Simulationsbasierte Methodik zur Analyse der thermisch bedingten Verlagerung von Werkzeugmaschinenkomponenten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jörg Ernst Franke; Professor Dr.-Ing. Michael Friedrich Zäh
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 43577830

Moderne Werkzeugmaschinen stellen hochkomplexe mechatronische Produktionssysteme dar, deren Entwicklung von einem enormen Innovations-, Zeit- und Kostendruck geprägt ist. Die Forderung nach höherer Dynamik und die damit einhergehende Steigerung der Maschinenleistung rückt dabei die Problematik thermisch bedingter Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung vermehrt in den Fokus des Entwicklers. Die Simulationstechnik nimmt in diesem Zusammenhang eine Schlüsselstellung zur Früherkennung zukünftiger Produkteigenschaften, darunter im besonderen Maße des thermischen Verhaltens, ein. Der Einsatz der Simulationstechnik ist umso effektiver, je früher im Produktentwicklungsprozess wesentliche Erkenntnisse über den Verhaltenscharakter des Gesamtsystems gewonnen werden. Die mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften sind dabei zusammenhängend zu betrachten.Schwerpunkt des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer simulationsbasierten, bereits in der Konzeptphase anwendbaren Methodik zur Analyse stationärer und instationärer thermisch bedingter Verlagerungen von Werkzeugmaschinenkomponenten. Zur Realisierung des Vorhabens wird auf einen multidisziplinären Ansatz auf Grundlage der Methode der finiten Elemente unter Einbeziehung mechanischer, elektrischer sowie informationstechnischer Komponenten zu-rückgegriffen. Damit können bereits in einer frühen Phase der Entwicklung wertvolle Erkenntnisse hinsichtlich eines thermisch verbesserten Aufbaus einer Werkzeugmaschine gewonnen werden, so z.B. durch Hinweise zur Anordnung der Messsysteme, der Sensorik sowie zur Implementierung von Kompensationsstrategien. Dem multi-disziplinären Ansatz entsprechend sollen hierzu die spezifischen Kompetenzen und Forschungsprofile der beiden Antragsteller miteinander vernetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen