Abteilung Technologien der Trennenden Fertigungstechnik (T²F) (ehemals Produktionsautoma­tisierung, Zerspan- und Abtragtechnik (PAZAT))

Überblick zu den Lehr-, Forschungs-, und Arbeitsgebieten

© Professur FF

Das Forschungsfeld der Abteilung umfasst die Gebiete der Zerspan- und Abtragtechnik sowie der Produktionsautomatisierung.

Die Kompetenzfelder im Überblick: 

Rapid Prototyping und Rapid Product Development

• Prozesskette Produktentwicklung, schnelle Fertigung von Modellen, Prototypen und Mustern
• Generative Fertigungsverfahren (Stereolithographie, Concept Modelling, ..), Folgeprozesse (Vakuumgießen, ...)
• Anwendungen aus Maschinenbau, Fahrzeugindustrie, Medizin, Kunst, Kultur u.a.

Fertigungsplanung, NC-Technik und Fertigungsprozesse

• NC-Planung und NC-Programmierung: CAD/CAM-Systeme, Prozessgestaltung, Technologieplanung, multimediale Erfahrungsobjekte, NC-Simulation, virtuelle Bearbeitungszentren und -prozesse
• NC-Technik und NC-Bearbeitung: Maschinenkonzepte, 3D-Visualisierung, Mehrachssteuerung und –bearbeitung, CNC-Softwareentwicklung, Prozesssteuerung, Werkstattsteuerung
• Technologiedatenmanagement: Technologiedatenbank, Bearbeitungsobjekte, Strukturierung von Wissen, Schnittwertberechnung, intelligente Softwaretechnologien, Agententechnologien

Bearbeitung komplizierter Bauteile und schwer zerspan- und abtragbarer Werkstoffe

• Fertigung von Turbinenschaufeln, Werkzeugformen, Geländemodellen u.ä. durch funktionale 5-Achs-NC-Fräsbearbeitung
• Herstellung von Wafern für die Chip- und Solarindustrie mit innovativen Fertigungsverfahren (Innendurchmessertrennschleifen, Drahttrennläppen, ...)
• Herstellung von Werkzeugen und Formen aus Sonderwerkstoffen (Erodieren, Ultraschallschwingläppen, elektrochemische Bearbeitung ...)
• Profilschleifen von Evolventen

Mechatronisierung und Prozessadaptronik

• Steuerungskomponenten, CNC-Software
• Werkzeug- und Prozessüberwachung
• Grenzwertorientierte Prozessführung

Hochleistungswerkzeuge und innovative Fertigungsverfahren

• Komplexe Diagnose neuer Zerspanwerkzeuge und Hartstoffbeschichtungen
• Intelligente Werkzeuge und Hochleistungswerkzeuge
• Technologieentwicklung und -erprobung, Verfahrensoptimierung
• Hybridverfahren
• Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungszerspanung
• Umweltschonende Zerspanprozesse - Trockenbearbeitung und Minimalmengenschmierung

Mikro-, Präzisions- und Ultrapräzisionsbearbeitung

• Mikrobearbeitung durch spanende und abtragende Verfahren mit Schwerpunkt Senk- und Drahterodieren
• Ultrapräzisionsbearbeitung von Halbleitersilizium und Konstruktions-keramik durch Schleifen, Honen, Läppen und Erodieren

Nähere Informationen zu einigen ausgewählten Arbeiten aus diesen Tätigkeistfeldern finden Sie auf den folgenden Seiten. Für eine Reihe von Arbeits- und Forschungsgebieten stehen zusätzliche Info-Blätter als pdf-Files zur Verfügung.

Teilprojekt:

Entwicklung eines deterministischen Prozessmodells zur Ermittlung der Leistungsgrenzen und Schnittparameter für nano-polykristallinn Diamanten als Scheid-/Abrichtwerkstoff.

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Ziel ist die Entwicklung neuer Ultrapräzisionswerkzeuge mit ultraharten nano-polykristallinen Diamanten als innovativer Schneidwerkstoff. Diese aus Graphit unter Hochdruck- und Hochtemperaturbedingungen ohne Zugabe von Binder oder Sinterhilfsmitteln direktsynthetisierte Form des Diamanten übertreffen durch hervorragende mechanische und chemische Eigenschaften die herkömmlichen Diamanten deutlich. Darauf aufbauend werden technische und technologische Entwicklungen zur Herstellung von Dreh- und Abrichtwerkzeugen mit dem Ziel getätigt, Ultrapräzisionswerkzeuge mit einer deutlich längeren Standzeit und höherer Schneidkantenschärfe zu realisieren. Mit der Entwicklung zu einem deterministischen Prozessmodell sollen die geeignetsten technologischen Parameter für verschiedene Anwendungen mathematisch und wissenschaftlich fundiert für die neuen Werkzeuge ermittelt werden, um am Ende Werkzeug und Technologie anbieten zu können.

