Innovatives Baukastensystem zur bedarfsgerechten Rekonfiguration des dynamischen Werkzeugmaschinenverhaltens

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 578062123

Modulare Werkzeugmaschinengestelle bieten das Potential die Produktion durch eine bedarfsgerechte Rekonfiguration zu flexibilisieren. Am INSTITUT FÜR WERKZEUGMASCHINEN UND FABRIKBETRIEB der TU Berlin wurde als Teil des Collaborative Research Centre 1026 ein Baukastensystem zur Realisierung modularer Werkzeugmaschinengestelle entwickelt. Auf Basis des Baukastensystems wurde eine 3-Achs-Portalfräsmaschine in Betrieb genommen. Die Modularisierung des Werkzeugmaschinengestells ist einhergehend mit einer hohen Kontaktstellenanzahl. Diese Kontaktstellen wirken sich negativ auf das dynamische Maschinenverhalten und daraus resultierend auf die Prozessstabilität aus. Bisherige Forschungsarbeiten fokussieren die Methoden- und Komponentenentwicklung zur Realisierung einer Rekonfiguration des Arbeitsraumes. Die Vor- und Nachteile, die sich für ein modulares Werkzeugmaschinengestell aus ökonomischer und ökologischer Sicht ergeben, wurden intensiv diskutiert. Die Analyse und Beeinflussung des dynamischen Maschinenverhaltens bleiben dabei unberücksichtigt. In dem beantragten Forschungsvorhaben ist es geplant die Rekonfiguration des Arbeitsraumes um eine bedarfsgerechte Rekonfiguration des dynamischen Maschinenverhaltens zu erweitern. Im Fokus liegt dabei die Beeinflussung des dynamischen Maschinenverhaltens durch eine Anpassung der Kontaktparameter. Mit dem Ziel einer hohen Beeinflussbarkeit der Kontaktparameter, soll eine optimierte Schnittstelle entwickelt werden. Die Modularität des Werkzeugmaschinengestells bietet die Möglichkeit eine ebenso modular aufgebaute Modellbibliothek zur zeitsparenden Auslegung und Optimierung verschiedener Gestellkonfigurationen zu realisieren. Neben einem geeigneten Kontaktalgorithmus müssen Verfahren der Modellordnungsreduktion ausgewählt, angewandt und optimiert werden. Die modellbasierte Systembeschreibung ermöglicht eine Schwachstellenidentifikation und liefert damit ein Kriterium für die Autorität der Kontaktstellen. Neben einer Anpassung der Kontaktparameter werden an den identifizierten Schwachstellen lokale Versteifungskonzepte erprobt. Es ist geplant die entwickelten Methoden und Komponenten auf eine weitere Maschinengestellkonfiguration anzuwenden. Die in dem geplanten Forschungsvorhaben gewonnenen Erkenntnisse tragen maßgeblich dazu bei, modulare Werkzeugmaschinenkonzepte hinsichtlich ihrer dynamischen Leistungsfähigkeit zu optimieren und stehen auch bei integralen Werkzeugmaschinengestellen für im Kraftfluss liegende Anbauteile zur Verfügung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen