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Moderne Faustkeile: Zerspanwerkzeuge aus Gestein

21. 07. 2021
Verfasst von: Philipp Wolters, Tobias Picker

Moderne Faustkeile: Zerspanwerkzeuge aus Gestein

Eine Schneidplatte aus Gestein löst Aluminium-Späne von einem zylinderförmigen Werkstück. © IFW, Universität Hannover, U. Wolters
Gestein ersetzt seltene Rohstoffe: Die Wendeschneidplatte für das Außenlängsdrehen von Aluminium besteht aus Mahagoniobsidian.

Aus ökologischen und ökonomischen Gründen zurück in die Steinzeit? Ein Projekt am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover erforscht die Vorteile und Möglichkeiten, Gesteine als Schneidwerkzeuge einzusetzen. Die ersten Projektergebnisse sind aufschlussreich.

Gesteine als alternativer Schneidstoff

Seltene Rohstoffe wie Wolfram oder Kobalt werden oftmals für die Fertigung moderner, konventioneller Schneidstoffe benötigt. Die begrenzte Verfügbarkeit und der vergleichsweise hohe Energiebedarf der konventionellen Schneidstoffherstellung liefern Gründe, ökologisch und ökonomisch vorteilhafte Alternativen zu entwickeln. Natürliche Gesteine als Schneidstoff zu verwenden könnte eine solche Alternative darstellen.

 Gesteinsproben von Obsidianen, Quarziten und Flint © IFW, Universität Hannover
Verschiedene Gesteine eignen sich als Zerspanwerkzeuge.

Erste Gesteinswerkzeuge im Praxistest

Das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover erforscht daher die Herstellung und das Einsatzverhalten von Zerspanwerkzeugen aus Gesteinen. In einem Querseitenplanschleifprozess ist es dem Forschungsteam bereits gelungen, Werkzeuge aus verschiedenen Gesteinen zu fertigen. Die Werkzeuge bestehen beispielsweise aus verschiedenen Obsidianen, Quarziten oder Flint. Untersuchungen zum Außenlängsdrehen von Aluminium (EN AW 2007) zeigen, dass die mittleren Prozesskräfte sowie die erzeugten Späne beim Einsatz dieser Gesteinswerkzeuge mit denen eines handelsüblichen Hartmetallwerkzeugs (WC-6Co mit einer TiCN-Schicht, SNMA120408) vergleichbar sind.

Eine Säulengrafik vergleicht Prozesskräfte verschiedener Werkzeuge. Bilder zeigen die Form der dabei entstehenden Aluminiumspäne. © IFW, Universität Hannover
Die Prozesskräfte sowie die bei der Bearbeitung von Aluminium mit Gesteinswerkzeugen erzeugten Späne zeigen, dass die alternativen Werkzeuge mit konventionellen Hartmetallwerkzeugen vergleichbar sind.

Einsatz bei der Aluminiumzerspanung

Die Gesteinswerkzeuge verschleißen allerdings schneller, worauf die größere Standardabweichung der Kräfte hinweist. Dennoch ist der Einsatz von Gesteinen als alternativer Schneidstoff möglich. Einige Gesteinsarten eignen sich insbesondere für den Einsatz bei der Aluminiumzerspanung. In weiteren Untersuchungen will das IFW den schnellen Verschleißfortschritt und die noch unbekannten Zusammenhänge mit den Prozessstellgrößen wie Schnittgeschwindigkeit oder Vorschub weiter erforschen und auf dieser Grundlage Prozessoptimierungen durchführen.

Redaktioneller Hinweis: Dieser Text steht unter der CC BY 3.0 DE-Lizenz
Philipp Wolters, M. Sc.
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Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen
Leibniz Universität Hannover
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