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GeWinDe – Dreh-Wirbeln auf der Hannover Messe

Das wbk stellt ein neues Hochleistungsfertigungsverfahren für die Fertigung gewindeartiger Bauteile vor
Das neue Verfahren ermöglicht eine gleichzeitige Dreh- und Wirbelbearbeitung von Bauteilen (Foto: Markus Breig, KIT)
Das neue Verfahren ermöglicht eine gleichzeitige Dreh- und Wirbelbearbeitung von Bauteilen (Foto: Markus Breig, KIT)

Für gewindeartige Bauteile wie etwa Knochenschrauben ist das konventionelle Wirbeln ein attraktives Fertigungsverfahren, um möglichst präzise Profile zu fräsen. Allerdings verringert die vorab erforderliche Drehbearbeitung der Außenkontur die Produktivität: „Während des Prozesses bewegt sich das Werkstück entlang der Gewindesteigung“, erklärt Prof. Schulze, Institutsleiter am wbk. „Dabei hat es beim konventionellen Wirbeln nur eine geringe Rotationsgeschwindigkeit, die verhindert, dass wir das Werkstück parallel mit feststehenden Werkzeugen bearbeiten können.“ Bei Knochenschrauben beispielsweise kann das Material zwischen dem äußeren Gewinde und dem Schraubenkopf deshalb nicht gleichzeitig in einer Drehbearbeitung zerspant werden, sondern es muss vorher drehbearbeitet werden, um in einem zweiten Schritt das Gewinde durch Wirbelwerkzeuge zu erzeugen. Dies führt zu langen Prozesszeiten.

Eine Hochleistungsalternative hat das wbk gemeinsam mit den Firmen Index, Paul Horn und smith&nephew im Projekt „GeWinDe“ erforscht: „Wir haben ein synchrones Dreh-Wirbelverfahren entwickelt, das beide Prozesse kombiniert“, so Prof. Schulze. Hierfür haben die Ingenieure zunächst die Prozesskinematik untersucht und anschließend die Schneiden-Profile an die Anforderungen des neuen Verfahrens angepasst. Diese Auslegung haben sie in Simulationen getestet und verbessert. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler die Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks so erhöhen, dass es sich schnell genug dreht, um eine gleichzeitige Drehbearbeitung zu ermöglichen. „Dadurch können wir die Prozesszeiten signifikant reduzieren und das mittels Wirbeln abzutragende Materialvolumen reduzieren“, sagt Prof. Schulze. Als Ergebnis steht mit dem Dreh-Wirbeln ein neues Hochleistungsfertigungsverfahren zur Verfügung, das die Vorteile einer energieeffizienten und ressourcenschonenden Produktion aufzeigt, indem es mehrere Bearbeitungsprozesse parallelisiert. Das wbk stellt das Thema am Stand des KIT auf der Hannover Messe vom 24. bis 28. April vor.

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) „Forschung für die Produktion von morgen“ gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

Weitere Informationen unter:
www.wbk.kit.edu/wbkintern/Forschung/Projekte/drehwirbeln

www.pkm.kit.edu/gewinde.php