Klausur 2 VL 1-9

Unter der Annahme, dass die Elementarfläche $\delta A$ sich plastisch verformt und der Werkstoff dem Hookeschen Gesetz gehorcht, resultiert die Verformung in der Elementarfläche in einer Änderung des Spannungszustandes, wobei die Beziehung zwischen Spannung und Dehnung durch die Materialeigenschaften und die spezifische Umformbedingung des Tiefziehens (wie z.B. die radiale Zugspannung und die tangentiale Druckspannung) bestimmt wird, und somit eine Aussage über die Konstanz der Summe der Hauptdehnungen unzulässig ist.

Die Transformation der Elementarfläche $\delta A$ von $P_0$ nach $P_f$ impliziert, dass die Summe der Hauptdehnungen $\epsilon_1 + \epsilon_2 = 0$ in der Elementarfläche $\delta A$ aufgrund der Inkompressibilität des Materials und der Annahme konstanter lokaler Dicke gilt, unabhängig von der Umformmethode.

Die Aussage $\epsilon_1 + \epsilon_2 = 0$ ist gültig, wenn die Elementarfläche $\delta A$ sich ausschließlich durch Gleitung entlang von Kristallschichten verformt, ohne dass eine Volumenänderung stattfindet und zusätzlich die Fließbedingung von Tresca erfüllt ist, was im Tiefziehprozess unter allen Umständen gewährleistet ist.

Mehrfaches Schlickern und Besanden mit einer speziell formulierten Schlickermasse, angereichert mit Nanopartikeln aus Yttriumoxid (Y2O3), ist notwendig, um die geforderte Oberflächenrauheit zu erzielen und gleichzeitig die chemische Reaktion zwischen der NiTi-Schmelze und dem Formmaterial zu verhindern.

Das Vakuumgießen ist unerlässlich, um die hohe Reaktivität von NiTi gegenüber Sauerstoff zu kompensieren und eine vollständige Füllung der komplexen Geometrien zu gewährleisten, wobei gleichzeitig die Temperatur der Gießform präzise gesteuert werden muss, um die Bildung unerwünschter intermetallischer Phasen zu vermeiden.

Die Verwendung von Polystyrol-Wachsmodellen ist ideal, da diese eine sehr hohe Formstabilität bei Raumtemperatur aufweisen und somit die Bildung von Rissen in der keramischen Schale während des nachfolgenden Schlickerns und Besandens minimieren.

Beim Schraubläppen wird das Läppwerkzeug ausschließlich für Bauteile mit Innengewinde eingesetzt, wobei die relative Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück primär eine translatorische Bewegung entlang der Gewindeachse ist, um eine gleichmäßige Materialabtragung zu gewährleisten.

Wälzläppen umfasst ausschließlich die Bearbeitung von Kugeln und Kegeln, wobei die Werkstücke durch eine komplexe Kombination aus rotierenden und translatorischen Bewegungen bearbeitet werden, um eine hohe Formgenauigkeit und Oberflächengüte zu erzielen. Schraubläppen findet keine Anwendung bei Innen- und Aussengewinden.

Beim Läppen von duktilen Werkstoffen führt die Mikroplastische Verformung der Oberfläche zu einer Verfestigung und Versprödung der Randzone, was schließlich zum Ausbruch von Partikeln führt. Dieser Mechanismus unterscheidet sich von dem bei sprödharten Werkstoffen, bei denen primär Mikrorisse induziert werden, die sich zu Risssystemen verbinden und zum Ausbruch von Partikeln führen.

Der Einsatz von Korund-Abrichtsteinen ermöglicht eine hochgenaue Profilierung von Schleifscheiben mit komplexen Geometrien, insbesondere bei der Bearbeitung von sehr harten Werkstoffen, da der Korund eine höhere Abrasivität als Diamant aufweist.