Projektpartner

• Industrie

Informationsblatt

• Flyer zum Projekt

Forschungsergebnisberichte

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Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

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Ansprechpartner

© Erler

Head of the working group Cutting Technology

Name

Dr.-Ing. Martin Erler

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Contact Information

Organization Name

Professur Formgebende Fertigungsverfahren

Professur Formgebende Fertigungsverfahren

Address work

Besucheradresse:

Zeuner-Bau, room 327B George-Bähr-Straße 3c

01069 Dresden

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work Tel.

Teilprojekt:

Konzept, Prozesssteuerung und technologische Untersuchungen

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Motivationen für das elektrochemische Tennen mit einem Draht für schwer zerspanbare und additiv gefertigte Werkstoffe sind die erhöhte Produktivität gegenüber dem Drahterodieren, die Vermeidung von Mikrorissen und Einlegierung von Fremdatomen, die Vermeidung zeit- und kostenintensiver mechanischen Nachbearbeitung der Randzonenschädigung und das gratfreie Trennen. Speziell für das Trennen von zellularen metallischen Strukturen ist es die belastungsarme oder -freie Bearbeitung sowie die gratfreie Bearbeitung an den Strukturzellen, da die mechanische Belastbarkeit dieser Strukturen sehr gering ist und die Strukturen durch eine mechanische Bearbeitung in der Bearbeitungszone zerstört werden bzw. offenporige Strukturen zuschmieren und somit ihre Funktionalität verlieren. Es ermöglicht die Gratfreiheit an den Zellen dieser Werkstoffe und eine formtreue Bearbeitung, die bei konventioneller Bearbeitung mit mechanischer Belastung durch plastische Verformung nicht gegeben ist. Ferner gewährleistet es die Biokompatibilität beim Einsatz der Strukturen als Implantate.

Projektpartner

• Industrie

Informationsblatt

• Flyer zum Projekt

Forschungsergebnisberichte

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Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

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Ansprechpartner

Teilprojekt:

Regel- und Steuerungstechnik zur Überwachung der Matratzenfunktion, Entwicklung und Bau von PrüfständenKonzept, Prozesssteuerung und technologische Untersuchungen

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Die Motivation für das vorliegende FuE-Vorhaben besteht in der Zielstellung, erstmalig ein Anti-Dekubitusmatratzensystem zu entwickeln, das ein Entstehen erster Dekubitusanzeichen bereits im Ansatz verhindert und somit das Risiko einen Dekubitus zu entwickeln vollständig minimiert.
Mit dem Entwicklungsvorhaben wird die aktuelle Pflege- und Versorgungssituation aufgegriffen und somit den Bedürfnissen der angesprochenen Ziel- bzw. Anwendergruppe (Krankenhäuser, Pflegeheime, ambulante Pflege) entsprochen.
Die zu entwickelnde Anti-Dekubitusmatratze soll aufgrund ihrer neuen Funktionen vor allem die spezifischen Bedürfnisse des Patienten optimal berücksichtigen. Dies wird u.a. durch das Matratzensystem, die integrierten intelligenten Elemente aus „smarten Materialien“ (Hydrogelen), die Mikro- und Makro-Adaption sowie die Überwachung mittels moderner Sensortechnik erreicht.

Projektpartner

• Industrie

Informationsblatt

Forschungsergebnisberichte

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Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

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Ansprechpartner

Das Projekt wird über das Kooperationsprogramm Freistaat Sachsen – Tschechische Republik 2014-2020 sowie aus Landesmitteln des Freistaates Sachsen bzw. aus Mitteln des Staatshaushaltes der Tschechischen Republik zur Kofinanzierung der EU-Fördermittel Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Beschreibung

Projektziel ist die gemeinsame Generierung von didaktisch untersetzten
Konzepten und Pilotlösungen der beruflich-technischen Bildung in deutschen
und tschechischen Berufs- und Hochschulen auf dem Gebiet der
Produktionstechnik. Auszubildende und Studierende beider Länder sollen auf
digitale Medien gestützt, netzbasiert und miteinander praxisorientierte
berufliche und technische Kompetenzen entwickeln. Dies soll die
Beschäftigungsfähigkeit in Unternehmen beider Länder erhöhen.

Unternehmen in Tschechien und Deutschland müssen qualitativ hochwertige
Produkte herstellen um im internationalen Wettbewerb zu überzeugen. Der
Strukturwandel stellt qualifizierte Fachkräfte in den Mittelpunkt innovativer
Produktionssysteme. Ingenieure und Facharbeiter in der herstellenden Industrie
müssen deshalb nicht nur mit den Fertigungsprozessen gut vertraut sein. Sie
müssen steigenden Anforderungen genügen und entsprechende Kompetenzen
aufbauen, um die zunehmende Komplexität automatisierter Produktion zu
bewältigen. Dafür bedarf es beruflichtechnischer
Planungskompetenzen auf drei Feldern, wobei die Fachkräfte

• den für den Weg vom Rohteil zum Fertigteil notwendigen technologischen Ablauf (entlang verschiedener Fertigungsstationen, auf verschiedenen Maschinen überblicken (Arbeitsgänge)
• die Operationen (Arbeitsstufen) an den einzelnen Maschinen (zunächst Zerspanung) mit ihren Einstellgrößen verstehen und gestalten sowie
• den Durchlauf an verschiedenen Fertigungsstationen einer Maschinenhalle planen, deren Verfügbarkeit prüfen und sicherstellen.

Für die Ausbildung tschechischer und deutscher Fachkräfte bedeutet dies die
Beachtung des Zusammenhangs Mensch-Technik-Organisation bei der Fertigung
von Produkten, um diese dann praxisgerecht ausführen zu können. Dies kann
nur mit praxisbezogenen ganzheitlichen Lern- und Studienkonzepten erfolgen,
welche die beruflich-technische Realität in den Betrieben aufgreifen.

Um den skizzierten Problemfeldern einerseits und den Entwicklungstrends der
beteiligten Länder in Ausbildung und Studium -auch unter Beachtung der
speziellen Anforderungen aus der Umsetzung der Strategie Industrie 4.0 -
andererseits gerecht zu werden sollen zielgruppenspezifische Lern- und
Studiersituationen für Schulen und Hochschulen geschaffen werden. Eine
weitere wesentliche Zielstellung ist dabei, dies in einer digitalen Lernplattform –
als Pilotsystem - abzubilden um durch dessen Potential und Flexibilität (zeit- und
ortsunabhängige Lernaufträge; Festlegung von Lernzeit, -umfang und -tempo
durch die Lernenden) die Lernmöglichkeiten erheblich zu erweitern.
Die Grundlage des Pilotsystems bildet ein „open-source“-Ansatz, der die freie
Verfügbarkeit und Erweiterungsmöglichkeit für jedermann bereitstellt, was einen
langfristigen und nachhaltigen Einsatz sichern soll. In den Lernumgebungen und
damit auch in dem digitalen Lernsystem sollen die drei o.g. Felder der
Planungskompetenzen abgebildet werden.

© TU Dresden, Professur FF, Abteilung PAZAT

Projektpartner

• TU Dresden
  Institut für Berufspädagogik und Berufliche Didaktiken,
  Prof. Metall- und Maschinentechnik/Berufliche Didaktik

• Technická univerzita v Liberci
  Fakulta strojní, Katedra výrobních systémů a automatizace

• TU Bergakademie Freiberg
  Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung
  Professur für Konstruktions- und Fertigungstechnik

• Univerzity J. E. Purkyně v Ústí nad Labem
  Fakulta výrobních technologií a managementu

• Fachmittelschule Liberec

Informationsblatt

• Info-Flyer zum Projekt

Forschungsergebnisberichte

• Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Nestler, Dipl.-Ing. Jens Hoffmann, Dipl.-Ing. Frank Arnold, Dipl.-Berufspäd. Dirk Wohlrabe, Dr.-Ing. Thomas, Geipel
  POKROK.digital – Vision zum Projekt POKROK.digital
• Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Nestler, Dipl.-Ing. Jens Hoffmann, Dipl.-Ing. Frank Arnold
  Konzeption zur Lernplattform POKROK.digital als Hilfsmittel für Lehrende und Lernende zur Fertigungsprozessplanung Teilefertigung
• Dipl.-Ing. Frank Arnold, Dipl.-Ing. Eric Wenkler, Dipl.-Berufspäd. Dirk. Wohlrabe
  POKROK.digital - Realisierung eines Prototyps einer digitalen Lernplattform für die Fertigungsprozessplanung und -steuerung
• Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Nestler, Dipl.-Ing. Jens Hoffmann, Dipl.-Ing. Frank Arnold
  Konzeption zur Arbeitsgangausarbeitung spanender Prozesse für eine digitale Lernplattform

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Trache, C.:
  "POKROK" heißt auch "Fortschritt"
  In: Dresdner Universitätsjournal 11.2017, TU Dresden, S.4
• Hartmann, M.; Nestler, A.:
  Digitales Lernen in der Produktionstechnik.
  In: Dresdner Transferbrief 1.17, TU Dresden 2017 (28. Jahrgang), Sonderbeilage S. 3  
• Wohlrabe, D.; Arnold, F.; Havlík, R.; Koblasa, F.; Nitzsche, S.; Povolny, J.:
  Praxisorientierte Kompetenzentwicklung in der Produktionstechnik durch Kooperation.
  Vortrag zur 28. Fachtagung der BAG Elektrotechnik, Informationstechnik, Metalltechnik, Fahrzeugtechnik "Praxiszugänge – Unterricht und Beruflichkeit", 02./03. März 2018, Berlin

• Arnold, F.:
  Digitale Lernkonzepte für die grenzübergreifende Kompetenzentwicklung - POKROK.digital, Arbeitsgangplanung spanender Fertigungsprozesse.
  Vortrag zum 21. Fachkolloquium Digitalisierung und Vernetzung von Systemen und Prozessen der spanenden Teilefertigung. Dresden: 28.09.2018

• Arnold, F.:
  Saxon and Czech educational institutions work together: Learning with “POKROK.digital”,
  Vortrag zur TRANS³Net.Show: Digitalisierung der Industrie, Chemnitz, 13.09.2018

Ansprechpartner

Teilprojekt: Applikationen zur Analyse und Optimierung von Zerspanprozessen auf Basis von Zerspanmodellen und eines digitalen Prozess-Zwillings.

Das Projekt wird vom Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie, Projektträger VDI|VDE|IT (VDI/VDE Innovation + Technik GmbH) im Rahmen des „Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand“, Fördermodul Kooperationsnetzwerke, gefördert.

Beschreibung

Ziel ist die Entwicklung eines intelligenten Analyse- und Optimierungssystems, dass die Vorgabe von realitätsnahen Fertigungsparametern erlaubt. Kern des neuen Systems sind digitale Prozess-Zwillinge, die für jedes real gefertigte Bauteil erzeugt werden und damit die jeweiligen bauteilindividuellen Fertigungsprozesse möglichst gut abbilden sollen. Dieses digitale Abbild beruht auf Prozessdaten, die aus dem spanenden Bearbeitungsprozess resultieren und in Verbindung mit Planungsdaten zur Prognose für verbesserte Fräsbearbeitungsprozesse zu LuR-Bauteilen aus Hochleistungswerkstoffen eingesetzt werden.

Projektpartner

• Industrie
• Helmut-Schmidt-Universität, Institut für Automatisierungstechnik, Hamburg

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Albrecht Hänel
  Entwicklung einer Methode zur Berechnung von Schnittkräften auf Basis von Prozessdaten für die Fräsbearbeitung

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Hänel, A.:
  Konzeption eines digitalen Prozesszwillings auf Basis von Planungs- und Prozessdaten bei der Fräsbearbeitung von Bauteilen der Luft- und Raumfahrtindustrie.
  Vortrag zum 21. Fachkolloquium Digitalisierung und Vernetzung von Systemen und Prozessen der spanenden Teilefertigung. Dresden: 28.09.2018

Ansprechpartner

Teilprojekt:

Entwicklung und Integration innovativer Messmethoden zur Anpassung des Schraubendesigns und Erstellung von Technologievorschriften und Modellen

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Das Ziel ist die Neuentwicklung einer Multifunktionsschraube, deren Einbringung in starken kortikalen Knochen mit einem geringen Kraftaufwand und unter technologisch kontrollierten Bedingungen möglich ist. Der innovative Kern des Teilprojekts liegt maßgeblich darin, neue Messmethoden mit der zugehörigen Datenverarbeitung zu entwickeln, um sich den Besonderheiten der manuellen Bearbeitung in der Medizin und den Überlagerungen von mehreren Prozessen anzunehmen. Diese innovativen Messmethoden erweitern den wissenschaftlichen Kenntnisstand und ermöglichen tiefgründige Untersuchungen über das mechanische Verhalten von Knochen. Durch die Generierung dieser Daten ist der Aufbau hinreichend genauer virtueller Modelle möglich, um die Weiter- und Neuentwicklung von Produkten zu katalysieren.

