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„Vi-Spann“ – Verfahren für die virtuelle Spannplanung in der Arbeitsvorbereitung

„Vi-Spann“ – Verfahren für die virtuelle Spannplanung in der Arbeitsvorbereitung

Leaders:  Michael Schächinger
Email:  schaechinger@ifw.uni-hannover.de
Year:  2018
Date:  05-01-20
Sponsors:  AiF IGF
Lifespan:  10/2018 – 12/2020

Spannelemente stellen bei der spanenden Bearbeitung mit Werkzeugmaschinen den Kraftschluss zwischen Werkstück und Maschine her. Für einen sicheren Bearbeitungsprozess muss die Spannkraft die Bearbeitungskraft um ein Vielfaches übersteigen.

Sowohl für komplexe Komponenten in der Einzelteilfertigung als auch in der Serienfertigung werden spezielle Vorrichtungen für die sichere Bauteilspannung entwickelt. Zusätzlich ist im Bereich der Großserie ein hoher Grad an Automation gefordert. Was eine kompaktere Bauart erfordert und die Versorgung mit Betriebsmitteln wie Hydrauliköl und Energie. Die Wahl des geeigneten Spannmittels und der Spannstellen am Werkstück bedingt ein hohes Maß an Erfahrung. Trotz Expertenwissen müssen in der Praxis Anpassungen in der Maschine vorgenommen werden, die hohe Kosten durch Ausschuss, Ausfallzeiten und zusätzlichem Ausgangsmaterial verursachen. Systeme zur virtuellen Auslegung und Bewertung der Spannbedingungen können die Entwicklung von Spannvorrichtungen unterstützen und Risiken minimieren. Kommerzielle CAM-Systeme sind nach heutigem Stand lediglich in der Lage, Spannmittel zur Kollisionsvermeidung zu berücksichtigen.

Als Ergebnis dieses Forschungsvorhabens wird die Vereinfachung und Teilautomatisierung des Vorrichtungsbaues mittels einer virtuellen Spannplanung angestrebt. Dazu wird eine Software entwickelt, mit der im CAD Modell des Werkstückes Spannflächen ausgewählt werden können. Anschließend werden die Spannmittel aus einer hinterlegten Datenbank ausgewählt. Hierbei wird nach geometrischen Abmessungen oder technischen Eckdaten, wie der maximalen Spannkraft, gefiltert. Durch die Eingabe der Eckdaten desverwendeten Zerspanwerkzeugs können die Prozesskräfte, die auf das Werkstück und die Spannvorrichtung wirken, berechnet werden. Dies ermöglicht die Simulation der statischen und dynamischen Verformungen der Spannvorrichtung und des Werkstücks. Die Bewertung der simulierten Bauteil- und Spannmitteldeformation verringert so bereits in der Arbeitsvorbereitung das Risiko von Ausschuss in der Produktion. Innerhalb des Projekts liegt der Fokus auf Lösungen für prismatische Werkstücke.