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TRR 96:  Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen - Eine systemische Lösung des Zielkonflikts von Energieeinsatz, Genauigkeit und Produktivität am Beispiel der spanenden Fertigung

Fachliche Zuordnung Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Informatik, System- und Elektrotechnik
Maschinenbau und Produktionstechnik
Mathematik
Sozial- und Verhaltenswissenschaften
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung Förderung von 2011 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 174223256
 
Anspruch des SFB/TR 96 sind Beiträge zur Lösung des Zielkonflikts von Energieeinsatz, Genauigkeit und Produktivität bei der spanenden Fertigung. Der verfolgte Lösungsansatz basiert auf Maßnahmen, die es erlauben, den Prozess trotz steigender Verlustleistungen ohne zusätzliche energetische Maßnahmen unter thermisch instationären Umgebungsverhältnissen und unter Bedingungen von Einzel- und Kleinserienfertigung zu beherrschen. Der SFB/TR 96 erforscht und entwickelt hinsichtlich des thermo-elastischen Maschinenverhaltens wirksame Korrektur- und Kompensationslösungen, die zur spanenden Genauigkeitsbearbeitung unter den zukünftigen Bedingungen energieeffizienter Produktion befähigen.Daraus leiten sich folgende Teilziele ab:1) Schaffung von Modellgrundlagen für eine umfassende Berechnungsfähigkeit thermo-elastischer Verformungen und der diese verursachenden Wärmeströme sowie der Abbildung von Strukturveränderlichkeit infolge Relativbewegungen und Rechenzeitminimierung,2) Realisieren eines prozessaktuellen, durchgängigen Datenabbildes als digitale Repräsentation der thermo-elastischen Wirkungskette. Dies umfasst Modelldaten sowie Parameter und sieht die Möglichkeit eines zyklischen Updates vor. 3) Erfassung der Auswirkungen von Wärmequellen und -senken auf das thermische Verhalten von Werkzeugmaschinen sowie die Beschreibung des zeitlichen Verhaltes. Nachführen örtlich und zeitlich schwankender Parameter mittels Parameteridentifikationsverfahren als Voraussetzung für den Entwurf und Betrieb von Korrektur- und Kompensationslösungen,4) Entwicklung von grundlegenden messtechnischen Lösungen zur Erfassung thermo-elastischer Fehler in ausgewählten Strukturbereichen von Werkzeugmaschinen und deren Nutzung für Korrektur- und Kompensationslösungen,5) Entwicklung und Umsetzung von Lösungen zur steuerungsintegrierten Korrektur thermo-elastischer Fehler unter Berücksichtigung von prozessbegleitender Datenanalyse 6) Entwicklung und Integration gestalterischer und werkstoffeigenschaftsgetragener Lösungen zur Kompensation thermo-elastischer Wirkungen durch Verstetigung des Temperaturfeldes und Minderung und Homogenisierung des Wärmeenergieeintrags im Bereich tragender Strukturen,7) technisch-betriebswirtschaftliche Bewertung der im SFB/TR 96 entwickelten Lösungen hinsichtlich ihrer Wirkung auf Produktqualität, Mengenleistung, Energieverbrauch und KostenIn Phase 3 (Demonstrationsphase) werden die Forschungsarbeiten auf die Gesamtmaschine bezogen. Auf Basis der Untersuchungen an einfachen Teil- und Gesamtmodellen werden Korrektur- und Kompensationslösungen auf die Anwendung für die Gesamtmaschine unter den Bedingungen des realen Betriebs erweitert. Hieraus ergeben sich neue wissenschaftliche Herausforderungen durch eine Vielzahl zu berücksichtigender Unsicherheiten und Parameterschwankungen. Die Modelle müssen hierfür erweitert und neue Lösungen für die Beherrschung von variablen Betriebsbedingungen wie eine Online-Identifikation entwickelt werden.
DFG-Verfahren Transregios
Internationaler Bezug Österreich

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Technische Universität Dresden
Sprecher Professor Dr.-Ing. Christian Brecher, seit 1/2015
 
 

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