Projektpartner

• Industrie
• Universitätsklinikum TU Dresden

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Anas Ben Achour
  Untersuchung der Schichthaftung bioaktiver Schichten auf Titansubtrat

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Ben Achour, A.:
  Vergleich verschiedener Osteosyntheseverfahren zur Behandlung von Gelenkfortsatzfrakturen des Unterkiefers.
  Vortrag zum 68. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie (DGMKG) Internationales Congress Center Dresden, 08.-09.06.2018

Ansprechpartner

Teilprojekt:

Aufbau eines modular einsetzbaren Versuchsstandes zum Strehlen von AlSi1 verbunden mit einer Technologieentwicklung zur spanenden Herstellung von metallischen Fasern

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Entwicklung einer großtechnischen Herstellung von AlSi1-Fasern auf der Basis eines spanenden Prozesses und die prozesssichere Herstellung von gesinterten Halbzeugen für eine großtechnische Anwendung im Bereich thermischer Kälteanlagen.

Aufbau eines modular einsetzbaren Versuchsstands zum Strehlen von AlSi1 verbunden mit einer Technologieentwicklung zur spanenden Herstellung von metallischen Fasern.

Projektpartner

• Industrie
• IFAM Dresden

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

Ansprechpartner

Teilprojekt:

Technologische Untersuchung zur Ermittlung der Leistungsgrenzen und Schnittparameter von Werkzeugen mit BNNC als Schneidwerkstoff

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Entwicklung eines Werkzeugsystems bestehend aus BNNC-Blank und Werkzeughalter für das Längs-Runddrehen und das Quer-Plandrehen. Für den BNNC-Schneidwerkstoff ist eine Schnittdatenempfehlung mit daraus abgeleiteten Standzeit- und Qualitätsangaben für unterschiedliche Werkstoffe zu erarbeiten. Ziel ist die Integration eines neuen Schneidwerkstoffes vom Halbzeug bis zum Produkt für verschiedene Drehverfahren zur Präzisionsbearbeitung.

Projektpartner

• TU Bergakademie Freiberg
• Industrie

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Albrecht Hänel
  Entwicklung innovativer Zerspanungswerkzeuge aus nanokristalinem, binderfreien Bornitird (Bornitrid Nanocomposites – BNNC) zur Verbesserung der Oberflächenqualität und Erweiterung der Verfahrensgrenzen 

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Teicher, U.; Hänel, A.; Nestler, A., Borsius, A. (TU Dresden); Hasterok, M., Schwarz, M., Kroke, E. (TUB Freiberg):
  Superhartes nanoskaliges CBN - von der Synthese bis zur Anwendung in der Zerspanung.
  Vortrag zum 19. Fachkolloquium Fräsen oder Schleifen - Möglichkeiten und Grenzen neuer Bearbeitungskonzepte. Dresden: 25.02.2016 

• Hänel, A.; Teicher, U.; Nestler, A.; Brosius, A.; Hasterok, M.; Schwarz, M.; Kroke, E.:
  Entwicklung von nanokristallinem binderlosen CBN (BNNC) als Schneidwerkstoff für die Hartbearbeitung zur Erweiterung der Verfahrensgrenzen.
  8. Wernesgrüner Werkzeugsymposium, Wernesgrün, 15.03 – 17.03.2017

• Hasterok, M.; Schwarz, M.; Kroke, E.; Hänel, A.; Teicher, U.; Nestler, A.; Brosius, A.:
  Binderloses nonokristallines kubisches Bornitrid (BNNC) - Ein neuer Werkstoff für die mechanische Bearbeitung.
  Werkstoffwoche, Dresden, 27.-29.09.2017

• Schwarz, M.; Hasterok, M.; Hänel, A.:
  Binderless nanopolycrystalline diamond and cBN - high pressure synthesis, properties and emerging applications.
  europm2017 Milan, Italy - Special Interest Seminar Diamond and Superhard Materials, 02.10.2017

• Hänel, A.; Hasterok, M.; Schwarz, A.; Schimpf, C.; Nestler, A.; Brosius, A.; Koke, E.:
  Investigation on the grinding characteristics of binderless nanocrystalline cubic boron nitride (BNNC) as cutting material for the machining of hardened steels and superalloys.
  In: Monostori, L.; Stepan, G.; Bachrathy, D. (Eds.): Proceedings of the 8th CIRP Conference on High Performance Cutting (HPC 2018). June 25-27, 2018, Budapest, Hungary. ScienceDirect, Procedia CIRP, Volume 77, 2018, Pages 493-496, ISSN 2212-8271, https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.08.257

