Merkmalbasiert geregelte Fertigungsprozesse für die beherrschte Herstellung funktionaler Produkteigenschaften von mikrostrukturierten Bauteilen (FunkProMikro)

Bei der Fertigung von Werkstücken sind Abweichungen von der Soll-Gestalt und ungewollte Einflüsse auf die Oberfläche durch den Produktionsprozess unvermeidlich. Wesentlich für das Ergebnis ist jedoch, ob das gefertigte Werkstück seine Funktion erfüllt. Bestehende Kennwerte und Toleranzkonzepte beschränken sich allerdings auf einfach dimensionierte Grundgeometrien. Diese reichen insbesondere bei Mikrostrukturen nicht aus, um Funktionalitäten umfassend zu beschreiben. Hinzu kommt, dass Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Werkstückgestalt und der Funktionalität der gefertigten Werkstücke bzw. Funktionselemente sich nur unzureichend charakterisieren lassen bzw. unbekannt sind.

Hauptziel des Verbundprojektes FunkProMikro war das Bereitstellen von wissenschaftlich fundierten und praxisgerechten Methoden sowie Strategien zur Beschreibung der funktionsorientiert zulässigen Gestaltabweichungen, der Extraktion von Parametern für die Fertigungsprozesslenkung und simulationsunterstützten Vorausbestimmung der zu erwartenden funktionalen Qualität von Bauteilen auf Basis neuartiger funktionsorientierter geometrischer Merkmale.

Ergebnisse
Im Projekt wurden Methoden und Strategien zur Beschreibung funktionsorientiert zulässiger Gestaltsabweichungen, für die Fertigungsprozesslenkung und die Vorausbestimmung zu erwartender funktionaler Qualität von Werkstücken entwickelt, untersucht und angewandt. Im Fokus der Betrachtung standen dabei Mikrostrukturen und mikrostrkturierte Bauteile. Für drei Demonstratorbauteile ( Einspritzdüse, Rasterwalze, Kurbelwelle) wurde exemplarisch eine Wissensbasis über die kausalen Zusammenhänge zwischen Werkstückgehalt und Funktionserfüllung aufgebaut. Anhand von Teststruturen, realen Bauteilen und Simulationen wurde das Bauteilverhalten untersucht und modelliert. Basierend auf diesen Untersuchungen konnte im Projekt der Nutzen einer funktionsorientierten Bauteilbetrachtung deutlich gemacht werden. Die Ergebnisse wurden in dem Fachbuch “ Merkmalbasiert geregelte Fertigungsprozesse für die beherrschte Herstellung funktionaler Produkteigenschaften von mikrostrukturierten Bauteilen“ (Verlag Apprimus, ISBN 978-3-86359-087-1) veröffentlicht.

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