zurück

Realisierung effizienter Zerspanprozesse (ReffiZ)

0 Projekt-Favoriten

Stellen Sie sich Ihre individuelle Projektübersicht zusammen.

Favoriten anzeigen

Fördermaßnahme: Innovative Produkte effizient entwickeln

Laufzeit: 01.03.2012 - 31.08.2015

Forschungsziel: Das Forschungsvorhaben ReffiZ entwickelte effiziente Zerspanungsprozesse, welche die Produktentwicklung und Herstellung im Maschinenbau ganzheitlich optimieren. Aufbauend auf experimentellen Versuchsreihen wurden Verfahren zur automatisierten Ermittlung von Prozesscharakteristika erforscht. Es erfolgte eine umfassende Modellbildung zur Simulation relevanter physikalischer Effekte. Dadurch kann nun der Planungsaufwand für hochproduktive und qualitätsoptimierte Bearbeitungsoperationen reduziert und fertigungs- und anwendungsgerechte Produkte wirtschaftlich besser hergestellt werden.

+ Favoriten

Ansprechperson Projektkoordination

Harald Altstädter
+49 7022 77-1459
harald.altstaedter@heller.biz

Ansprechperson bei PTKA

Dipl.-Ing. Stefan Scherr
+49 721 608-25286
stefan.scherr@kit.edu

Detaillierte Projektbeschreibung

Problemstellung

Die Produktentstehung ist für produzierende Unternehmen essentiell, um mittel- und langfristig auf dem Weltmarkt bestehen zu können. Fehlende Planungs- und Simulationsmöglichkeiten zur Abschätzung der Wechselwirkungen zwischen Werkstückgeometrie, spanendem Fertigungsprozess und Werkzeugmaschinensystem hemmen eine fertigungseffiziente Produktgestaltung. Daraus resultiert eine iterative und kostspielige Optimierung zwischen der Produktentwicklung und der Fertigungsvorbereitung.

Zielsetzung

Ziel des Verbundprojektes war deshalb die Entwicklung von Planungsprozessen und Softwarewerkzeugen zur simulationsgestützten Produktauslegung. Dabei wurden die Prozessführung in der Serienfertigung sowie die eingesetzten Produktionsmittel berücksichtigt. Im Projekt wurden Methoden zur Prognose des Prozess-Maschine-Verhaltens bereits im Produktentwicklungsprozess durch die Erweiterung der CAM-NC-Planungskette erforscht. Es wurden die Voraussetzungen geschaffen, Produktionsmittel in der Entwicklungsphase durch Simulation hinsichtlich ihrer Fertigungseffizienz für definierte Bearbeitungsoperationen wesentlich zu verbessern.

Vorgehensweise

Das dynamische Wechselwirkungsverhalten von Maschine und Prozess wurde anhand maschineninterner Leistungs- und Regelgrößen in Referenzprozessen automatisch erfasst, analysiert und zur Parametrierung der Simulationswerkzeuge aufbereitet. Parallel hierzu wurden bestehende Simulationsansätze zur Beschreibung der Prozess-Maschine-Interaktion den Anforderungen einer frei parametrierbaren Bahnführung angepasst und Planungsmethoden aus den Erkenntnissen über stabile Bearbeitungsprozesse abgeleitet. In einem weiteren Arbeitsschritt wurden die resultierenden Modellbeschreibungen und Planungsverfahren in Softwaresysteme umgesetzt, sowie in den industriellen Produktentstehungsprozess bei Maschinenanwendern und Maschinenherstellern integriert.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial

Der resultierende interdisziplinäre Austausch zwischen Maschinenanwendern und Maschinenherstellern ermöglicht nun, den Aufwand für die Planung stabiler Bearbeitungsoperationen zu reduzieren sowie gleichermaßen fertigungseffiziente und anwendungsgerechte Produkte bzw. Maschinen zu entwickeln. Gleichermaßen wurden die Softwarelösungen aus dem Vorhaben zur Implementierung in kommerziell verfügbaren Planungssystemen aufbereitet. Sie stehen somit einem breiten Feld von Anwendern einschließlich kleiner und mittelständischer Unternehmen zur Verfügung. Die Ergebnisse sind branchenweit übertragbar, wie beispielsweise in die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Automobilindustrie, den Landmaschinenbau und den Formenbau.