• Hänel, A.:
  Entwicklung innovativer Zerspanungswerkzeuge aus nanokristallinem, binderfreien Bornitrid zur Verbesserung der Oberflächenqualität und Erweiterung der Verfahrensgrenzen.
  Schlussbericht AiF-ZIM, 30.07.2018

Ansprechpartner

Teilprojekt:

Entwicklung eines intelligenten Verfahrens zur Ermittlung von Zerspanungskennwerten

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Kraftmodellbasierte Planungs- und Simulationssysteme können ihr Leistungsvermögen aufgrund fehlender Kennwerte häufig nicht voll ausschöpfen. Die hierfür erforderlichen Kennwerte stehen als Datenbasis nicht zur Verfügung. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit der Entwicklung eines Verfahrens zur möglichst schnellen und flexibel anpassungsfähigen Kennwertermittlung zur Versorgung der vorhandenen Planungs- und Simulationssysteme.

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer automatisierten Ermittlung von Kennwerten für Zerspanungsprozesse unter Einbeziehung eines intelligenten Verfahrens. Die „Intelligenz“ wird über die Methode maschinelles Lernen mit Künstlichen Neuronalen Netzen erreicht. Die Entwicklung soll als Softwareprodukt KennSpan umgesetzt, getestet und validiert werden.

Projektpartner

• Industrie

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Frank Arnold
  Entwicklung einer Software zur intelligenten Zerspanungskennwertermittlung als Grundlage für Planungs- und Simulationssysteme zur Erschließung von Leistungsreserven 
• Dipl.-Ing. Frank Arnold
  Entwicklung einer Vorschub- und Drehzahlregelung auf Basis des Zerspankraftmodells nach Kienzle 
• Dipl.-Ing. Eric Wenkler
  Methode zur Abbildung der spezifischen Schnittkraft bei der Fräsbearbeitung und Strategie zur kontinuierlichen Anpassung 

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Arnold, F.; Hänel, A.; Nestler, A.; Brosius, A.:
  New Approaches for the Determination of Specific Values for Process Models in Machining Using Artificial Neural Networks.
  27th International Conference on Flexible Automation and Intelligent Manufacturing, FAIM2017, 27-30 June 2017, Modena, Italy. ScienceDirect, Procedia Manufacturing  11 (2017) 1464-1470, Elsevier

• Wenkler, E.; Arnold, F.; Hänel, A.; Nestler, A.; Brosius, A.:
  Intelligent characteristc value determination for cutting proceses based on machine learning.
  In: 12th CIRP Conference on Intelligent Computation in Manufacturing Engineering (ICME), 18-20 July 2018, Gulf of Naples, Italy. ScienceDirect, Procedia CIRP 00 (2018) 000–000

• Wenkler, E.:
  Entwicklung einer Software zur intelligenten Zerspanungs-kennwertermittlung als Grundlage für Planungs- und Simulationssysteme zur Erschließung von Leistungsreserven.
  Schlussbericht AIF/ZIM, Dresden, 19.03.2018

• Wenkler, E.:
  Kontinuierliche Kennwertermittlung zur Prognose von Schnittkräften.
  Vortrag zum 21. Fachkolloquium Digitalisierung und Vernetzung von Systemen und Prozessen der spanenden Teilefertigung. Dresden: 28.09.2018

Ansprechpartner

Teilprojekt: Konzept, Prozesssteuerung und technologische Untersuchungen

Das Projekt wird über SAB/EFRAE/ESF gefördert.

Beschreibung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines teilautomatisierten Einsandegerätes mit profilabhängiger automatischer Sanddosierung und ferngesteuertem Fahrwerk für den Rohrleitungsbau. Zur Reduzierung der Gerätevorhaltung soll als Kernstück ein Speicher- und Austragsystem entwickelt werden, das Reichweiten bis 10 m bei Nachladung von zentralen Sandlagerplätzen mittels Radlader erlaubt. Ein zweiter Schwerpunkt der Entwicklungsaufgabe ist ein kettengetriebenes Trägergerät, welches auf unterschiedliche innere Spurbreiten (1,3 bis 2,6 m) und unterschiedliche Bodenfreiheiten (0,8 bis 1,0 m) einstellbar ist und eine Aufnahmekapazität von bis zu 8 m³ Sand zur Verfüllung von Rohrleitungsgräben hat. Das Gesamtsystem gewährleistet einen zeit- und aufwandsminimierten Vortrieb beim Rohrleitungsbau. Zudem erhöht sich die qualitative Ausführung des Einsandens, da das Austragsystem exakt die notwendige Menge Sand liefert.

