaufgezeigt, den Werkzeugaufbau und die Prozessführung hinsichtlich derProzesshauptzeit und des Bearbeitungsergebnisses zu optimieren. DenAbschluss der Arbeit bilden mögliche werkstoffliche undverfahrenskinematische Erweiterungen des Bohrschleifprozesses.