Simulation der thermo-elastischen Werkstückverformung mithilfe von maschineninternen Daten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537921543

Die Anforderungen an die Produktivität und die Verfügbarkeit von Werkzeugmaschinen und die Qualität der auf ihnen gefertigten Produkte steigen stetig. Gleichzeitig entsteht ein wachsender Druck zur Reduktion des ökologischen Fußabdruckes der Werkzeugmaschine durch sozioökonomische und politische Stakeholder. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen Fertigungsfehler bei der Bearbeitung von Werkstücken reduziert werden. Durch die Reduktion von Fertigungsfehlern ist es möglich, den Ausschuss zu reduzieren und damit die Produktivität der Werkzeugmaschine zu steigern. Ein großer Anteil des Fertigungsfehlers entsteht durch das thermo-elastische Verhalten des Maschinen-Werkstück-Systems. Während das thermo-elastische Maschinenverhalten in der Fachliteratur schon ausführlich behandelt wird, existieren zum thermo-elastischen Werkstückverhalten nur begrenzt gültige Modelle. In dem geplanten Forschungsprojekt wird ein Modell zur Berechnung des Verlagerungsfelds eines Werkstücks entwickelt. Hierfür wird eine am WZL existierende Software zur Simulation des Materialabtrags um Programmbausteine erweitert, mit denen das Temperatur- und Verlagerungsfeld des Werkstücks berechnet werden kann. Aufbauend hierauf wird die das Berechnungsergebnis anschließend in verwendet, um die thermo-elastische Dehnung steuerungstechnisch an einem Demonstrator am WZL zu kompensieren und so die Bauteilqualität zu verbessern. Durch die Verbesserung der Bauteilqualität lässt sich der Ausschuss der Fertigung reduzieren, was zu einem geringeren Material und Ressourceneinsatz und somit zu einer nachhaltigeren Produktion führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen