Einzahn-Modellversuch (Bildquelle: Fraunhofer IPA, Fotograf Rainer Bez)
In fast jedem Industriezweig sind in der Produktion Zerspanvorgänge nötig. Steigen die Anforderungen an die Industrie, ökonomischer wie auch ökologischer Natur, so werden folgerichtig auch höhere Anforderungen an die einzelnen Fertigungsschritte gestellt. Trennverfahren mittels Kreissägewerkzeugen stellen dabei keine Ausnahme dar.
Die Qualifizierung neuer Technologien für vielschneidige Kreissägewerkzeuge ist zeit- und ressourcenintensiv, da die Produktion einsatzfähiger Kreissägeblätter erforderlich ist. Die hohe Zähnezahl und die zahlreichen Fertigungsschritte führen zu hohem Produktionsaufwand und Kosten. Zudem setzt dies voraus, dass bereits ein fähiger Produktionsprozess für die Herstellung gesamter Kreissägeblätter existiert. Gerade im Bereich der Qualifizierung innovativer Schneidstoffe stellt der Fügeprozess der Werkzeugschneiden auf den Stahlgrundkörper eine Herausforderung dar, weshalb die unausgereifte Fügetechnologie eine zerspanungstechnische Erprobung anhand einsatzfähiger Werkzeuge oft erschwert. Die KMU-geprägte Sägewerkzeugbranche besitzt zudem oftmals nicht die personellen und wirtschaftlichen Ressourcen, um derartige aufwendige Forschungen und Entwicklungen zu betreiben. Dies führt zu einem verstärkten Wettbewerbsdruck.
Um innovative Ansätze effizient zu validieren, sind grundlegende Prüfstandsversuche notwendig. Modellversuche mit einzelnen Schneiden ermöglichen eine flexible Variation relevanter Parameter und die beschleunigte Simulation von Verschleißvorgängen, wodurch der Gesamtaufwand zur Qualifizierung sinkt. Aktuell gibt es viele wissenschaftliche Ansätze zur zerspanungstechnischen Untersuchung, jedoch ohne einen standardisierten Prozess für Kreissägeblätter, was die Übertragbarkeit der Ergebnisse einschränkt. Das Qualifizierungsmodell zielt darauf ab, ein standardisiertes Prüfverfahren zur beschleunigten Qualifizierung von Kreissägeblättern am Markt zu etablieren und die Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu sichern.
Dieses Qualifizierungsmodell wird am Fraunhofer IPA „Einzahnversuch“ genannt. Der Einzahn-Modellversuch basiert auf einer Einstechdrehoperation. Dieser Modellversuch bildet den Kreissägeprozess (speziell Kappschnitt) auf Prüfstandniveau mit einer einzelnen Werkzeugschneide ab und berücksichtigt dabei vier maßgebliche Kriterien bzw. Verfahrensbedingungen (Prozesskinematik, Eingriffsverhältnis, Spanbildung, Schneidenbelastung), die für die Übertragbarkeit des Modellversuchs auf den Realprozess entscheidend sind. Dieser Modellversuch ermöglicht eine beschleunigte Untersuchung und Qualifizierung neuartiger Anwendungen wie Fügetechnologien, Beschichtungen, Schneidstoffe, Schneidengeometrien und Oberflächenstrukturen. Er wurde in diversen Anwendungen bereits erfolgreich getestet und wird dabei immer weiter optimiert.
Der Modellversuch bietet somit eine wertvolle Grundlage für die Analyse der Prozesskinematik, einschließlich des Eingriffsverhältnisses, der Spanbildung und der Schneidenbelastung. Gleichzeitig ist das Verfahren kosteneffizient, da nur einzelne Schneiden benötigt werden und nicht ein ganzes Blatt.
Die Relevanz und der Nutzen dieses Qualifizierungsmodells, speziell für den KMU-Bereich, ist äußerst hoch. Zusammen mit Herstellern und Anwendern ist es unser Ziel dieses Modell so nah wie möglich an den realen Prozess heranzuführen und dabei als wirtschaftliches Vorgehen zur Erprobung von Kreissägewerkzeugen zu etablieren.