TRR 96 Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen

 

Zum Hintergrund

Aktuell erforschte Maßnahmen der energieeffizienten spanenden Fertigung dienen der Vermeidung von nicht direkt an der Spanbildung beteiligten Verlustleistungen.

Solche potenziell vermeidbaren Verlustleistungen betreffen vorrangig alle Antriebs- und hydraulischen Verluste, insbesondere im Stand-by-Betrieb, sowie Verluste in Kühl-Schmiermittel-Kreisläufen. Alle diese Verlustleistungen werden als Wärmeströme dissipiert.

Diese im Wärmeströme sowie der prinzipiell verlustbehaftete Betrieb von Kühl-Schmiermittel-Kreisläufen tragen jedoch entscheidend zur Stabilisierung des thermo-elastischen Verhaltens der Werkzeugmaschinen und damit zur Sicherung der Fertigungsgenauigkeit bei.

Insgesamt ergibt sich somit ein Zielkonflikt im Dreiecksverhältnis aus Energieeinsatz, Genauigkeit und Produktivität.

Ziel des Transregios

Das wissenschaftliche Ziel des Forschungsprogramms im SFB/Transregio besteht in der Auflösung dieses Zielkonfliktes, indem Lösungen erforscht und umgesetzt werden, die zur spanenden Genauigkeitsbearbeitung unter den zukünftigen Bedingungen energieeffizienter Fertigung befähigen und somit Abschaltmaßnahmen ohne Genauigkeitsverlust erlauben.

Diese Lösungen werden die Auswirkungen thermo-elastischer Verformungen am Tool Centre Point (TCP) wirksam minimieren, indem die Fehlerwirkung im Betrieb der Werkzeugmaschine messwert- bzw. modellgestützt steuerungsintegriert korrigiert wird.

Ein anderer Ansatz reduziert thermo-elastische Verformungen, indem er thermische Wirkungen durch Beeinflussung der Wärmeströme bzw. der Temperaturverteilung zu kompensieren sucht.

Für diese Lösungen schafft der SFB-Transregio Grundlagen, Vorgehensweisen, Algorithmen, Berechnungswerkzeuge und Komponenten, die sich zudem unter stark variierenden Prozessanforderungen, Einsatz- und Umgebungsbedingungen bewähren müssen.

Teilprojekte an der RWTH Aachen

Am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen (WZL) werden innerhalb des Transregios folgende Teilprojekte bearbeitet:

B03 Untersuchung von Komponenten- und Montagegruppen (en)
B06 Korrektur lastabhängiger Werkzeugmaschinenderformation auf der Grundlage von Eigenschaftsmodellen (en)