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Ü. Mikroproduktionstechnik(+Mikrofunkenerosion) Flashcards

1
Q

Funkenerosion (EDM - Electrical Discharge Machining) (DIN ?(1)?)

?(2)?, bei dem die an der Wirkstelle erforderliche Wärme durch eine ?(3)? auf das Werkstück übertragen wird.

A

(1) DIN 8590
(2) Thermisches Abtragverfahren
(3) elektrische Funkenentladung

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2
Q

Thermisches Abtragverfahren , bei dem die an der Wirkstelle erforderliche Wärme durch eine elektrische Funkenentladung auf das Werkstück übertragen wird.

Welches Verfahren?

A

Funkenerosion (EDM - Electrical Discharge Machining) (DIN 8590)

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3
Q

Abtragen (DIN 8590): Fertigen durch Abtragen von Stoffteilchen ohne ?(1)? Einwirkung.

A

(1) mechanische

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4
Q

Abtragende Fertigungsverfahren sind unabhängig von ?(1)? Eigenschaften der ?(2)?

A

(1) mechanischen

2) Werkstückmaterialien (E-Modul, Härte

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5
Q

Funkenerosion - Eigenschaften:

  • ?(1)? Formgebungsverfahren
  • Abtrag durch ?(2)?
  • Abtragprozess in ?(3)?
  • ?(4)? nach Überschreiten der ?(5)?
  • Erwärmung von ?(6)? über Schmelztemperatur / Verdampfungstemperatur
  • Entfernung von ?(7)? Material durch ?(8)? Kräfte

–> ?(9)? in Oberflächen beider Elektroden

A

(1) abbildendes
(2) elektrische Entladung
(3) dielektrischer Flüssigkeit
(4) Funkenentladung
(5) Durchschlagsfestigkeit
(6) Materialoberflächen
(7) aufgeschmolzenem
(8) hydromechanische
(9) kraterförmige Vertiefung

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6
Q

Nenne die Phasen der elektrischen Funkenentladung! (4)

A

1) Aufbauphase
2) Zündphase
3) Entladephase
4) Abbruchphase

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7
Q

Vergleich von Generatortypen in modernen EDM-Maschinen,

Nenne die zwei Generatortypen!

A

statischer Impulsgenerator

Relaxationsgenerator

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8
Q

Vergleich von Generatortypen in modernen EDM-Maschinen

–> FOLIE 8 ansehen!!!

A

!!!

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9
Q

Nenne mind. 2 Verfahrensvarianten der Funkenerosion! (6)

A 
Verfahrensvarianten: 
- Drahterosion 
- Senkerosion 
\_\_
- funkenerosives Schleifen 
- funkenerosives Fräsen 
- funkenerosives Bohren 
- drahterosives Schleifen
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10
Q

Funkenerosion (Senkerosion und Drahterosion) - Entstehung der Oberflächentopographie

1) Einzelentladung erzeugt was?
2) Durch was entsteht eine aperiodische flachmuldige Textur?

A

1) Entladekrater

2) durch zeitliche und örtliche Überlagerung einer Vielzahl von Entladekratern

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11
Q

Unterscheide die beiden Abbildungen der Oberfläche von Senkerosion und Drahterosion (siehe Folie 10!!!)

A

…

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12
Q

1) Nenne entstehende Oberflächeneigenschaften (Fehler) durch die Funkenerosion bzw. den chemischen Einfluss auf die Oberfläche!
2) Entfernung dieser Fehler möglich durch?
3) Was kann die Entfernung bewirken?

A

1) Eigenspannungen, Mikrorisse und Änderungen in der Mikrostruktur
2) mechanische und chemische Maßnahmen
3) Verbesserung der Eigenschaften und Oberflächenqualität

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13
Q

Oberflächenaufnahme nach Grobbearbeitung, Fertigbearbeitung und polieren
–> siehe Folie 12!!

A

!

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14
Q

Spaltkonditionen

Auftritt der elektrischen Entladung definiert durch? (3)

A

Oberflächenbeschaffenheit

Abtragpartikel

dielektrische Flüssigkeit

andere Effekte (wie Spülmethode, Skin Effect)

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15
Q

Wichtige Eigenschaften für die Werkzeugelektrode: ?? (3)

A

hohe elektrische Leitfähigkeit

hohe Wärmeleitfähigkeit und hoher Schmelzpunkt

hohe Abtragraten

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16
Q

Einteilung der Materialien

Senkerosion: Graphit, Kupfer, Wolfram-Kupfer, Wolfram, Hartmetall

Drahterosion: Messing, Zink beschichteter Draht

A

…

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17
Q

Nenne 3 Herstellungsmöglichkeiten für Werkzeugwerkstoffe!

A

Fräsen (3D-Formen)

Drahterosion (2D-Formen)

LIGA-Technik

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18
Q

Trockenfunkenerosion

Flüssiges Dielektrikum wird durch ?? ersetzt

A

Gas

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19
Q

Trockenfunkenerosion

Flüssiges Dielektrikum wird durch Gas ersetzt, Folgen: ?? (2)

A

Reduzierung der dynamischen Viskosität

Erhöhung der Strömungsgeschw. im Arbeitsspalt:

  • Verbesserung der Spülbedingungen
  • Unabhängigkeit vom Dielektrikumsbecken
  • Bearbeitung in vorher nicht realisierbaren Positionen
  • anknüpfende Reinigung des Werkstücks hinfällig
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20
Q

Materialspektrum bei Funkenerosion

Bearbeitbare Werkstoffe müssen elektrisch leitfähig sein (kappa > 0,01 S/cm)

Wahr/Falsch

A

Wahr

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21
Q

Der Abtragprozess bei der Funkenerosion ist abhängig von den mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe.

Wahr/Falsch?

A

FALSCH

  • -> unabhängig
  • -> entscheidend sind thermische und elektrische Eigenschaften
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22
Q

Materialspektrum bei Funkenerosion

Der Abtragprozess ist abhängig von welchen Eigenschaften? (2)

A

thermischen und elektrischen Eigenschaften

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23
Q

Nenne eine Verwendungsmöglichkeiten der Funkenerosion!

A

Abtrennen von 3D-gedruckten Bauteilen

Rest Folie 21

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24
Q

Nenne Vorteile der Funkenerosion! (5)

