Ziel des Projekts war die Entwicklung einer flexiblen, universell einsetzbaren und konturunabhängigen Spannvorrichtung, um einen Kostenvorteil beim Fräsen von Faserverbundbauteilen zu erreichen.
Es wurde ein Spannvorrichtung mit dreh-, schwenk- und höhenverstellbaren Aktuatoren und Formsaugern für das Fräsen von Faserverbundteilen entwickelt.
Die Aktuatoren werden mit einem Roboter positioniert und auch mit Formsaugern beschickt. D.h. die Aktuatoren haben keinen eigenen Antrieb und sind kostengünstig herzustellen. Durch den modularen Grundaufbau, kann das Konzept auch für große Bauteile flexibel eingesetzt werden.
Durch die erreichte Flexibilität und Präzision der Spannvorrichtung, bei gleichzeitig reduziertem Aufwand mit nur wenigen konturabhängigen Formsaugern, wurde eine Optimierung des Fräsprozesses für Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen erreicht.
Die bauteilunabhängige flexible Spannvorrichtung führt zu einer direkten Kostenreduzierung und auch zu verkürzten Rüst- und Nebenzeiten. Das neue System hat funktionale und wirtschaftliche Vorteile gegenüber dem bisherigen Stand der Technik. Damit bestehen Marktchancen für das System. Insbesondere für die Luftfahrtindustrie und deren Zulieferern ist das System interessant, da neben dem Verzicht auf die Herstellung von konturabhängigen großen Fräsaufnahmen, auch die Lager und Instandhaltungskosten für ebendiese eingespart werden können.
Aktualisiert: 2022-04-26
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Prozesssimulationen erlauben die Untersuchung verschiedener Varianten von Fertigungsprozessen und darauf aufbauende Optimierungen. Bereits vor der Durchführung von Anpassungsmaßnahmen kann so die effiziente Herstellung von Produkten ausreichender Qualität sichergestellt werden. Komplexe Planungsprozesse können außerdem beschleunigt werden. Bestehende Prozesssimulationen können die erzielbare Werkstückqualität, die Prozesszeit oder den Energieverbrauch von Fräsprozessen prognostizieren, ermöglichen aber keine umfassenden Analysen dieser Zielgrößen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein strukturientes Vorgehen zur simulationsgestützten Prozessauslegung entwickelt, um ein geometrisch-physikalisches Simulationssystem zur Analyse von Fräsprozessen für den Einsatz in der Anpassungsplanung zu qualifizieren. Hierzu wurden empirische Modelle der elektrischen Leistungsaufnahme und des Druckluftbedarfs verschiedener Fräsmaschinen entwickelt und zur Bestimmung des Energiebedarfs in das Simulationssystem integriert. Die zweischrittige Methodik ermöglicht schnelle, vereinfachte Prozessanalysen zur Auswahl in Bezug auf die Materialabtragsrate und die elektrische Leistungsaufnahme Pareto-optimaler Betriebspunkte. Durch ein Verfahren der morphologischen Filterung sowie Iterationsschleifen wurde sichergestellt, dass auch bei der anwendungsspezifischen Übertragung auf komplexe Fräsprozesse stabile Prozesse und eine gute Werkstückqualität erreicht werden konnten. Hierbei wurde die Anzahl der zu untersuchenden Betriebspunkte und somit die Rechenzeit durch ein geometrisches Filterungsverfahren reduziert. Validierungsversuche zeigten, dass die Prozesszeit und der Energiebedarf mittels des Simulationssystems prognostiziert und dieses zielführend zur Prozessauslegung eingesetzt werden konnten.
Aktualisiert: 2020-07-01
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