Cyber-physisches Kombinationswerkzeug für die Mikrostrukturierung von Zylinderlaufbuchsen
Benjamin Bergmann, Berend Denkena, Miriam Handrup, Maik Bergmeier | Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW), Leibniz Universität Hannover
Die Einsparung von Energie, sowohl während des Produktionsprozesses als auch während der Nutzungsphase, ist Ziel des Forschungsprojekts „Antriebsstrang 2025“. Dazu wird im Rahmen des Projekts die Umsetzung einer innovativen Prozesskette zur Fertigung unrunder, auf den Laufflächen mikrostrukturierter und gehonter Zylinderlaufbuchsen erforscht. Um eine Energiereduzierung während der Nutzungsphase zu erzielen, werden zwei Ansätze zur Reduzierung der Reibung zwischen Zylinder und Zylinderlaufbuchse verfolgt. Die Reibungsreduzierung erfolgt zunächst durch die Kompensation der im Betrieb auftretenden, thermisch induzierten Verformung. Dies wird durch das Ausspindeln einer bewusst unrunden, der Verformung entgegengesetzten Geometrie erreicht. Zusätzlich werden Mikrostrukturen in die Zylinderlauffläche eingebracht, um das Ölrückhaltevermögen zu steigern und so ebenfalls die Reibung zu reduzieren.
Darüber hinaus wird der nachgelagerte Honprozess gesteuert, sodass dieser der vorgegebenen Unrundheit durch den Ausspindelprozess folgt. Hierdurch wird beim Honprozess der Kühlschmierstoffbedarf signifikant verkürzt.
Für den Ausspindel- und Strukturierungsprozess der Zylinderlaufbuchse wird ein piezoaktorisches Kombinationswerkzeug entwickelt. Das Werkzeug ist mit zwei Schneiden für die Prozesse Unrundausspindeln und Mikrostrukturieren ausgestattet. Sensoren zur Inline-Messung der Werkstückgeometrie dienen als Eingangswerte einer Prozesskettenregelung. Durch die Prozesskettenregelung werden die Prozessparameter optimiert und eine Reduzierung der Ausschussquote erreicht. Der Vortrag befasst sich mit der Konstruktion und der Auslegung des Cyber-physischen Kombinationswerkzeugs sowie mit dessen sensorischen Eigenschaften.