In unserer heutigen Gesellschaft ist Recycling ein gängiges Modell, um Rohstoffe aus unbrauchbaren Gegenständen oder Abfällen wieder nutzbar zu machen und zum einen Kosten zu reduzieren und zum anderen nachhaltig mit den vorhandenen Rohstoffen umzugehen. Aus diesem Denken haben sich bereits ganze Industriezweige herausgebildet, welche beispielsweise die in Deutschland eingeführten Einwegflaschen aufbereiten und das entstehende Granulat wieder in Flaschen umformen oder gar andere Güter, wie zum Beispiel Kleidung, daraus produzieren.
Metallspäne, welche in großen Mengen bei Fräs- und Drehprozessen anfallen, werden wieder versucht, in den Rohstoffkreislauf zurückzuführen. Dies geschieht aktuell meist durch Einschmelzen und einer anschließenden Weiterverarbeitung zu Halbzeugen. Da jedoch Metall eine deutlich höhere Schmelztemperatur besitzt als beispielsweise die angesprochenen Thermoplasten, geschieht dieser Prozess unter einem sehr hohen Energieverbrauch. Somit stellt sich die Frage, wie sich dieser Recyclingschritt umweltfreundlicher gestalten lässt.
Im Rahmen dieser Arbeit wird diese Problemstellung aufgegriffen und versucht, einen möglichen Lösungsansatz zu bieten. Hierfür werden exemplarisch Späne aus Aluminium und Kupfer hergestellt, welches beide gängige Materialien in Zerspannungsprozessen sind und somit auch in der Industrie in großen Mengen anfallen. Die Idee dahinter ist, dass die anfallenden Späne nicht mehr kostenintensiv aufgeschmolzen werden müssen, sondern direkt umgeformt und weiterverarbeitet werden. Dabei stellen verschiedene Spanneigenschaften, wie die Härteverteilung, das restliche Umformpotential oder die Form, die größten Herausforderungen dar. So gibt es beispielsweise keine standardisierte Form-Charakterisierung für die Späne und die spätere Umformung.
Die Arbeit legt also die Grundlage für eine direkte Umformung der durch Zerspannungsprozess anfallenden Späne und bietet somit eine Basis für ein breites Anwendungsfeld und hervorragende Möglichkeiten, um Kosten sparend Halbzeuge für die Fertigung von Mikrobauteilen durch Umformung zu bekommen.
Inhaltsverzeichnis
- Verzeichnis der verwendeten Variablen, Symbole und Abkürzungen
- Einleitung
- Stand der Technik
- Grundlagen der Zerspanung
- Schnittvorgang (Bewegungen, Winkel, Vorschub, Schnitttiefe/ -breite)
- Spanbildung und -arten
- Mechanische und thermische Beanspruchung
- Besonderheiten bei der Zerspanung von Aluminium und Kupfer
- Zerspanung - Drehen
- Drehwerkzeug
- Toleranzen von Wendeschneidplatten
- Drehprozesse
- Recycling von Spänen
- Vollvorwärtsfließpressen und Mikro-Vollvorwärtsfließpressen
- Vollvorwärtsfließpressen
- Mikrovollvorwärtsfließpressen
- Besonderheiten von Aluminium und Kupfer im Fließpressprozess
- Grundprozess der Gefügeumwandlung
- Grundlagen der Zerspanung
- Aufgabenstellung und Zielsetzung
- Charakterisierung der hergestellten Späne
- Werkstoffe und Versuchsplan
- Eigenspannungsmessung
- Grundlagen zur Röntgendiffraktometrie
- Messungen der Eigenspannungen
- Oberflächencharakterisierung
- Messungen oder Oberflächenqualität
- Zusammenfassung der Oberflächencharakterisierung
- Kleinlasthärtemessung
- Prinzip der Härteprüfung nach Vickers
- Probenpräparation
- Ergebnisse der Härtemessungen
- Prognose über Umformeigenschaften
- Auswahl einer Spanart
- Möglichkeiten zur Verbesserung der Umformeigenschaften
- Mikro-Vollvorwärtsfließpressprozess
- Verschiedene Werkzeugkonzepte
- Auswahl eines Konzepts und Dimensionierung
- Neukonstruktion des Werkzeugs
- Diskussion der Ergebnisse
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Bachelorarbeit untersucht die Eignung von Spänen als Halbzeuge für einen Mikro-Vollvorwärtsfließpressprozess. Das Ziel ist es, die Umformbarkeit von Spänen zu charakterisieren und ein geeignetes Werkzeugkonzept für die Mikro-Umformung zu entwickeln.
- Charakterisierung von Spänen aus verschiedenen Materialien
- Untersuchung der Eigenspannungen und Oberflächenqualität der Späne
- Bewertung der Umformeigenschaften der Späne
- Entwicklung eines Werkzeugkonzepts für den Mikro-Vollvorwärtsfließpressprozess
- Diskussion der Ergebnisse und Ausblick auf zukünftige Forschung
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 2 beleuchtet den Stand der Technik in den Bereichen Zerspanung, Recycling von Spänen und Vollvorwärtsfließpressen. Dabei werden die Grundlagen der Zerspanung und die Besonderheiten bei der Bearbeitung von Aluminium und Kupfer erläutert. Kapitel 3 definiert die Aufgabenstellung und die Zielsetzung der Arbeit. In Kapitel 4 werden die hergestellten Späne charakterisiert. Hierbei werden die Eigenspannungsmessung, die Oberflächencharakterisierung und die Kleinlasthärtemessung durchgeführt. Kapitel 5 befasst sich mit dem Mikro-Vollvorwärtsfließpressprozess und stellt verschiedene Werkzeugkonzepte vor. Die Ergebnisse der Arbeit werden in Kapitel 6 diskutiert und in Kapitel 7 zusammengefasst. Ein Ausblick auf zukünftige Forschung schließt die Arbeit ab.
Schlüsselwörter
Zerspanung, Späne, Mikro-Vollvorwärtsfließpressen, Umformbarkeit, Eigenspannungen, Oberflächencharakterisierung, Härteprüfung, Werkzeugkonzept, Aluminium, Kupfer.
- Quote paper
- Florian Tost (Author), 2015, Eignung von Spänen als Halbzeuge für einen Mikro-Vollvorwärtsfließpressprozess, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/541385
