Das Fräsen von Faserverbundwerkstoffen auf flexiblen Werkzeugen mit wenigen Einspannstellen lässt im Fräsprozess größere Verformungen durch prozessinduzierte Eigenspannungen zu als das Fräsen auf konventionellen Spannvorrichtungen. Ziel des Faserinstituts Bremen e.V. im Rahmen des Projektes Flexomat war die Entwicklung einer Simulationsmethode zur Betrachtung des makroskopischen Einflusses von prozessinduzierten Spannungen im Fräsprozess.
Die Simulation baut auf die zuvor am Faserinstitut entwickelte virtuelle Prozesskette für die Vorhersage der prozessinduzierten Eigenspannungen auf. Das Modell mit berechneten Eigenspannungen wird durch Model-Change-Schritte modifiziert, die den Materialabtrag darstellen. Für eine größere Bauteile mit komplexen Bearbeitungsprozessen wird die Anzahl der benötigten Simulationsschritte schnell dreistellig, daher ist eine automatisierte Modellerstellung notwendig. Diese erlaubt es auch, nur einzelne Schichten des Laminats abzutragen, Kräfte an der Eingriffsstelle zu Berücksichtigen und die Eigenfrequenzen des Bauteils im jeweils aktuellen Zustand auszuwerten. Somit werden eine wissensbasierte Betrachtung und Optimierung des Bearbeitungsprozesses ermöglicht.
Die Simulationsmethodik lässt sich für die Betrachtung des makroskopischen Einflusses von prozessinduzierten Eigenspannungen in Bearbeitungsprozessen hinsichtlich Verformungen, Lagerkräfte sowie Eigenfrequenzen betrachten. Die Betrachtung ist dabei nicht auf flexible Spannwerkzeuge beschränkt. Darüber hinaus kann nicht nur der Fräsprozess, sondern auch weiter Bearbeitungsprozesse, z.B. das Wasserstrahlschneiden betrachtet werden. Darüber hinaus lässt sich die Methodik prinzipiell auch auf andere Materialien übertragen.
Dar Projekt wurde im Verbund mit den Partnern cbproces GmbH & Co.KG und der Josef Weicher GmbH & Co.KG bearbeitet.
Aktualisiert: 2022-04-14
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Die vorliegende Dissertation stellt eine Methodik für die Optimierung der Fräsbearbeitung von Verdichterschaufeln vor. Hierzu wurde eine Frässimulation genutzt, die regenerative Werkzeug- und Werkstückschwingungen berechnet. Mithilfe einer Sensitivitätsanalyse wurden alle relevanten Eingangsparameter der Simulation identifiziert. Es konnten Effekte durch materialabtragsabhängige Parameterwerte oder durch Prozessdämpfung für Aluminium- und Titanwerkstücke abgebildet werden. Eine schwingungsfreie Fräsbearbeitung wurde durch gezielte Drehzahlvariation während der Bearbeitung erreicht.
Aktualisiert: 2019-11-19
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