Ziel der Lehrveranstaltung „Prozessentwicklung für die spanende Herstellung metallischer Bauteile“ ist es, Studierende zu befähigen, wesentliche spanende Fertigungsprozesse für metallische Werkstücke zu beschreiben und nach technischen und wirtschaftlichen Aspekten zu bewerten. Auf Grundlage mechanischer und werkstoffkundlicher Grundlagen werden die wichtigsten spanenden Verfahren behandelt.

Im Rahmen der Veranstaltung lernen die Studierenden die theoretischen Grundlagen sowie praktische Anwendungsaspekte zu folgenden Themen:

• Orthogonaler Schnitt (Schnittkräfte, Spanwinkel, Reibung, Werkzeugverschleiß)
• Drehen und Bohren (Werkzeuggeometrie, Spanbildung, Rüstzeiten, Produktivität)
• Fräsen (Plan-, Kontur-, Profilfräsen, High-Speed-Fräsen)
• Schleifen (Schleifscheibenaufbau, thermische Effekte, Oberflächenintegrität)
• Honen, Läppen, Polieren (Toleranzen, Mikrostruktur, Oberflächengüte)
• Prozessketten (Rohteil → Grobbearbeitung → Finish, Übergabegrößen)
• Modellbildung und Simulation (FEM-gestützte Modellierung, empirische Modelle)
• Spanbildungssimulation (numerische Vorhersage von Spanform und -bruch)
• Großskalen-Modellierung (Verschleißmodellierung, Sensorintegration)
• CNC-Zerspanen und Maschinendynamik (G-/M-Codes, Achsdynamik, Vermeidung von Rattern).

Lernziele:

Die Studierenden ...

• können die prinzipiellen Mechanismen und charakteristischen Merkmale der einzelnen spanenden Verfahren (Orthogonalschnitt, Drehen, Bohren, Fräsen, Schleifen, Honen, Läppen, Polieren) beschreiben.
• sind in der Lage, spanende Fertigungsverfahren nach ihrem Funktionsprinzip (geometrisch bestimmt vs. unbestimmt) einzuordnen und anhand technischer Kennwerte (Schnittkraft, Vorschub, Spanvolumen) zu klassifizieren.
• können für vorgegebene Bauteilanforderungen (Material, Geometrie, Toleranzen) prozessbezogen eine geeignete Auswahl treffen und diese begründen.
• sind befähigt, Wechselwirkungen zwischen Einzelprozessen zu erkennen, um sie zielgerichtet in eine mehrstufige Prozesskette zu integrieren.
• können spanende Verfahren unter technischen (Werkstoffverhalten, Werkzeugverschleiß, Oberflächenqualität) und wirtschaftlichen Gesichtspunkten (Rüstzeiten, Produktivität, Kostenparameter) bewerten und eine optimierte Prozessstrategie entwickeln.
• sind in der Lage, grundlegende Modellierungs- und Simulationsverfahren (FEM-basierte Modelle, empirische Ansätze) anzuwenden, um Schnittkräfte, Temperaturen und Werkzeugstandzeiten abzuschätzen.
• können numerische Spanbildungssimulationen interpretieren und zur Prozessoptimierung sowie Werkzeugauslegung heranziehen.
• verstehen die Grundlagen der CNC-Programmierung (G-/M-Codes) und beherrschen die Analyse maschinendynamischer Effekte (Achsdynamik, Schwingungsphänomene, Rattern) zur Stabilisierung von Bearbeitungsprozessen.
  
  

Arbeitsaufwand:

Präsenzzeit: 21 Stunden
Selbststudium: 99 Stunden

Medien:
Skript zur Veranstaltung wird über ilias (https://ilias.studium.kit.edu/)
bereitgestellt.

Media:
Lecture notes will be provided in ilias (https://ilias.studium.kit.edu/).