Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Mehrskalenmodellierung des mehrachsigen Fräsprozesses durch Verknüpfung der Finiten Elemente Simulation mit der geometrischen Durchdringungsrechnung (FEMmeetsDR)

KMU aus fertigenden Industrien, wie dem Werkzeug- und Formenbau, nutzen für die Auslegung von Fräsprozessen meist CAD/CAM-Systeme. Fräsoperationen werden darin auf Basis geometrischer Randbedingungen geplant. Physikalische Einflüsse wie bspw. Prozesskräfte oder

-temperaturen werden hingegen oft nicht explizit berücksichtigt, sondern müssen von Mitarbeitern erfahrungsbasiert abgeschätzt werden. In der Praxis kommt es dadurch häufig zu Fehleinschätzungen, die sowohl Produktivitätsverluste als auch einen erhöhten Werkzeugverschleiß oder Beschädigungen des Werkstücks zur Folge haben können.

Um Kraft- und Temperatureinflüsse CAM-intern abschätzbar zu machen, sollen im Rahmen des Vorhabens geometrische Durchdringungsrechnungen aus CAM-Systemen mit FE-Simulationen gekoppelt werden. Durch die Kopplung kann dabei eine zeiteffiziente Simulation auf Basis von physikalischen Gesetzmäßigkeiten erreicht werden, die Mitarbeitern der Arbeitsvorbereitung eine frühzeitige Identifikation und Behandlung kritischer Bearbeitungsstellen ermöglicht.

Für KMU-Endanwender ergibt sich hieraus die Möglichkeit, sowohl Prozessanläufe zu verkürzen als auch Ausschussquoten und Ressourceneinsätze zu reduzieren. Beides trägt unmittelbar zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit auf nationalen und internationalen Märkten bei. Weiterhin profitieren auch CAD/CAM-Anbieter, die in Deutschland ebenfalls vermehrt klein oder mittelständisch sind. Mit industriellen Umsetzungen des physikalisch motivierten Simulationsansatzes erhalten diese mittelfristig die Möglichkeit, sich auf dem international umkämpften CAD/CAM-Markt mit einem Volumen von ca. 7 Milliarden Euro erhebliche Differenzierungsmerkmale zu schaffen.