A

Vorteile:
- hohe geometrische Komplexität erreichbar

  • nahezu prozesskräftefrei, dadurch einsetzbar für Mikrobearbeitung
  • Bearbeitungsprozess ist unabh. von Härte und Festigkeit des Werkstückmaterials
  • -> Bearbeitung harter Werkzeugmaterialien möglich!!
  • geringe Fertigungstoleranzen (…)
  • hoher Automatisierungsgrad durch autonomen Betrieb
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25
Nenne Nachteile der Funkenerosion! (4)
Nachteile: - geringe Abtragrate, deshalb meist nicht einsetzbar für die Massenfertigung - thermische Beeinflussung der Bauteilrandzone - problematische Abfallentsorgung - Werkstück muss elektrisch leitfähig sein
26
Mikroproduktionstechnik ist definiert als die Produktion von ?(1)?, die mindestens eine ?(2)? oder mindestens ein ?(3)? im ?(4)? aufweisen
(1) Gütern (2) kritische Abmessung (3) funktionales Merkmal (4) einstelligen Mikrometer-Bereich
27
Fertigungsverfahren in der Mikroproduktionstechnik | --> siehe Übersicht auf Folie 27(3)
...
28
Technologievergleich Hoch- und Ultrapräzisionsbearbeitung --> siehe FOLIE 28(4)!!
!!
29
HP-Fräsen (Mikrofräsbearbeitung) Formeinsätze für den Mikro-Kunststoffspritzguss, Prägwerkzeuge, Stanzwerkzeuge, Formelektrode Stahl bis 62 HRC, WCu, Graphit, Kupfer, Titan, Messing, Aluminium, diverse Kunststoffe Erreichbare Fertigungstoleranzen: >= 2 mikrometer minimale Konturabmessung: >= 20 mikrometer Oberflächenrauheit: Ra >= 0,05 mikrometer Prozessüberwachung notwendig (Nur lesen)
...
30
Nenne Anwendungsfelder des Hochpräzisionsfräsens (HP-Fräsen)! (4)
Werkzeug- und Formenbau (Mikrostrukturierung an großen Bauteilen) Feinwerktechnik (direkte Produktherstellung) schwer zerspanbare Werkstoffe (Bearbeitung keramischer Werkstoffe) Medizin- und Biotechnische Produkte (hohe Anforderung an Präzision)
31
HP-Zerspanung Nenne ein paar Einflüsse auf das Prozessergebnis!
Formgenauigkeit Rauheit Werkzeug Prozesskräfte Kosten Zeit Werkzeugmaschine Umgebung Technologie Prozesskontrolle
32
HP-Zerspanung - Maschinentechnik Nenne Maschinenkomponenten! (5)
Maschinengestell Antriebe Steuerung Lager Spindeln
33
HP-Zerspanung - Maschinengestell Maschinengestell ist meist aus Granit oder Reaktionsharzbeton hohe ?(1)? und günstiges ?(2)? Verhalten (notwendig)
(1) Werkstoffdämpfung | (2) thermisches
34
HP-Zerspanung - Maschinengestell - Steuerung Positionierungsgenauigkeit : Zusammenspiel von was? (3)
Führung, Antrieb und Messsystem
35
HP-Zerspanung - Maschinengestell - Steuerung Arbeitsgenauigkeit: ?(1)? Präzision, Kompensation ?(2)? in der Steuerung
(1) mechanische | (2) systematischer Fehler
36
HP-Zerspanung - Maschinengestell - Lager Welche Lagerung weist eine hohe Steifigkeit und geringe Reibung auf?
Hydrostatische Lagerung
37
HP-Zerspanung - Maschinengestell - Lager Welche Lagerung steht für geringe Reibung und hohe Präzision der Bewegungsführung?
Aerostatische Lagerung
38
Worauf basieren dynamische oder statische Lagerungen? (2)
Luft Öl
39
HP-Zerspanung - Maschinengestell - Spindeln Drehzahlen bis zu 250.000 1/min erforderlich. Darum häufig ?(2)? eingesetzt
Hybridkugellager
40
Hybridkugellager weisen welche wichtigen Eigenschaften auf? (2)
niedrige thermische Belastung reduzierte Reibung und Verlustleistung
41
HP-Zerspanung - Maschinengestell - Spindeln Es werden selten aerostatisch oder hydrostatisch gelagerte Spindel eingesetzt. Wahr/Falsch?
Wahr
42
HP-Zerspanung - Maschinengestell - Spindeln Spindelwachstum aufgrund thermischer Dehnung Kompensation durch?
Sensoren
43
Werkzeuge bei der Hochpräzisionszerspanung: - Fräswerkzeuge D = 0,1mm bis D=1mm - Gewindefräser bis M1 - Ultrafeinkornhartmetall mit unterschiedlichen Beschichtungen (Nur lesen)
...
44
Werkzeugarten bei der Hochpräzisionszerspanung | --> siehe FOlie 38(14)
...
45
Hochpräzisionszerspanung Entwicklung der Werkzeugmakrogeometrie Leistungsfähigkeit der neuen Werkzeuge: - erheblich niedrigere ?(1)? - Erhöhung der ?(2)? um 30% - Bearbeitung von Stahl bis zu ?(3)? - frei konfigurierbare ?(4)? Ergebnis: - 50% Steigerung der ?(5)? und ?(6)? - 85% Verkürzung der ?(7)?
(1) Bruchneigung (2) Standzeit (3) 62 HRC (4) Geometrie (5) Schnittgeschwindigkeit (6) Zahnvorschübe (7) Bearbeitungszeit
46
Hochpräzisionszerspanung Schneidkantenpräparation: - Erhöhung der ?(1)? und des ?(2)? - ?(3)? der Schneide - Verbesserung der ?(4)? - Steigerung der ?(5)? - Verbesserung des Reibwerts zwischen Werkzeug, Werkstück und Span
(1) Verschleißbeständigkeit (2) Leistungsvermögens (3) Stabilisierung (4) Schichthaftung (5) Oberflächengüte
47
Hochpräzisionszerspanung Mechanische Verfahren zur Schneidkantenpräparation: ?? (2)
Tauchgleitläppen Strömungsschleifen (Strahlen, Bürsten, Magnetfinish)
48
Werkzeugbeschichtung | --> Siehe Folie 18!
!
49
Hochpräzisionszerspanung/Hochpräzisionsfräsen Vorteile: ?? (3)
Vorteile: - schnelles Verfahren mit hoher geometrischer Flexibilität - weites Materialspektrum bearbeitbar - hohe Aspaktverhältnisse können realisiert werden
50
Hochpräzisionszerspanung/Hochpräzisionsfräsen Nachteile: ?? (4)
Nachteile: - Strukturen unter 20 mikrometer können kaum gefertigt werden - Oberflächenrauheit unter 60 nm (Ra) kaum möglich - Werkstoffe nur bis etwa 62 HRC bearbeitbar - hohe Anforderungen an Maschinentechnik (z.B. Spindelsysteme)
51
Anwendungsgebiete der Ultrapräzisionszerspanung: ?? (2)
Direktfertigung (Prototypenbau, Einzelteile, Kleinserien) Werkzeug- und Formenbau für Abformungen
52
UP-Zerspanung Traditionelle Ultrapräzisionsbearbeitung: Diamant-Drehen --> siehe Folie 50(6)!!
...
53
Ultrapräzisionsbearbeitung: Fräsen | --> Folie 51(7) !!!
...
54
Ultrapräzision-Zerspanung (UP-Zerspanung) Grooving, Fly Cutting Rotierendes Werkzeug am Umfang: ?(1)? Rotierendes Werkzeug an der Stirnseite: ?(2)?
(1) Grooving | (2) Fly-Cutting
55
Fly-Cutting: Herstellung von ??
planarer und torischer Flächen
56
Grooving: Herstellung von ??
Grabenstrukturen unterschiedlichster Form
57
Ultrapräzisionsschleifen (siehe Folie 53(9))
...
58
Nenne Werkzeuge der Ultrapräzisionszerspanung (UP-Zerspanung)! (5)
Naturdiamant, monokristallin künstlich hergestellte Diamanten Facetten oder Radiuswerkzeuge Radiuswelligkeit der Schneide P-V < 0,1 mikrometer Schneidkantenradius 20 < rsubbeta < 50 nanometer
59
Slow-Slide-Servo, Fast-Tool-Servo | --> Folie 55(11)
...
60
Maschinen der UP-Zerspanung: | --> siehe Folie 56(12)!!!
!!
61
Doppelseiten Ultrapräzisionsbearbeitungsmaschine Motivation: Fertigung Doppelseitiger UP-Werkstücke derzeit nicht prozesssicher und wirtschaftlich herstellbar Ziel: ?? (3) Vorgehensweise: - Entwerfen eines neuen Maschinenkonzepts - Auslegung der Maschinenkomponenten - Versuchsdurchführung
Ziel: - Steigerung der Wirtschaftlichkeit - Steigerung der Prozesssicherheit - Automatisierung von UP-Fertigung (Aufbau Folie 15)
62
Zusammenfassung - Ultrapräzisionsbearbeitung Hoher ?(1)? für Maschinen, Messtechnik und Prozessumgebung hohe ?(2)? für qualitativ hochwertige Werkzeuge erfordert ?(3)? Personal wirtschaftlich im ?(4)?- und ?(5)? gefertigte Abformwerkzeuge können für alle ?(6)? eingesetzt werden stark additive industrielle und universitäre Forschung zur Überwindung der momentanen Defizite erhebliches Potential zur Fertigung hochgenauer Formen
(1) Investitionsaufwand (2) Preise (3) hochqualifiziertes (4) Prototypen- (5) Werkzeugbau (6) Abformprozesse

FT (19 decks)

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