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Eric_Segebade

M.Sc. Eric Segebade

Akad. Mitarbeiter
Bereich: Fertigungs- und Werkstofftechnik
Sprechstunden: nach Vereinbarung
Raum: 601.5, Geb. 10.50
Tel.: +49 721 608-45906
Fax: +49 721 608-45004
Eric SegebadeUtf1∂kit edu

76131 Karlsruhe
Kaiserstraße 12


M.Sc. Eric Segebade

Forschungs- und Arbeitsgebiete:

  • Prozessoptimierung spanender Endbearbeitung
  • Präparation von Schneidkantenmikrogeometrien
  • Gezielte Erzeugung tribologisch optimierter Randschichten bei der Zerspanung
  • Simulation von Randschichteigenschaften bei der Zerspanung

 

Allgemeine Aufgaben

 

Projekte:

  • SPP 1551: Ressourceneffiziente Konstruktionselemente
  • BMWI: Luftfahrtforschung und -technologie LuFo V-2: "Fahrwerksystem für Wide-Body-Flugzeuge der nächsten Generation“ (FAWIBO)

Veröffentlichungen

[ 1 ] Schulze, V.; Bollig, P.; Gerstenmeyer, M.; Segebade, E. & Zanger, F. (2016), „Surface Engineering - Optimierte Oberflächen durch Zerspanungsprozesse“, mav Innovationsforum 2016, S. 6-8.
Abstract:
Bei der spanenden Bauteilherstellung ändern sich die Zustände der bearbeiteten Oberflächen durch hohe mechanische und thermische Belastungen maßgeblich. Diese Änderungen wirken sich neben topologischen Zuständen wie Rauheiten auf mechanische Zustände wie Eigenspannungen oder Verfestigungen und auf metallographisch erfassbare Zustände wie Phasenumwandlungen oder Änderung der Mikrostruktur aus. Mit Hilfe neuer Kenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen Prozessen und Bauteilen werden am wbk Institut für Produktionstechnik in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für angewandte Materialien-Werkstoffkunde (IAM-WK) mittels Surface Engineering die Eigenschaften von Bauteilen definiert eingestellt. Hierbei stehen besonders Charakteristika der Bauteilrandzonen, wie Eigenspannungs- und Verfestigungszustände, im Vordergrund, die durch den Fertigungsprozess bestimmt werden und einen großen Einfluss auf die Eigenschaften bei schwingender oder tribologischer Beanspruchung besitzen. Die definierte Erzeugung von Bauteilrandzonen, aber auch die schädigungsarme Bearbeitung, spielt dabei eine große Rolle. Am wbk werden zerspanungsbedingte Bauteilzustände und –eigenschaften in verschiedenen Forschungsprojekten zusätzlich zu den experimentellen Untersuchungen mittels Prozesssimulationen analysiert, um damit zu einer numerisch unterstützten Optimierung des Zerspanungsprozesses zu gelangen.

[ 2 ] Segebade, E.; Zanger, F. & Schulze, V. (2016), „Influence of Different Asymmetrical Cutting Edge Microgeometries on Surface Integrity“. Procedia CIRP 45, Hrsg. Elsevier, S. 11-14.
Abstract:
The importance of cutting edge microgeometries in machining operations has been proven time after time again. Not only with regard to wear, but also as an important factor influencing the resulting surface integrity. In this paper the influence of asymmetric cutting edge microgeometries and different process parameters on the resulting accumulated plastic strain, plastic strain rates and surface layer microstructure of AISI 4140 in cutting experiments and FE-simulations is investigated. To characterize the cutting edge microgeometries a recently published method considering the process parameters such as cutting angles is used.