Projektpartner
  • Gebr. Heller Maschinenfabrik GmbH
  • Index-Werke GmbH & Co. KG Hahn & Tessky
  • MAN Truck & Bus SE
  • Robert Bosch GmbH
  • RWTH Aachen
  • Sandvik Tooling Deutschland GmbH
  • Siemens Aktiengesellschaft
  • Skrobanek Metallbearbeitungs GmbH
Publikationen
Titel: Innovative Produkte effizient entwickeln "Forschung für die Produktion von morgen" (ReffiZ)
Akronym: ReffiZ
Herausgeber: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF); Referat Forschung für Produktion, Dienstleistung und Arbeit
Veröffentlicht im Jahr: 2012
Eine leistungsfähige Produktion ist und bleibt für eine moderne Volkswirtschaft wie Deutschland unverzichtbar – sie ist die tragende Säule der deutschen Wirtschaft. Mit der Entwicklung neuer Produktionstechnologien und -systeme werden die Voraussetzungen für den technologischen Vorsprung für mehr Kundenindividualität, Ressourcenschonung und Zuverlässigkeit und damit für die Zukunft der Produktion in Deutschland geschaffen. Die Entwicklung eines Produkts wird dabei signifikant durch die zur Herstellung genutzten Fertigungstechnologien des Produktionssystems begrenzt. Diese Wechselwirkungen zwischen Produkt und Produktionssystem wurden untersucht. Damit wird nun die Entwicklung neuer Methoden und Werkzeuge möglich, die eine Planung der wirtschaftlichen Herstellung parallel zur Entwicklung des Produkts gestatten. Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit werden neue Lösungen für die integrierte Produkt- und Produktionssystementwicklung gestaltet. Die Broschüre präsentiert ausgewählte Projekte im BMBF Rahmenkonzept „Forschung für die Produktion von morgen“.
Titel: Realisierung effizienter Zerspanprozesse
Akronym: ReffiZ
Autor: Brecher, C. (Hrsg.)
Verlag: Shaker Verlag, Aachen Shaker Verlag, Aachen
Veröffentlicht im Jahr: 2015
Für einen Großteil der industrienahen Zerspanprozesse ist eine Vorausberechnung der optimalen Prozessparameter bisher nicht möglich. Für diese Dreh- und Fräsprozesse stellt das ReffiZ-Projekt nun Werkzeuge bereit, welche eine verbesserte simulative Prognose der Prozessstabilität erlauben. Das schwingungstechnische Modell der Werkzeugmaschine wurde erweitert. Es wurde eine Methode entwickelt, mit welcher das positionsabhängige Schwingungsverhalten berücksichtigt werden kann. Außerdem wurden sowohl für das Drehen als auch für das Fräsen effiziente Durchdringungsrechnungen qualifiziert, welche Aussagen über den jeweils aktuellen Zerspanquerschnitt bzw. über den Verlauf der Eingriffsbedingungen entlang des Werkzeugpfads erlauben. Die Zuverlässigkeit der Zerspankraftmodelle wurde gesteigert und ihre Parametrierung wurde vereinfacht. UDurch die Korrelation von Achsströmen und Zerspankräften können nun aufwendige Messaufbauten entfallen. Zur Bestimmung der Zerspankraftkoeffizienten aus den ermittelten Kraftverläufen steht nun eine neuartige Methode bereit. Die Methode verarbeitet die statischen Kraftanteile und ist folglich robust gegenüber etwaigen Störeinflüssen oder zu geringer Signalabtastrate. CAM-Programmiersysteme wurden prototypisch erweitert, um eine Aussage über die Antriebsauslastung und die Prozessstabilität zu erhalten. Bisher sind Simulationssysteme verfügbar, mit denen Taktzeiten optimiert und Maschinenabläufe hinsichtlich eventuell auftretender Kollisionen überprüft werden können. Nun wurde das virtuelle Maschinenabbild prototypisch um einen virtuellen Antrieb und ein einfaches Schwingungsmodell der Maschinenstruktur ergänzt. Mit diesem System kann die Antriebsauslastung und in Kombination mit einem Prozessmodell sogar das Schwingungsverhalten für die virtuell definierte, kundenspezifische Bearbeitungsaufgabe in den bereits bekannten Simulationssystemen vorhergesagt werden.

Ihre Favoriten

In der folgenden Liste sehen Sie Ihre ausgewählten Projekt-Favoriten.

Weitersuchen
Fertigstellen und Herunterladen