Hochleistungsprozesskette zur effizienten Massenfertigung von Innengewinden in Aluminiumgussgehäusen
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Date
2024
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Abstract
In der Automobilindustrie gilt es, Fertigungsprozesse hinsichtlich maximaler Produktivität und Wertschöpfung zu optimieren, um geringe Herstellungskosten und effiziente Produktionsabläufe in der Großserie zu erzielen. Neben der Verringerung der Taktzeit durch neuartige Fertigungsverfahren ist es darüber hinaus möglich, durch den Einsatz von Minimalmengenschmierung den Energiebedarf in der Massenfertigung zu reduzieren. Diese Ansätze zur Prozessoptimierung lassen sich insbesondere bei der Bearbeitung von Aluminiumlegierungen einträglich umsetzen, da diese zum einen sehr gute Bearbeitungseigenschaften besitzen und zum anderen für Kfz-Komponenten, wie bspw. Motorgehäuse, eingesetzt werden, die in sehr hohen Stückzahlen produziert werden.
Im Rahmen dieser Dissertation wird das Ziel verfolgt, am Beispiel eines Aluminiumguss-Elektromotorgehäuses die Potenziale des Hochvorschubbohrens sowie des helikalen Gewindeformens hinsichtlich Produktivitäts- und Ressourceneffizienzsteigerungen darzustellen. Basierend auf grundlagen-orientierten Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher Eingangsgrößen wird eine Prozesskette entworfen, die die hohen Anforderungen an Prozess- und Bauteilqualität in der Massenfertigung erfüllt sowie eine signifikante Verringerung der Taktzeit sowie des Energiebedarfs erzielt.
Die experimentellen Untersuchungen zum Hochvorschubbohren in AlSi10Mg zeigten zunächst, wie die Prozessgrößen Vorschub, KSS-Konzept und Werkzeugmodifikationen insbesondere den kritisch zu bewertenden Spanabtransport beeinflussen. Hinsichtlich der Gewindebearbeitung wurde das innovative Helikalgewindeformen analysiert. Es gelang des Weiteren, mittels eines neu entwickelten Versuchsaufbaus den speziellen Formprozess zu analysieren. Weiterhin wurde der Einfluss des Vorbohrdurchmessers, der Drehzahl sowie des Schmierstoffkonzepts auf Prozess- und Gewinde untersucht. Die entwickelte Methodik zur Gewindecharakterisierung ermöglicht es, den Einfluss der genannten Prozessgrößen spezifisch zu analysieren und anderen Verfahrensvarianten gegenüberzustellen. Schließlich wurden die entwickelten Hochleistungstechnologien einer Referenzprozesskette zur Innengewindefertigung eines E-Motorgehäuses gegenübergestellt und in Bezug auf Produktivität und Energiebedarf bewertet.
Description
Table of contents
Keywords
Massenfertigung, Aluminiumguss, Gewindebearbeitung, Hochvorschubbohren, E-Mobilität