Zuurstofvrij titanium verspanen moet tot méér productiviteit leiden

Verspanen we titanium in de toekomst alsof we een CNC-machine in het heelal plaatsen? Grote kans. Bij het IFW van de Leibniz Universiteit in Hannover onderzoeken ze het verspanen van titaan in een zuurstofloze omgeving. Dat levert meerdere voordelen op, zo blijkt.

Normaal gesproken was het zuurstofvrij verspanen van titaan een van de demo’s geweest die de deelnemers aan het MIC 2020 te zien hadden gekregen. De jaarlijkse conferentie van het luchtvaartcluster is echter ook naar een digitale variant moeten uitwijken. Dus moesten de meer dan 150 deelnemers vanuit de hele wereld het doen met een videopresentatie.

Duitse onderzoekers werken aan nieuw concept voor bewerken van titanium

9,5 miljoen euro subsidie voor onderzoeksproject

Het onderzoeksproject is eind 2019 gestart en wordt met zo’n € 9,5 miljoen gesubsidieerd door de German Research Foundation. Dat geeft al het belang aan, met name voor de luchtvaartindustrie. In totaal zijn 40 wetenschappers , onder andere van het IFW in Hannover, bij het project Oxygen-Free Production. Het idee is dat men de reactie van titaan op zuurstof wil elimineren uit het verspaningsproces. Dat moet ertoe leiden dat de slijtage van de gereedschappen minder wordt, de standtijd dus omhoog gaat of de productiviteit.

Oxidelaag voorkomen

De onderzoekers denken dat dit haalbaar is, omdat onder de omstandigheden zoals je die ook in het heelal aantreft, er geen oxidelaag meer ontstaat tijdens het frezen en draaien. Deze oxidelaag zorgt voor de snellere slijtage. Op basis van de eerste ervaringen en de inschattingen, denkt men tot een 60 procent langere standtijd van de gereedschappen te komen.

Lagere wrijvingscoëfficient

Om de juiste atmosferische omstandigheden te creëren, wordt er rond de spindel en het werkstuk een bescherming aangebracht waarin met argon wordt gespoeld. Dit is een techniek die bij lassen al heel lang wordt toegepast. Door silaangas toe te voeren, dat reageert met de aanwezige zuurstof, kan men het zuurstofgehalte terugdringen tot een niveau dat vergelijkbaar is met in de interstellaire ruimte. In zuurstofvrije omgevingen ontstaat minder of geen wrijving, wat de reden is waarom de gereedschappen minder slijten. De eerste testen zijn gedaan met een hardmetalen bolfrees en Ti6A4-4V, waarbij de frees met een druk tot 7N in het materiaal is gedrukt. Tot een temperatuur van 400 graden C daalt de wrijvingscoëfficient sterk, daarna wordt dit voordeel kleiner. De testen zijn gedaan op een Gildemeister CTV 400.

Bekijk hier een korte video onder dit onderzoeksproject