„Thermomechanische Verformung komplexer Werkstücke durch Bohr- und Fräsprozesse“ im SPP1480

Hauptziel des Gesamtvorhabens ist es, temperaturinduzierte Maß- und Formabweichungen bei der spanenden Bearbeitung von Strukturbauteilen unter Berücksichtigung des Materialabtrags vorhersagen und kompensieren zu können.

In interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Mathematikern des Zentrum für Technomathematik ZeTeM aus Bremen wird ein Modell entwickelt, mit dem die thermomechanischen Verformungen bei der Zerspanung komplexer Strukturbauteile und die hiermit verbundenen Geometriefehler mit hoher Genauigkeit vorhergesagt werden können. Es wird ein diskretes Simulationsmodell, mit dem die geometrischen Veränderungen des Werkstücks berechnet und die aktuellen Kontaktgeometrien ermittelt werden können, aufgebaut und mit einem FE-Modell zur Berechnung der Wärmeleitung und der Werkstückverformung kombiniert. Der Modellierungsansatz wird sowohl für kontinuierliche Zerspanprozesse (Bohren) als auch für diskontinuierliche (Fräsen) gültig sein. Neben der thermomechanischen Verformung wird insbesondere die Volumenänderung durch den Materialabtrag berücksichtigt. In den ersten zwei Jahren werden Grundlagenuntersuchungen an geometrisch einfachen Werkstücken durchgeführt. Das Modell wird im zweiten Förderzeitraum auf komplexe Werkstückgeometrien erweitert, um so auch die Bearbeitung von Strukturbauteilen abzubilden. Darüber hinaus werden im dritten Zeitraum geeignete Strategien entwickelt, mit denen über eine Anpassung der Prozesseinstellgrößen und der NC-Bahn die thermischen Effekte gezielt kompensiert werden können.