Mit dem wachsenden Bedarf an hochentwickelten Materialien mit hoher Festigkeit und Härte in der Industrie stehen herkömmliche Bearbeitungsmethoden vor Herausforderungen in Bezug auf die Präzision. Ein Forschungsteam der Hong Kong Polytechnic University hat eine mehrfach energieunterstützte Diamantschneidetechnologie entwickelt, die Laser- und Magnetfelder kombiniert, um die Schnittqualität und -effizienz zu verbessern.
Diese Technologie, genannt in-situ Laser-Magnetfeld-Doppelfeld-unterstütztes Diamantschneiden (LMDFDC), wurde von Professor Du Xue und ihrem Team an der Fakultät für Industrielle und Systemtechnik der Hong Kong Polytechnic University entwickelt. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „International Journal of Extreme Manufacturing“ veröffentlicht.
Feldunterstützte Bearbeitung bezieht sich auf das Anlegen externer Energiefelder wie Laser- oder Magnetfelder am Schnittpunkt, um die Bearbeitungsleistung zu verbessern. Bestehende Technologien haben ihre Grenzen: Laserfelder können zu Überhitzung und Schmelzen des Materials führen, während Magnetfelder instabile Effekte haben und Oberflächenkratzer oft schwer vermeidbar sind. LMDFDC kombiniert die Vorteile von Laser und Magnetfeld synergistisch und reduziert gleichzeitig deren Nachteile.
Die Forscher verglichen LMDFDC mit Bearbeitungsmethoden für hoch entropische Legierungen, die nur Laser, nur Magnetfelder oder keine externen Felder verwendeten. Unter Verwendung fortschrittlicher Werkzeuge zur Beobachtung der Werkstückveränderungen fanden sie heraus, dass LMDFDC durch thermo-magnetisch-mechanische multiphysikalische Wechselwirkungen die Bearbeitbarkeit verbessert, glattere Oberflächen erzeugt und weniger unter der Oberfläche liegende Schäden verursacht.
Die Technologie nutzt Magnetfelder, um den Wärmetransport zu verstärken und Laserschäden durch Hitze zu unterdrücken, während gleichzeitig Laser verwendet werden, um harte Partikel zu erweichen und so Kratzer zu vermeiden, was die Schnittstabilität erhöht. Der Kopplungseffekt der beiden Felder kann auch die Bildung von Aufbauschneiden am Werkzeug verhindern, den Verschleiß verlangsamen, den Werkzeugverschleiß reduzieren und die Lebensdauer verlängern.
Professorin Du Xue sagte: „Einfeld-unterstützte Bearbeitungstechnologien können den Präzisionsfertigungsanforderungen für neue Hochleistungsmaterialien, insbesondere hoch entropische Legierungen, die in der Luft- und Raumfahrt sowie im Energiesektor weit verbreitet sind, immer schwerer gerecht werden. LMDFDC markiert einen technologischen Durchbruch und eröffnet neue Wege für die Ultrapräzisionsfertigung.“
Die Studie untersuchte auch die Veränderungen und Verbesserungen des Materials bei Anwendung der Doppelfelder und vertiefte so das Verständnis der Mechanismen feldunterstützter Prozesse. Du Xue fügte hinzu: „Diese Studie ist eine der ersten, die die synergetische Arbeit von Laser- und Magnetfeldern eingehend analysiert. Die Ergebnisse tragen dazu bei, die Entwicklung der Theorie der multiphysikalischen gekoppelten Fertigung voranzutreiben.“
Derzeit wird die LMDFDC-Technologie zum Patent angemeldet. Das Team plant, weitere Kombinationen von Energiefeldern zu erforschen, um eine universellere und zuverlässigere multiphysikalische Bearbeitungsmethode zu entwickeln. Diese mehrfach energieunterstützte Diamantschneidetechnologie hat das Potenzial, den Fortschritt im Bereich der Ultrapräzisionsbearbeitung voranzutreiben.
Veröffentlichungsdetails: Autoren: Hong Kong Polytechnic University; Titel: „Researchers pioneer multi-energy, field-assisted diamond cutting technology“; veröffentlicht in: „International Journal of Extreme Manufacturing“ (2026).