Das "Crushieren" (Profilrollen) mit Profilrollen aus Diamant, Hartmetall oder Stahl ist besonders geeignet, um extrem feine Oberflächen auf Schleifscheiben zu erzeugen, da die geringe Härte des Rollenmaterials im Vergleich zum Schleifkorn ein kontrolliertes Brechen der Schleifkörner ermöglicht und somit die Rauheit reduziert wird, was ideal für Hochglanzpolituren ist.

Das Abrichten mit einer NC-gesteuerten Diamant-Abrichtrolle erlaubt die Erzeugung komplexer Profile auf der Schleifscheibe durch simultane Bewegung in mehreren Achsen (z.B. +z, +x, Winkel), wodurch eine hohe Formgenauigkeit und Reproduzierbarkeit gewährleistet wird.

Die Wärmeentwicklung ist unabhängig vom elektrischen Widerstand der Fügepartner und wird primär durch die Wärmeübertragung von den Elektroden auf die Werkstücke bestimmt.

Der hohe Strom fließt durch den Sekundärkreis, der die Fügepartner und die Elektroden umfasst. Der größte Wärmewiderstand und somit die höchste Wärmeerzeugung tritt an den Kontaktflächen zwischen den Fügepartnern auf, wo die Verbindung entstehen soll.

Der Strom fließt ausschließlich durch den Primärkreis des Transformators, wodurch die Wärme direkt und homogen in den Fügepartnern erzeugt wird.

Sowohl beim Spritzgießen von Thermoplasten als auch von Duroplasten wird das Werkzeug auf extrem hohe Temperaturen erhitzt (über $300^\circ C$), um die Fließfähigkeit des Materials zu gewährleisten und eine homogene Verteilung zu erreichen. Der Unterschied liegt lediglich in der verwendeten Einspritzgeschwindigkeit.

Beim Spritzgießen von Thermoplasten wird das Werkzeug gekühlt, um das Material zu verfestigen, während bei Duroplasten das Werkzeug beheizt wird, um die chemische Reaktion (Aushärtung) zu ermöglichen.

Beim Spritzgießen von Thermoplasten wird das Werkzeug beheizt, um die Aushärtung des Materials zu beschleunigen, während bei Duroplasten das Werkzeug gekühlt wird, um eine vorzeitige Vernetzung zu verhindern.

Die Bearbeitung lässt sich als "Längs-Runddrehen" und "Quer-Plandrehen" klassifizieren. Die erzeugte Oberflächengüte wird ausschließlich durch den Schneidstoff des Werkzeugs bestimmt.

Die Bearbeitung lässt sich als "Schraubdrehen" und "Formdrehen" klassifizieren, da eine Fase einer Schraube ähnelt. Die Kinematik des Zerspanvorgangs ist irrelevant für die Einteilung.

Die Bearbeitung lässt sich als "Längs-Runddrehen" und "Quer-Plandrehen" klassifizieren. Die Bearbeitungsstelle wechselt von außen (Runddrehen) zur Stirnseite (Plandrehen). Die Oberflächengüte wird durch Schlicht-, Fein- oder Feinstdrehen beeinflusst.

Beim Schlichten, bei dem eine geringe Schnitttiefe und ein kleiner Vorschub verwendet werden, entstehen prinzipiell immer Mittenrauwerte $Ra$ von über 10 μm, da durch die geringe Zerspanungsleistung die Oberfläche stärker plastisch verformt wird und Aufbauschneidenbildung unweigerlich zu einer Verschlechterung der Oberfläche führt, selbst bei idealen Bedingungen.

Unabhängig von der Wahl der Schnitttiefe oder des Vorschubs lässt sich beim Hobeln und Stoßen, aufgrund unvermeidlicher Einflüsse der tribologischen Systemeigenschaften an der Werkzeugschneide (auch bei idealen Bedingungen), grundsätzlich keine Mittenrauheit $Ra$ unterhalb von 0.01 μm erzielen. Diese physikalische Grenze resultiert aus den fundamentalen atomaren Reibungsgesetzen.

Schruppen mit großer Schnitttiefe und großem Vorschub führt typischerweise zu höheren Mittenrauheitswerten $Ra$, die im Bereich von 2 μm bis 4 μm liegen können. Da bei idealen Bedingungen die Geometrie des Werkzeugs und des Vorschubs die primären bestimmenden Faktoren für die Oberflächenrauheit sind, und bei großen Vorschüben die resultierenden Riefen tiefer und ausgeprägter sind.

Die Konstruktion der Werkzeugmaschine mit hochdämpfenden Polymerbeton, verbunden mit der passiven Kühlung durch großflächige Kühlrippen und der Verzicht auf aktive Kühlung, führt zur energieeffizientesten und präzisesten Lösung, da Materialeigenschaften Wärmeableitung maximieren und so thermische Stabilität gewährleisten.

Die Verwendung von Kompensationsalgorithmen, die Werkzeugpositionen in Echtzeit basierend auf Daten von Dehnungsmessstreifen und Thermoelementen an kritischen Strukturpunkten anpassen, ist in Kombination mit einer minimalen, zielgerichteten Kühlung einzelner Wärmequellen (z.B. Spindel) die beste Lösung.

Der Einsatz von Kühlstrategien, die darauf abzielen, die Temperatur der Maschinenstruktur konstant auf dem Niveau der durchschnittlichen Raumtemperatur zu halten, ist die effektivste Methode, da dadurch alle thermischen Gradienten eliminiert werden.

Im Gegensatz zum Reißen, bei dem die Werkstücktrennung durch das Einwirken einer einzelnen, sich bewegenden Schneide erfolgt, verwenden sowohl das Beißschneiden als auch das Messerschneiden zwei sich aufeinander zubewegende Schneiden, um das Material zu trennen.

Beim Beißschneiden wird das Werkstück durch Zugbeanspruchung über seine Bruchfestigkeit hinaus beansprucht, während beim Messerschneiden keilförmige Schneiden eingesetzt werden, die sich aufeinander zubewegen.

Sowohl beim Beißschneiden als auch beim Messerschneiden erfolgt das Zerteilen durch das Aufeinanderzubewegen keilförmiger Schneiden, während beim Reißen eine Zugbeanspruchung zur Überschreitung der Bruchfestigkeit des Materials führt.

Das "Füllen" (DIN 8593-2) beinhaltet ausschließlich Verfahren, bei denen formlose Stoffe wie Klebstoffe verwendet werden, um Werkstücke zu verbinden.

Das "Fügen durch Urformen" (DIN 8593-4) beschreibt Verfahren, bei denen durch gleichzeitiges Urformen und Fügen ein Zusammenhalt der Werkstücke entsteht, beispielsweise beim Angießen eines Bauteils.

Das "Zusammensetzen" (DIN 8593-1) beinhaltet ausschließlich das temporäre Verbinden von Werkstücken, beispielsweise durch Schrauben oder Klemmen.

Umfangs-Schäl-Drehen, bei dem das Werkzeug um das Werkstück rotiert und so einen sehr hohen Spanungsquerschnitt ermöglicht.

Profil-Abstechdrehen, welches primär zur Herstellung von Hinterschnitten und zur vollständigen Trennung des Werkstücks vom Rohmaterial durch axiale Zustellung eines speziell geformten Werkzeugs dient.

NC-Formdrehen, bei dem die Werkzeugbahn durch numerische Steuerung vorgegeben wird, um komplexe Freiformflächen zu erzeugen.

Schubumformen zeichnet sich durch die Umwandlung von Tangentialkräften in Umformkräfte aus, wobei die resultierende Umformung primär durch Schubspannungen im Werkstück erreicht wird, was insbesondere bei der Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen mit komplexen Geometrien von Vorteil ist.

Die Prozessführung beim Schubumformen erfordert stets den Einsatz eines Blechhalters, um eine Faltenbildung im Werkstück zu verhindern und eine gleichmäßige Materialverteilung zu gewährleisten, unabhängig von der Komplexität der Bauteilgeometrie.

Beim Schubumformen entstehen im Allgemeinen hohe Zugspannungen im Werkstück, die zu einer deutlichen Reduktion der Wandstärke führen, insbesondere in den Bereichen, die direkt dem Werkzeugkontakt ausgesetzt sind.

Beim Mikrobohren in Silizium mit VHM-Mikrobohrern sind Schaftgeometrien, die für Fräser entwickelt wurden, grundsätzlich ungeeignet, da die Anforderungen an die Stabilität und Vibrationsdämpfung bei Bohrprozessen deutlich unterschiedlich sind.

Beim Bohren mit hohem Aspektverhältnis in gehärteten Stahl ist die Verwendung von Bohrwerkzeugen mit polierten Spannuten irrelevant, da die Wärmeabfuhr hauptsächlich über das Kühlmittel erfolgt.

Die Prozesssicherheit beim Hartbohren mit hohem Aspektverhältnis kann durch oberflächenoptimierte und beschichtete Bohrwerkzeuge verbessert werden, um den Verschleiß zu reduzieren und die Standzeit zu erhöhen.

Beim 5-Achs-Fräsen werden neben den drei translatorischen Achsen zwei rotatorische Achsen (z.B. eine C-Achse mit 360° Drehung und eine A-Achse mit +/- 90° Schwenkbereich) eingesetzt, was die Fertigung komplexer Geometrien durch simultane, kontinuierliche Bewegung in fünf Achsen ermöglicht.

Das 5-Achs-Fräsen ist grundsätzlich auf geringere Vorschubgeschwindigkeiten $v_f$ und kleinere Rillenbreiten $b_r$ beschränkt, um die Präzision bei der Bearbeitung komplexer Geometrien zu gewährleisten, was zu einem geringeren Zeitspanvolumen führt.

Beim 3-Achs-Fräsen sind simultane, kontinuierliche Bewegungen in fünf Achsen möglich, was die Fertigung komplexer Geometrien mit höherem Zeitspanvolumen im Vergleich zum 5-Achs-Fräsen ermöglicht.

Die Form der Zahnlücke hat keinen Einfluss auf das Einrollen des Spanes. Entscheidend ist lediglich die Schnittgeschwindigkeit beim Räumen.

Eine Überfüllung der Spankammer ist unerheblich, da der Span durch die nachfolgenden Zähne weiter transportiert wird und somit keinen Einfluss auf die Werkstückoberfläche hat.

Eine ungeeignete Form der Zahnlücke kann zu einer unzureichenden Spanaufnahme führen, was eine erhöhte Belastung der nachfolgenden Zähne, Zahnbruch und eine schlechte Werkstückoberfläche zur Folge haben kann.

Functional Prototyping bezieht sich auf die Erzeugung von Prototypen, die zwar die geometrische Form und das Aussehen des späteren Produkts aufweisen, jedoch nicht zwingend dessen Funktionalität testen können.

Rapid Manufacturing bezeichnet Prozesse, bei denen Endprodukte direkt hergestellt werden. Dies beinhaltet die Produktion von Kleinserien, individualisierten Produkten oder Ersatzteilen 'on demand'.

Rapid Prototyping bezeichnet Prozesse, bei denen ausschließlich seriennahe Bauteile mit den finalen Materialeigenschaften hergestellt werden, um die Serienproduktion vorzubereiten und zu optimieren.

Drehen wird nach DIN 8580 als ein Verfahren des Zerteilens durch Zerlegen klassifiziert, da es das Werkstück in kleinere, handlichere Teile zerlegt.

Reinigen ist ein Hauptverfahren nach DIN 8580 und umfasst alle Tätigkeiten, die zur Erzeugung einer definierten Oberflächenbeschaffenheit beim Drehen notwendig sind.

Das Drehverfahren ist ein spanendes Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, bei dem Werkstoffschichten in Form von Spänen vom Werkstück getrennt werden.