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Projekt
Simulationsgestützte Prozessauslegung zur spanenden Nachbearbeitung additiv gefertigter Bauteile
Antragstellerin
Professorin Dr.-Ing. Petra Wiederkehr
Fachliche Zuordnung
Spanende und abtragende Fertigungstechnik
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512940050
Das Laserauftragsschweißen (DED-LB) mit drahtförmigem Zusatzwerkstoff erlaubt durch Anbindung eines Industrieroboters die Fertigung komplexer Bauteile beispielsweise durch Auftrag in verschiedenen Raumlagen. Auch wenn die Fertigung endkonturnah erfolgt, ist insbesondere für Funktions- und Kontaktflächen eine Nachbearbeitung zur Herstellung geforderter Toleranzen und Oberflächengüten notwendig. Im Rahmen dieser FOR wird hierfür das Fräsen als Nachbearbeitungsverfahren eingesetzt. Damit das Bauteil in einer Aufspannung additiv gefertigt und spanend nachbearbeitet werden kann, soll im Rahmen der FOR die robotergestützte Fräsbearbeitung für diesen Einsatz qualifiziert werden. Gerade diese robotergestützte Bearbeitung birgt u.a. aufgrund vergleichsweise geringer Steifigkeiten besondere Herausforderungen. Aus diesem Grund sollen neben der Weiterentwicklung eines geometrisch-physikalischen Simulationssystems Methoden erforscht werden, mit denen eine simulationsgestützte Prozessauslegung der spanenden Nachbearbeitungsprozesse ermöglicht wird. Ziel ist es, einerseits eine Bewertung und Identifikation vorteilhafter Prozessszenarien vorzunehmen, die als Randbedingungen Berücksichtigung bei der Optimierung bzw. Anpassung der NC-Bahnen finden. Andererseits soll durch eine Charakterisierung der Anforderungen der spanenden Nachbearbeitung Randbedingungen bestimmt werden, die bereits im Zuge der konstruktiven Auslegung der additiv zu fertigenden Bauteile Berücksichtigung finden sollen. Für die spanende Nachbearbeitung sind relevante Verfahrenscharakteristika des genutzten DED-LB-Prozesses wie beispielsweise die auftretenden Formabweichungen zu berücksichtigen. Die Abbildung derartiger Effekte in der Prozesssimulation bedingt zunächst u.a. die Durchführung experimenteller Grundlagenuntersuchungen zum Zerspanverhalten laserauftragsgeschweißter Bauteile. Insbesondere die Entwicklung eines neuen Werkstück-modells zur Repräsentation verfahrensbedingter Formabweichungen sowie die dafür notwendige Erforschung eines Ansatzes zur multiskaligen Bauteildigitalisierung stellen wesentliche Herausforderungen bei der Weiterentwicklung der Simulation dar. Dabei ist eine separate Bauteilvermessung außerhalb der Fertigungszelle zu vermeiden, welche zu erhöhten Prozesszeiten und infolge des Aus- und Einspannens der Werkstücke zu erheblichen Ungenauigkeiten im Zuge der spanenden Nachbearbeitung führen kann. Auf dieser Basis sollen Methoden für die eingangs beschriebene simulationsgestützte Prozessauslegung erforscht werden, mit denen u.a. eine maßhaltige spanende Nachbearbeitung erfolgen kann.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