[ 3 ] Gerstenmeyer, M.; Segebade, E.; Zanger, F. & Schulze, V. (2017), „Simulation der mechanischen Oberflächenbehandlung mit Simufact Forming“. 18. Roundtable Simulating Manufacturing, Hrsg. Dr. Hendrik Schafstall und Michael Wohlmuth, S. 180-189.
Abstract:
Zur spanenden Herstellung metallischer Bauteile sind mehrere Prozessschritte erforderlich. Diese sind bspw. ausgehend vom Halbzeug über Schrupp-Schlicht-Strategien bis hin zum Surface- Finishing. Bei der Schrupp-Schlicht-Strategie folgt einer Zerspanung mit vergleichsweise hohen Schnitttiefen eine Endbearbeitung mit weitaus geringerer Schnitttiefe und angepassten Prozessparametern. Eine Möglichkeit zum Surface-Finishing ist die sog. Komplementärzerspanung. Dabei erfolgt nachfolgend zur Zerspanung eine mechanische Oberflächenflächenbehandlung mit dem eigentlichen Schneidwerkzeug. Charakteristisch ist, dass die Bearbeitungsrichtungen von Zerspanung und Oberflächenbehandlung entgegengesetzt erfolgen. Jeder dieser Prozessschritte beeinflusst die Bauteilzustände in der Randschicht. Die simulative Betrachtung von vorhergehenden Prozessen und der damit einhergehenden Änderung der Randschichtzustände ist für das Prozessverständnis ein elementarer Bestandteil, um optimale Bearbeitungsergebnisse und damit Bauteileigenschaften zu erhalten. Neben der reinen Beschreibung der Fertigungsprozesse muss für eine ganzheitliche Prozessbeschreibung auch das elasto-plastische Materialverhalten mittels geeigneter Materialmodelle beschrieben werden. In dieser Arbeit werden aufbauend auf 2D- und 3D-Spanbildungssimulationen in Simufact Forming eine Mehrfachzerspanung (Schrupp-Schlicht- Strategie) sowie die Komplementärzerspanung vorgestellt. Neben der Betrachtung der Schneidkantenmikrogeometrie stehen auch die resultierenden Randschichtzustände im Mittelpunkt der Untersuchungen.

[ 4 ] Segebade, E.; Gerstenmeyer, M.; Zanger, F. & Schulze, V. (2017), „Zerspanungssimulation mit Simufact Forming“. 18. Roundtable Simulating Manufacturing, Hrsg. Dr. Hendrik Schafstall und Michael Wohlmuth, S. 116-127.
Abstract:
Spanbildungsvorgänge an metallischen Bauteilen, wie beispielsweise der Drehprozess, sind gekennzeichnet durch ein thermo-mechanisches Lastkollektiv, welches während des Prozesses auf die der Schneidkante sowie auf das Bauteil und den Span einwirkt. Der Einfluss hoher Temperaturen, Dehnraten und Dehnungen müssen für Werkstoffe charakterisiert werden, um in der Simulation ein realistisches Materialverhalten abzubilden. Dabei stellen auch unsichere Kenntnisse über die Reibungsverhältnisse im realen Prozess eine Herausforderung für die Modellierung dar. Hinzu kommt die Notwendigkeit einer stabilen und effizienten Neuvernetzungs- oder Trennungsroutine zur Realisierung der Spanbildung. Für die Simulation spanabhebender Fertigungsprozesse haben sich aufgrund dieser Umstände in den letzten Jahren geeignete Softwarepaketen international etabliert. Die Eignung der Software Simufact Forming wurde im Rahmen aktueller Arbeiten sowohl für 2D- als auch für 3D-Spanbildungssimulationen demonstriert und anhand von experimentell ermittelten Kräften validiert. Dabei fand auch die Schneidkantenmikrogeometrie Beachtung. Die Mikrogeometrie nimmt nachweislich Einfluss auf die Prozesskräfte sowie die zerspanungsbedingten Randzonenzustände, wie die Gefügestruktur und Eigenspannungsverteilung.

[ 5 ] Schulze, V.; Zanger, F.; Bollig, P.; Segebade, E.; Gerstenmeyer, M. & Klotz, S. (2017), „Randschichtzustände nach Fertigungsprozessen – Erzeugung und Bewertung“ in Moderne Zerspanungstechnologie - Neue Entwicklungen und trends aus der Forschung und Praxis, Hrsg. Azarhoushang, B. & Wolf, T., Hochschule Furtwangen, Villingen-Schwenningen, S. 1-7.
Abstract:
Die spanende Bearbeitung von metallischen Werkstoffen besitzt in der produzierenden Industrie einen hohen Stellenwert. Dabei beeinflusst der spanende Endbearbeitungsprozess mit mechanischer und thermischer Wechselwirkung zwischen Werkstückstoff und Werkzeug die finalen Bauteilzustände. Dabei spielen neben Oberflächenrauheit oder geometrischen Toleranzen auch die Eigenspannungen und Verfestigungen eine wichtige Rolle. Mit Surface Engineering wird die gezielte Prozesssteuerung zur Beeinflussung des Bauteilverhaltens bezüglich der Schwingfestigkeit, der tribologischen Eigenschaften sowie der entstehenden Phasenumwandlungen oder der Mikrostruktur bezeichnet. Unter diesem Gesichtspunkt werden am wbk Institut für Produktionstechnik in Zusammenarbeit mit dem Institut für angewandte Materialien – Werkstoffkunde (IAM-WK) neue Fertigungsprozesse entwickelt sowie bestehende Prozesse optimiert. Hierbei werden in Forschungsprojekten experimentelle und simulationsgestützte Methoden angewandt, um das Prozessverständnis zu erhöhen und die geforderten Eigenschaften zu erzielen. Ausgewählte Themen sind die Untersuchung von Werkzeugverschleiß und Randschichtzuständen bei der Bearbeitung schwer zerspanbarer Materialien, die Phasenumwandlung bei der Trockenbearbeitung und der Minimalmengenschmierung (MMS), die Erzeugung von nanokristallinen Randschichten in Abhängigkeit der Schneidkantenmikrogeometrie und auch die am Institut entwickelte Prozessstrategie Komplementärzerspanung.

