Prozesssimulation (CAM/CAE)
Prozesssimulation (CAM/CAE)
Virtuelle Absicherung der Fertigung
CAM-integrierte Prozesssimulationen (Computer-aided Engineering, CAE) ermöglichen es, Zerspanungsprozesse auf Basis von Werkzeugwegen, Technologieparametern und Maschinenkinematiken bereits vor der realen Bearbeitung virtuell nachzubilden und sowohl geometrisch als auch physikalisch zu untersuchen.
Mithilfe physikalischer Modelle lassen sich beispielsweise mechanische und thermische Belastungen, Werkzeugverschleiß, Bauteilverzug, Vibrationen, Abdrängungen u.v.m. frühzeitig identifizieren. Bearbeitungsstrategien können so gezielt angepasst werden, bevor kostspielige Einrichtversuche an der realen Maschine notwendig werden.
Prozesssimulation (CAM/CAE)
Praxisbeispiel Verdichterschaufel
Am Fraunhofer IPT werden Prozesssimulationen gezielt für die Planung und Absicherung der Bearbeitung anspruchsvoller Triebwerkskomponenten eingesetzt. Für komplexe Bauteile wie Blisks, Impeller oder Turbinenscheiben werden Zerspanprozesse virtuell erprobt, Bearbeitungsstrategien verglichen und kritische Eingriffssituationen identifiziert, bevor die Bearbeitung an der realen Maschine beginnt. Dies reduziert Ausschuss und Einrichtaufwand und bildet die Grundlage für eine prozesssichere und wirtschaftliche Fertigung sicherheitskritischer Luftfahrtkomponenten. Ein skalierbare Simulationsumgebung für diese Aufgabe ist dPart, ein Digital-Twin-Framework für die Zerspanung, das auf einer Microservice-Architektur basiert Es verknüpft verschiedene Simulations- und Planungsfunktionen flexibel miteinander und ermöglicht die strukturierte Erfassung, Verarbeitung und Bereitstellung von Prozessdaten. Ergänzend kommen KI-Methoden sowie Cloud- und Edge-Computing-Technologien zum Einsatz, um Simulationsergebnisse weitergehend auszuwerten und Prozesse datenbasiert zu optimieren.
Prozesssimulation (CAM/CAE)
Praxisbeispiel Ritzelwelle
Das MTI setzt für hochpräzise und komplexe Komponenten in anspruchsvollen Fertigungsprozessen grundsätzlich CAM-gestützte Simulationen zur virtuellen Prozessauslegung ein. Im Sinne der notwendigen Forschungsagilität für schnelle Reaktionszeiten werden dabei unterschiedliche Ausprägungen berücksichtigt: die zentrale Planung im CAM-System, werkstattorientierte Ansätze sowie die maschinennahe Programmierung. Abhängig von Bauteilkomplexität, Prozessanforderungen und verfügbarem Informationsstand wird die jeweils geeignete Vorgehensweise zur Gewährleistung einer sicheren Fertigungsprozessauslegung gewählt. Ausgangspunkt bilden stets die zuvor definierten dreidimensionalen Informationen des Bauteils. So lassen sich Fertigungsprozesse bedarfsgerecht auslegen, ohne die im Forschungsumfeld notwendige Flexibilität und kurze Reaktionsfähigkeit einzuschränken. Im betrachteten Use Case der Ritzelwelle erfolgte eine geometriebasierte Programmierung direkt an der Maschine.