Projektpartner

• Industrie

Informationsblatt

Forschungsergebnisberichte

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Popp, A.:
  Entwicklung einer mobilen Bunker- und Dosiereinrichtung für das profilgesteuerte Einsanden von Rohrleitungen und Kabeln in Rohrgräben.
  Zwischenbericht SAB, Dresden, 28.02.2018

Ansprechpartner

Teilprojekt: Konstruktion und Gestaltung eines Arbeitsteils zum Erhalt optimaler Bohrspäne unter Berücksichtigung der technologisch-implantologischen Verfahrensparameter

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Ziel ist die Entwicklung eines Bohrinstruments, das für ein regeneratives Therapieverfahren in der dentalen Implantologie eingesetzt werden soll. Mit dem neuentwickelten Instrument soll bei implantatchirurgischen Eingriffen sowohl der erforderliche Knochenabtrag entsprechend der Implantatgeometrie als auch die Gewinnung von körpereigenem Augmentationsmaterial ohne Verwendung von Kühlmittel und ohne zusätzliche Patientenbelastung erfolgen. Voraussetzung für eine Optimierung des Knochenaufbaus ist die Verwendung von Bohrspänen mit dem höchsten Potential zur Knochenneubildung. Der Schwerpunkt des Projektes besteht in der Ermittlung von Zusammenhängen zwischen der Geometrie des Arbeitsteils, technologischen Verfahrensparametern und der Bohrspangeometrie für eine optimale Regeneration des Hartgewebes.

Projektpartner

• Universitätsklinikum TU Dresden
• Industrie

Informationsblatt

Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Uwe Teicher
  Eine Analyse der Bohrungsbearbeitung bei der Knochenbearbeitung 

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Teicher, U.; Nestler, A.; Lauer, G; Meißner, H.; Hipp, G:
  Entwicklung eines Instrumentes für implantatchirurgische Eingriffe in der Zahnmedizin und zur Gewinnung von Knochenspänen mit maximaler regenerativer Potenz.
  Abschlussbericht AiF-ZIM, 31.03.2016
• Teicher, U.; Ben Achour, A.; Nestler, A.; Brosius, A; Lauer, G.:
  Process Based Analysis of Manually Controlled Drilling Processes for Bone.
  In: Fratini, L.; Di Lorenzo, R.; Buffa, G. and Ingarao, G. (Eds.), Proceedings of the 21st International ESAFORM Conference on Material Forming (ESAFORM 2018), Palermo, Italy. AIP Conference Proceedings, Vol. 1960, May 2, 2018, ISBN: 978-0-7354-1663-5, https://doi.org/10.1063/1.5034801

Ansprechpartner

Teilprojekt: Erarbeitung der theoretischen Grundlagen und experimentelle Unterstützung bei der Umsetzung einer sensorgestützen Aufspannlagenkorrektur und neuartiger Werkzeugkonzepte für die Drehbearbeitung

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Zielstellung des Projektes ist die Produktivitätssteigerung der Schwerzerspanung in der GWS GmbH im Bereich der Drehbearbeitung. Mit diesem Bearbeitungsschritt wird bei Guss- und Schmiedeteilen eine erste spanende Bearbeitung zur Erzielung einer für Folgeschritte geeigneten Werkstückgeometrie realisiert. Zur Verbesserung der problematischen Zerspanung ist der Einsatz neuartiger Unterstützungswerkzeuge und Werkzeugkonzepte erforderlich. Zuerst wird eine Aufspannlagenkorrektur mit sensorgestützter Rohteilerfassung zur Unwuchtreduzierung erarbeitet und umgesetzt. Einen weiteren Aspekt stellen modular aufgebaute aktorische Werkzeuge dar. Das entstehende mehrschneidige Gesamtwerkzeug integriert im Schnitt gesteuert verstellbare Zustellachsen. Durch eine automatisierte Erfassung der Unrundheit des Rohteiles soll eine angepasste Schnitttiefeneinstellung erreicht werden. Als dritter Ansatz werden im Projekt aktiv schwingungsgedämpfte Drehwerkzeuge für die Schwerzerspanung entwickelt. Firma GWS GmbH überführt die Ergebnisse in die Fertigung und entwickelt diese weiter. Diese Ansätze sollen die Zerspanung um mindestens 10 Prozent effektivieren.

