Zeitoptimale, echtzeitfähige Trajektorienplanung für Werkzeugmaschinen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557218129

Für die Produktivität von Werkzeugmaschinen sowie die Langlebigkeit der Maschinenkomponenten ist eine ruckbegrenzte und möglichst zeitoptimale Trajektorienplanung von entscheidender Bedeutung. Aktuelle CNC-Steuerungen verwenden hierfür profilbasierte Ansätze, die sich zwar schnell im Echtzeitbetrieb berechnen lassen, jedoch dynamische Antriebsbeschränkungen nicht direkt berücksichtigen können. Durch optimierungsbasierte Verfahren lassen sich die Bearbeitungszeiten und die Ruckbelastung der Achsen deutlich reduzieren, jedoch sind damit auch Nachteile verbunden. Die Herausforderungen bestehen vor allem in der bisher fehlenden Übertragbarkeit auf lange und komplexe Geometrien, der steigenden Rechenkomplexität, was zu zusätzlichen Hardwareanforderungen führen kann, und einem hohen Maß an erforderlichem Expertenwissen zur Parametrierung des Optimierungsproblems. In den Vorarbeiten dieses Forschungsantrags wird eine Methode vorgestellt, die eine Reduktion der Bearbeitungszeiten um >10% bei geringerer Belastung der Antriebe zeigt. Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll die Methode hinsichtlich des Einsatzes auf der echtzeitfähigen CNC-Steuerung untersucht und weiterentwickelt werden, um den oben genannten bisherigen Herausforderungen des Stands der Forschung zu begegnen. Darüber hinaus soll die Integration des Verfahrens in die Steuerung untersucht und experimentell im realen Fertigungsprozess mit einem aktuellen CNC-Kern und konvex-optimierungsbasierten Verfahren aus dem Stand der Technik verglichen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Armin Lechler