Projekte

JetCut3D

Kosteneffiziente Bearbeitung von 3D-Bauteilen durch ein neuartiges Wasserstrahlkonzept (JetCut3D)

Programm: KMU-innovativ: Produktionsforschung
Bekanntmachung: KMU-innovativ: Produktionsforschung (ab 2016)
Wettbewerb: 06. Runde, Stichtag 15.04.2018

Kurzbeschreibung:
Wasserstrahlschneiden ist ein besonders flexibles und leistungsfähiges Verfahren, mit dem auch schwer zerspanbare Werkstoffe schnell und ohne Wärmeeintrag bearbeitet werden können. Der Wasserstrahl kann schneiden, bohren, abtragen und reinigen. Während das Schneiden einfacher zweidimensionaler Geometrien bereits industriell etabliert ist, sind die Prozessabläufe auf die dreidimensionale Bearbeitung heute noch nicht zuverlässig übertragbar. Die technischen Voraussetzungen sind durch die Bereitstellung von Anlagen mit 5-achsiger Werkzeugführung und Systemdrücken von 6.000 Bar gegeben. Allerdings fehlt es an ganzheitlichen Konzepten, die Prozess- und Systemeigenschaften bereits im Vorfeld der Fertigung zu berücksichtigen. Als Besonderheit weist der Wasserstrahl in der dreidimensionalen Bearbeitung eine kontinuierliche Wechselwirkung mit dem Werkstück auf. Das verlangt eine hoch dynamische Prozessführung mit der Beherrschung zahlreicher technologischer Parameter.

www:
http://aixpath.de/forschung-und-entwicklung/jetcut3d

Projektdauer: 01.01.2019 − 30.09.2021

Projektkoordinator:
Dominik Ridder
H. G. Ridder Automatisierungs-GmbH
Telefon: +49 2381 30212-31
E-Mail: dominik.ridder@ridder.de

Ansprechpartner bei PTKA:
Dipl.-Ing. Stefan Scherr
Telefon: +49 721 608-25286
E-Mail: stefan.scherr@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung
Die industrielle Fertigung steht vor der Herausforderung, immer mehr schwer zerspanbare Hochleistungswerkstoffe zu bearbeiten. Dabei werden trotz steigender Bauteilkomplexität und hoher Qualitätsansprüche kurze Produktionszeiten und niedrige Kosten erwartet. Die bisher eingesetzten konventionellen Bearbeitungsverfahren stoßen zunehmend an technologische Grenzen. Eine Alternative bieten sogenannte nicht-konventionelle Verfahren, wie beispielsweise Wasserstrahlschneiden, deren Potenzial bisher nur im geringen Maße genutzt werden.

Ziel
Wasserstrahlschneiden ist ein besonders flexibles und leistungsfähiges Verfahren, mit dem auch schwer zerspanbare Werkstoffe schnell und ohne Wärmeeintrag bearbeitet werden können. Der Wasserstrahl kann schneiden, bohren, abtragen und reinigen. Während das Schneiden einfacher zweidimensionaler Geometrien bereits industriell etabliert ist, sind die Prozessabläufe auf die dreidimensionale Bearbeitung heute noch nicht zuverlässig übertragbar. Die technischen Voraussetzungen sind durch die Bereitstellung von Anlagen mit 5-achsiger Werkzeugführung und Systemdrücken von 6.000 Bar gegeben. Allerdings fehlt es an ganzheitlichen Konzepten, die Prozess- und Systemeigenschaften bereits im Vorfeld der Fertigung zu berücksichtigen. Als Besonderheit weist der Wasserstrahl in der dreidimensionalen Bearbeitung eine kontinuierliche Wechselwirkung mit dem Werkstück auf. Das verlangt eine hoch dynamische Prozessführung mit der Beherrschung zahlreicher technologischer Parameter.

Vorgehensweise
Das KMU-innovativ-Projekt JetCut3D hat das Ziel, eine Prozesssteuerung zu entwickeln, die präzise auf die veränderliche Wirkung des Wasserstrahls reagiert. Dabei werden insbesondere die Hochdruckkomponenten zur Strahlerzeugung im Hinblick auf die gestiegenen Anforderungen erarbeitet. Durch die Integration von Expertenwissen und Softwareunterstützung soll das Verfahren auch für weniger erfahrene Anwender zugänglich werden. Dazu gilt es, die einzugebenden Maschinendaten auf die zur Erfüllung der Bearbeitungsaufgabe notwendigen Parameter zu beschränken. Möglich wird diese Vereinfachung durch eine Verknüpfung aktueller Prozessparameter mit den Basisdaten zur Beschreibung des Maschinenverhaltens.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Der übergreifende Ansatz von Prozessmodellierung, daran angepassten Systemkomponenten und die Unterstützung des Werkers durch eine verfahrensspezifische Softwarelösung eröffnet der Nutzung der Wasserstrahltechnologie neue Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere im dreidimensionalen Bereich, der bisher nur Spezialisten vorbehalten war. Damit können zukünftig mittlere und kleine Firmen auf diese Technologie zugreifen und den Wettbewerbsvorteil für ihr Unternehmen nutzen. Die Lösung bietet einen wesentlichen Produktivitätsvorteil besonders bei Materialien, die sich mit konventionellen Verfahren nur sehr schwer bearbeiten lassen.

Projektträger

Projektträger Karlsruhe (PTKA)
Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

+49 (0)721 608-25281
+49 (0)721 608-992003

info@ptka.kit.edu
Standort Dresden
PTKA

Ansprechpartner

Sekretariat Karlsruhe

Susanne Zbornik

+49 (0)721 608-25281
susanne.zbornik@kit.edu

Sekretariat Standort Dresden

Heike Blumentritt

+49 (0)721 608-31435
heike.blumentritt@kit.edu