Maß- und Formänderungen in der Fertigung wärmebehandelter Bauteile bestimmen fast immer die Wirtschaftlichkeit der Herstellung und entscheiden oft sogar über mögliche Ausschussquoten. Der Ansatz des „Distortion Engineering“ nach Mayr ist die erste umfassende Herangehensweise zur Lösung dieses Problems, der die Verzugsentstehung als Systemeigenschaft auffasst, bei der jeder Fertigungsschritt einen eigenen Verzugsbeitrag beisteuert. 

Unter den sog. Verzugspotenzialträgern spielt die Bauteilgeometrie eine dominierende Rolle. Herr Kagathara untersuchte in seiner Zeit am Leibniz-IWT in der Abteilung Wärmebehandlung deren Einfluss systematisch mittels rechnerischer Wärmebehandlungssimulation am Beispiel eines einsatzgehärteten Zahnrades. 

Die realitätsnahe Bauteilgeometrie setzt sich aus verschiedenen Geometrieelementen wie der Zahnradnabe, dem Flansch und dem außenliegenden Zahnkranz zusammen. Diese Geometrieelemente wurden in ihren Abmessungen sowie in ihrer Position zueinander variiert und die resultierenden Maß- und Formänderungen infolge der Einsatzhärtung von ihm beschrieben und ausgewertet. 

Um zu einer möglichst treffsicheren Verzugsvorhersage zu kommen, wurden die Simulationsmodelle angepasst und die Ergebnisse umfangreich dargestellt und ausgewertet. Die Resultate geben wertvolle Gestaltungrichtlinien für die Konstruktion neuer Bauteile und ermöglichen so eine künftige Minimierung des Verzugs. 

Um auch die Anbindung der Geometrieelemente (Kerbradien) und deren Auswirkungen simulieren zu können, verwendete Herr Kagathara erstmals bionikinspirierte Ansätze nach Mattheck. Obwohl Verzug stets eine Bauteileigenschaft bleibt, ermöglichen die Ergebnisse von Herrn Kagathara eine Verallgemeinerung innerhalb der Bauteilfamilie Zahnrad und tragen hierdurch zur nachhaltigen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Fertigung hochbeanspruchbarer Maschinenelemente bei. 

Sein Kolloquium am 16. April konnte dies einmal mehr vor dem Prüfungsausschuss anschaulich darlegen. Gratulation für diese Forschungsarbeit!