Werkstückqualität Digitaler Zwilling simuliert Bauteilschwingungen beim Fräsen

Von Sebastian Hofmann

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) hat einen digitalen Zwilling entwickelt, mit dem sich Bauteilschwingungen beim Fräsen vorhersagen lassen.

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Bauteilschwingungen beim Fräsen kommen Hersteller teuer zu stehen. Ein digitaler Zwilling des Fraunhofer IPT soll das jetzt ändern.
Bauteilschwingungen beim Fräsen kommen Hersteller teuer zu stehen. Ein digitaler Zwilling des Fraunhofer IPT soll das jetzt ändern.
(Bild: ©Andrey Armyagov - stock.adobe.com)

Ziel der Software: Bislang notwendige Nachbearbeitungen am Werkstück auf ein Minimum zu reduzieren – ebenso wie den Verschleiß am Werkzeug. Entwickelt wurde der digitale Zwilling im Rahmen des Forschungsprojekts „Physix-CAM“ am Fraunhofer IPT in Aachen. Mit seiner Hilfe gelang es den Forschenden, die Spindeldrehzahl einer Fräsmaschine so an die Bauteilposition anzupassen, dass die Prozessschwingungen deutlich niedriger ausfielen. Die Folge: Eine erhöhte Oberflächenqualität des Werkstücks.

Die neue Anwendung basiert auf der sogenannten Multi-Dexel-Modellierung, einer Methode zur geometrischen Modellierung und physikalischen Simulation von Zwischengeometrien des Werkstücks (auch: In-Process-Workpieces oder IPW). Um nicht nur Oberflächen-, sondern auch komplette Volumenkörper darzustellen, ergänzte das Team die Modellierung um weitere Funktionalitäten und koppelten sie mit der CAM-Software.

Mithilfe des Stabilitätsdiagramms werden günstige und ungünstige Parameter zur Fräsbearbeitung identifiziert.
Mithilfe des Stabilitätsdiagramms werden günstige und ungünstige Parameter zur Fräsbearbeitung identifiziert.
(Bild: Fraunhofer IPT)

Herausgekommen ist eine voll automatisierte CAX-Anwendung zur Ermittlung und Simulation der veränderlichen, dynamischen Werkstückeigenschaften. Zudem entwickelten die Forschenden auf Basis der Simulation ein Stabilitätsdiagramm, mit dem sich die vorteilhaftesten Bearbeitungsparameter identifizieren lassen – abhängig von Spindeldrehzahl und Werkzeugposition.

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