Werden Fertigungsprozesse, insbesondere aus dem Bereich der Zerspanungsund Umformtechnik, auf kleine Abmessungen angewendet, können Größeneffekte auftreten und zu einer nichtproportionalen Änderung von Prozessparametern führen. Infolge der zunehmenden Miniaturisierung von Bauteilen und Komponenten sowie der wachsenden Komplexität und Funktionsdichte der eingesetzten Systeme lässt sich demnach ein verstärktes Interesse an Größeneffekten beobachten. Ziel der Untersuchungen war es, Größenabhängigkeiten in für reale Fertigungsporzesse relevanten Beanspruchungsbereichen zu untersuchen. Dabei wurden für das Werkstoffverhalten in Abhängigkeit der eingesetzten Probengeometrie und -größe sowie der Mikrostruktur Größeneffekte für verschiedene Werkstoffe gefunden. Durch die mathematische Beschreibung der Ergebnisse wurde eine Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse in den Bereich der Zerspanung ermöglicht, der den Zusammenhang zwischen der spezifischen Schnittkraft und dem dynamischen Werkstoffverhalten herstellt. Durch die Einbeziehung von Skalierungseffekten wurde eine Beschreibung der Prozesskräfte in einem weiten Parameterbereich von Schnittgeschwindigkeiten und Spanungsdicken ermöglicht.

Die spanende Bearbeitung hat in den letzten Jahren und Jahrzehnten große Fortschritte in den Bereichen der Bearbeitungsgeschwindigkeiten erfahren und hat bereits Einzug in die industrielle Fertigung gehalten. Dies wurde durch Fortschritte in den Bereichen der hochtemperaturfesten Schneidstoffe ermöglicht und vorangetrieben. Für das wissenschaftliche Verständnis der beim Hochgeschwindigkeitsspanen ablaufenden Vorgänge werden exakte Kenntnisse über das mechanische Werkstoffverhalten bei sehr hohen Verformungsgeschwindigkeiten sowie hohen Temperaturen und hohen Verformungen vorausgesetzt. Die Ermittlung der relevanten Werkstoffeigenschaften für die beiden Stähle C45E und 40CrMnMo7 stand im Vordergrund dieser Arbeit. Für die Ermittlung der Werkstoffkenndaten wurden spezielle Prüfaufbauten verwendet, welche die gleichzeitige Ermittlung von Fließspannungen bei hohen Temperaturen, hohen Dehnungsgeschwindigkeiten und großen Formänderungen erlauben. Es wurde gezeigt, dass die Anwendung des Konzeptes der thermischen Aktivierung auch bei extremen Dehnungsgeschwindigkeiten für die beiden untersuchten Werkstoffe möglich ist. Eine Simulation des Spanbildungsvorganges mit den ermittelten Werkstoffmodellen zeigt, dass es möglich ist, sowohl den Prozess der Fließspan- als auch der Segmentspanbildung mit hoher Genauigkeit abzubilden.

Werden Fertigungsprozesse, insbesondere aus dem Bereich der Zerspanungsund Umformtechnik, auf kleine Abmessungen angewendet, können Größeneffekte auftreten und zu einer nichtproportionalen Änderung von Prozessparametern führen. Infolge der zunehmenden Miniaturisierung von Bauteilen und Komponenten sowie der wachsenden Komplexität und Funktionsdichte der eingesetzten Systeme lässt sich demnach ein verstärktes Interesse an Größeneffekten beobachten. Ziel der Untersuchungen war es, Größenabhängigkeiten in für reale Fertigungsporzesse relevanten Beanspruchungsbereichen zu untersuchen. Dabei wurden für das Werkstoffverhalten in Abhängigkeit der eingesetzten Probengeometrie und -größe sowie der Mikrostruktur Größeneffekte für verschiedene Werkstoffe gefunden. Durch die mathematische Beschreibung der Ergebnisse wurde eine Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse in den Bereich der Zerspanung ermöglicht, der den Zusammenhang zwischen der spezifischen Schnittkraft und dem dynamischen Werkstoffverhalten herstellt. Durch die Einbeziehung von Skalierungseffekten wurde eine Beschreibung der Prozesskräfte in einem weiten Parameterbereich von Schnittgeschwindigkeiten und Spanungsdicken ermöglicht.

Die spanende Bearbeitung hat in den letzten Jahren und Jahrzehnten große Fortschritte in den Bereichen der Bearbeitungsgeschwindigkeiten erfahren und hat bereits Einzug in die industrielle Fertigung gehalten. Dies wurde durch Fortschritte in den Bereichen der hochtemperaturfesten Schneidstoffe ermöglicht und vorangetrieben. Für das wissenschaftliche Verständnis der beim Hochgeschwindigkeitsspanen ablaufenden Vorgänge werden exakte Kenntnisse über das mechanische Werkstoffverhalten bei sehr hohen Verformungsgeschwindigkeiten sowie hohen Temperaturen und hohen Verformungen vorausgesetzt. Die Ermittlung der relevanten Werkstoffeigenschaften für die beiden Stähle C45E und 40CrMnMo7 stand im Vordergrund dieser Arbeit. Für die Ermittlung der Werkstoffkenndaten wurden spezielle Prüfaufbauten verwendet, welche die gleichzeitige Ermittlung von Fließspannungen bei hohen Temperaturen, hohen Dehnungsgeschwindigkeiten und großen Formänderungen erlauben. Es wurde gezeigt, dass die Anwendung des Konzeptes der thermischen Aktivierung auch bei extremen Dehnungsgeschwindigkeiten für die beiden untersuchten Werkstoffe möglich ist. Eine Simulation des Spanbildungsvorganges mit den ermittelten Werkstoffmodellen zeigt, dass es möglich ist, sowohl den Prozess der Fließspan- als auch der Segmentspanbildung mit hoher Genauigkeit abzubilden.