[ 6 ] Segebade, E.; Zanger, F. & Schulze, V. (2017), „Asymmetrische Schneidkantenmikrogeometrien - Bedeutung, Charakterisierung, potenzielle Anwendungen und Herausforderungen“ in Spanende Fertigung, Hrsg. Dirk Biermann, Vulkan Verlag, Essen, S. 79-85. ISBN/ISSN: 978-3-8027-2989-8
Abstract:
In der Zerspanung wird der Schneidkantenmikrogeometrie bereits seit Jahren ein hoher Stellenwert zugesprochen. Neben der anfänglichen Überlegung, durch gezielte Schneidkantenpräparation die Standzeit von Werkzeugen zu erhöhen, wurde in den letzten Jahren insbesondere das Potential betreffend der Ausbildung von Bauteilrandschichten untersucht. In beiden Fällen ist auch die vergleichbare Charakterisierung von Schneidkanten auf der µm-Skala Ziel vieler Untersuchungen geworden. In diesem Beitrag wird der Stand der Forschung asymmetrischer Schneidkantenmikrogeometrien insbesondere bezüglich der Charakterisierung fokussiert, sowie auf potentielle Anwendungen und Herausforderungen bei derselben eingegangen. In diesem Zuge werden zur Verdeutlichung Daten aus aktueller experimenteller Forschung herangezogen.

[ 7 ] Imbrogno, S.; Segebade, E.; Fellmeth, A.; Gerstenmeyer, M.; Zanger, F.; Schulze, V. & Umbrello, D. (2017), „Microstructural and hardness changes in aluminum alloy Al-7075: Correlating machining and equal channel angular pressing“. AIP Converence Proceedings 1896, Hrsg. American Institute of Physics, S. 1-6.
Abstract:
Recently, the study and understanding of surface integrity of various materials after machining is becoming one of the interpretative keys to quantify a product´s quality and life cycle performance. The possibility to provide fundamental details about the mechanical response and the behavior of the affected material layers caused by thermo-mechanical loads resulting from machining operations can help the designer to produce parts with superior quality. The aim of this work is to study the experimental outcomes obtained from orthogonal cutting tests and a Severe Plastic Deformation (SPD) process known as Equal Channel Angular Pressing (ECAP) in order to find possible links regarding induced microstructural and hardness changes between machined surface layer and SPD-bulk material for Al7075. This scientific Investigation aims to establish the basis for an innovative method to study and quantify metallurgical phenomena that occur beneath the machined surface of bulk material.

[ 8 ] Segebade, E.; Gerstenmeyer, M.; Zanger, F. & Volker, S. (2017), „Cutting Simulations Using a Commercially Available 2D/3D FEM Software for Forming“. Procedia CIRP, Hrsg. Elsevier, S. 73-78.
Abstract:
Chip formation simulations require either sophisticated material based element removal or deactivation routines, or a powerful remeshing procedure. Therefore the accuracy of all chip formation simulations significantly depends on the FEM-software as well as the material data. Over the course of the past years, a few select commercial programs became the pre-eminent choice for chip formation simulations. In this work, the software simufact.forming, which is not one of those few programs widely in use, has been employed for 2D and 3D chip formation simulations. Orthogonal cutting experiments with AISI4140 were conducted and subsequently modeled, including the cutting edge radius. The results were analyzed with regard to how well chip formation and the resulting process forces in 2D and 3D can be depicted.

[ 9 ] Segebade, E.; Gerstenmeyer, M.; Zanger, F. & Schulze, V. (2017), „Simulative Betrachtung von Prozessketten in der Fertigung“, massivUmformung, S. 56-59.
Abstract:
Im Produktentstehungsprozess kommen simulationsgestützte Analysen zur Auslegung von Bauteilen und Produktionsanlagen, Werkzeugen und Prozessen zum Einsatz. Auch wenn die heute möglichen Simulationstechniken mittlerweile die Betrachtung der gesamten Prozesskette für alle Produktionsschritte ermöglichen, wird dies in der Industrie nur äußerst selten angewendet. Im Folgenden wird das Potenzial der Prozesskettenmodellierung exemplarisch vorgestellt.