Entwicklung positionsveränderlicher Koppelelemente zur Mehrkörpersimulation dynamischer Bahnabweichungen von Werkzeugmaschinen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Subject Area: Production Systems, Operations Management, Quality Management and Factory Planning
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5421630

Ein Ansatz für die Simulation des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen in der Entwicklungsphase ist die gekoppelte Mehrkörperanalyse (MKS), bei der die Bauteilflexibilität und die Maschineneregelung berücksichtigt werden, um die Wechselwirkungen des dynamischen Verhaltens der Struktur und der Antriebsregelkreise zu untersuchen. Die flexiblen Modelle der Maschinenbauteile werden aus einem FE-Modell abgeleitet und über Schnittstellen dem MKS-Programm übergeben. Zusätzlich wird das MKS-Modell über eine Schnittstelle mit dem Regelkreismodell in einer Computer-Aided-Control-Engineering-Umgebung (CACE) gekoppelt.Mit der Ableitung der flexiblen Modelle aus einem FE-Modell ergibt sich die Einschränkung, dass Lasten an Koppelstellen zwischen Bauteilen z.B. in Führungselementen nur auf diskreten Knoten in das Modell eingeleitet werden können. Dies stellt bei der Betrachtung des dynamischen Verhaltens der Maschine in einem festen Arbeitspunkt keine Einschränkung dar, lässt aber eine Simulation von Verfahroperationen nicht zu, die den nächsten logischen Schritt der Nutzung virtueller Prototypen darstellt. Die Simulation con Verfahroperationen ist von großer Bedeutung,da durch Ruck und Beschleunigung der Maschinenachsen eine dynamische Anregung der Struktur erfolgt, welche die erzielbare Bearbeitungsgenauigkeit eines Werkstücks beschränkt.In diesem Forschungsvorhaben sollen Ansätze zur Verfahrsimulation von gekoppelten flexiblen Mehrkörpermodellen erarbeitet werden, bei denen das dynamische Verhalten der einzelnen Bauteile in Abhängigkeit der Position sowie eine kontinuierliche Übergabe der Krafteinleitungspunkte von Führungs- und Antriebskräften berücksichtigt wird. Um die Leistungsfähigkeit bestehender Mehrkörpersimulationssysteme zu nutzen, soll eine Implementierung der Algorithmen in das MKS-Programm MSC.ADAMS erfolgen. Hiermit besteht eine klare Abgrenzung zum parallel laufenden Forschungsvorhaben des IWU der TU Dresden, das die Problemstellung mit Hilfe der Blocksimulation in einen selbst entwickelten MKS-Programm abbilden will. Die Ergebnisse des Simulationen sollen zur Validierung zunächst mit Messungen an einfachen Antriebs- und Führungsprüfständen abgeglichen werden. In einem weiteren Schritt ist die Validierung der Simulation des dynamischen Verhaltens einer gesamten Werkzeugmaschine vorgesehen.

• DFG Programme: Research Grants