Methode zur modellgetriebenen Konstruktion von Tiefziehwerkzeugen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde eine grafische domänenspezifische Modellierungssprache (GDSL) entwickelt und prototypisch implementiert, um die Abbildung der Produktlogik in der parametrischen Konstruktion von Umformwerkzeugen signifikant zu vereinfachen. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Projektphase wurde die GDSL erweitert, um die steigende Komplexität von Werkzeug- und Bauteilgeometrien sowie Anforderungen verschiedener Umformverfahren zu adressieren. Die Methode erlaubt es, Werkzeuge und Werkstücke modellbasiert darzustellen und miteinander in Beziehung zu setzen – inklusive Zwischen- und Vorformgeometrien. Zentrale Innovation ist die Trennung von Geometrie und Parametrik. Durch eine strukturierte visuelle Sprache können Konstrukteure ohne tiefgehendes Expertenwissen Werkzeuge an definierte Bauteilanforderungen anpassen. Dies verkürzt Entwicklungszeiten, reduziert Schulungsaufwand und erlaubt eine schnellere Reaktion auf Kundenanforderungen. Unterstützt wurde dies durch einen dual-hierarchischen Visualisierungsansatz, der Werkzeug- und Werkstückmodelle grafisch als Baumstrukturen abbildet. Relationen wie geometrische Abhängigkeiten oder funktionale Kopplungen werden visuell und interaktiv dargestellt. Die GDSL wurde iterativ erweitert, um auch mehrstufige Umformprozesse abzubilden. Demonstriert wurde dies am Prozess der Blechmassivumformung, bei dem aus einer Blechronde in mehreren Schritten (Tiefziehen, Stauchen, Stanzen) ein Zahnrad entsteht. Die CAD-Konstruktion basiert auf parametrischen Bauteilen in Catia V5; Modellierungsdaten wurden in SysML-Strukturen überführt. Ein Schwerpunkt lag auf der Integration von Anforderungen nach Methoden des Requirements Engineerings. Diese ermöglichen es, funktionale Anforderungen direkt mit Werkzeugparametern zu verknüpfen – eine wichtige Erweiterung zur Sicherstellung von Rückverfolgbarkeit. Ergänzt wurde die GDSL durch ein Metamodell, das Parameter, Beziehungen und Constraints systematisch klassifiziert und in ein Layout überführt. Ein Klassifikationsschema zur konkreten Syntax von graph-like modeling languages (GLML) wurde entwickelt und mit bestehenden Layoutverfahren abgeglichen. Die GDSL ist modular, interaktiv und erweiterbar und lässt sich auf andere Anwendungsgebiete des Systems Engineerings übertragen. Die Ergebnisse wurden in Fachpublikationen und auf Konferenzen mit hoher positiver Resonanz vorgestellt. Insbesondere die strukturierte Entkopplung von parametrischer Logik und geometrischer Modellierung eröffnet neue Möglichkeiten in der digitalen Konstruktion. Die im Projekt entwickelten Ansätze tragen zur Verbesserung der Kollaboration, der Reaktionsgeschwindigkeit sowie der Qualität in der digitalen Produktentwicklung bei – Aspekte, die in einer Unternehmensbefragung als zentrale Herausforderungen identifiziert wurden.
Link zum Abschlussbericht
https://doi.org/10.34657/23980
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Classification and mapping of layout algorithms for usage in graph-like modeling languages. Proceedings of the 25th International Conference on Model Driven Engineering Languages and Systems: Companion Proceedings, 728-736. ACM.
Wrobel, Gregor & Scheffler, Robert
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Classification Scheme for the Concrete Syntax of Graph-like Modeling Languages for Layout Algorithm Reuse. Proceedings of the 10th International Conference on Model-Driven Engineering and Software Development, 344-351. SCITEPRESS - Science and Technology Publications.
Wrobel, Gregor & Scheffler, Robert
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Classification for the Concrete Syntax of Graph-Like Modeling Languages. SN Computer Science, 4(2).
Wrobel, Gregor & Scheffler, Robert
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Investigation of the Process Limits for the Design of a Parameter-Based CAD Forming Tool Model. Lecture Notes in Production Engineering, 297-306. Springer International Publishing.
Wehmeyer, J.; Scheffler, R.; Enseleit, R.; Kirschbaum, S.; Pfeffer, C.; Hübner, S. & Behrens, B. -A.
