Simultane fünfachsige Fräsbearbeitung von Aluminiumstrukturbauteilen

Rautenberg, J.

Die stetig wachsenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit moderner Leichtbaurahmenstrukturen stellen besondere Herausforderungen an die Konstruktion, Fertigung und Montage solcher Komponenten. Eine hochflexible, kleinserientaugliche Fertigung derartiger Rahmenstrukturen erfordert im Rahmen einer wirtschaftlichen Gestaltung der Prozesskette zum einen die Fertigung entsprechender Knotenbauteile, welche als Verbindungselemente zwischen Profilen verwendet werden können, und zum anderen die qualitätsgerechte Bearbeitung der Enden von Profilen und Knoten sowie der angeschlossenen Kontaktflächen (Fügezonen) zwischen diesen Komponenten.

Die simultan fünfachsige Fräsbearbeitung hat sich aufgrund ihrer hohen Flexibilität in den letzten Jahren zunehmend im industriellen Einsatz etabliert. Sie ermöglicht neben der Anwendung im Werkzeug- und Formenbau, der Luft- und Raumfahrttechnik sowie bei der Fertigung von Turbinenschaufeln und Blisks auch eine flexible, qualitativ hochwertige Fertigung komplexer, freigeformter Leichtbaukomponenten und Knotenelemente.

Diese Arbeit soll einen Beitrag zur spanenden Fertigung komplexer Leichtbauverbindungselemente und zur gezielten Erzeugung von Oberflächenstrukturen in Aluminiumlegierungen mithilfe der simultanen fünfachsigen Fräsbearbeitung liefern, um den Anforderungen der Fügeverfahren Innenhochdruckumformung, elektromagnetische Umformung und Einwalzen an eine geeignete Vorbereitung der Fügestellen Genüge zu leisten. Hierzu werden entsprechende Fügestellen identifiziert, die Grenzen der Bearbeitung aufgezeigt und die Auswirkungen unterschiedlich strukturierter Oberflächen auf die Verbindungsfestigkeit gefügter Elemente untersucht. Die Variation der Prozessparameterwerte und der Bearbeitungsstrategien sowie die daraus resultierenden, verschiedenen Präparationen der Fügezonen sollen unter Berücksichtigung der Dynamik der verwendeten Werkzeugmaschinenkonzepte nicht nur eine reproduzierbare Gestaltung der Oberflächen ermöglichen, sondern auch die Ableitung von allgemeingültigen Gestaltungs- und Fertigungsrichtlinien erlauben. Dabei unterstützt die Verwendung geeigneter Frässimulationssysteme die Analyse und die Optimierung der gewählten Bearbeitungsstrategien und ihrer Auswirkungen.

Veröffentlicht als

Dissertation Technische Universität Dortmund, Vulkan Verlag, Essen, 2010, ISBN 978-3-8027-8754-6