Projektpartner

• GWS Gröditzer Werkzeugbau und Schleiftechnik GmbH

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Frank Arnold
  Neuartige Werkzeugkonzepte zur Produktivitätssteigerung der robusten Schwerzerspanung 
• Dipl.-Ing. Frank Arnold
  Modular aufgebaute aktorische Drehwerkzeuge und Technologien zur Produktivitätssteigerung der robusten Schwerzerspanung

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Arnold, F.; Bretschneider, R.:
  Entwicklung und Einsatz neuartiger Werkzeugkonzepte zur Produktivitätssteigerung der robusten Schwerzerspanung unter Berücksichtigung der Rohteilgeometrie und deren Auswirkungen.
  Zwischenbericht AiF, Dresden/Gröditz 2014
• Arnold, F.; Bretschneider, R.:
  Ansätze für die Produktivitätssteigerung bei der Zerspanung von Guss- und Schmiedekrusten.
  Vortrag zum Fachkolloquium „Innovation Drehbearbeitung Entwicklungen – Anwendungen – Trends“. Vortragsband zum 17. Fachkolloquium am 26.09.2014, Dresden: Selbstverlag TU Dresden, ISBN 978-3-86780-300-7
• Arnold, F.; Nestler, A.; Bretschneider, R.:
  Entwicklung und Einsatz neuartiger Werkzeugkonzepte zur Produktivitätssteigerung der robusten Schwerzerspanung unter Berücksichtigung der Rohteilgeometrie und deren Auswirkungen.
  Abschlussbericht AiF-ZIM, 15.06.2016

Ansprechpartner

Teilprojekt: Konzept, Grundlagenuntersuchungen, Software- und Steuerungsentwicklung, technologische Untersuchungen

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Beschreibung: Als Alternative zu klassischen Unterdruckfilteranlagen wurde eine Plattenfilteranlage für Kühlschmierstoffe (KSS) entwickelt. Ein Vorteil des entwickelten Systems besteht darin, dass nicht mit umweltbelastenden verlorenen Filtervlies sondern mit regenerierbaren Filtereinsätzen gearbeitet werden kann. Die Entwicklung einer energieeffizienten Methode zur Reinigung der Filter mit den zusätzlichen Effekten der Erhöhung von Prozessicherheit und Anlagenverfügbarkeit ist Gegenstand des Forschungsanliegens. Dabei soll der Ultraschall so in das System integriert werden, dass eine gesteuerte Beeinflussung des Filterkuchens im Sinne der Konstanthaltung der Filterfeinheit möglich wird, eine adaptiv gesteuerte Auslösung des Reinigungsprozesses erfolgt und eine prozessbegleitende Reinigung ohne bis jetzt erforderliche Reinigungsprozesse sowie ohne Anlagenverfügbarkeit ermöglicht wird.

Projektpartner

• Industrie

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dr.-Ing. Andreas Popp
  Steigerung von Prozesssicherheit, Energieeffizienz und Anlagenverfügbarkeit durch prozessintegrierte und adaptiv initiierte Ultraschallreinigung von Filtern beispielhaft für zentrale Kühlschmierstoffreinigungsanlagen 
• Dr.-Ing. Andreas Popp
  Untersuchungen zur Ultraschallreinigung von Filtern beispielhaft für zentrale Kühlschmierstoffreinigungsanlagen 

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Popp, A.:
  Steigerung von Prozesssicherheit, Energieeffizienz und Anlagenverfügbarkeit durch prozessintegrierte und adaptiv initiierte Ultraschallreinigung von Filtern für zentrale  Kühlschmierstoffreinigungsanlagen.
  Abschlussbericht AiF-ZIM, 31.10.2017

Ansprechpartner

Entwicklung technisch-technologischer Prozessmodelle mit physikalischen Eigenschaften zur Ablaufplanung des Verfahrens Fräsen auf Bearbeitungszentren und Anwendung von bestehenden sowie neuen simulationsgestützten Planungsmethoden

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Aufgabenstellung

Die Auslegung von Prozessen zur Fertigung eines Einzelteils geschieht im Vorfeld der eigentlichen Durchführung. Dies umfasst primär technisch und technologisch orientierte Aufgaben und ist derzeit durch CAD/CAM-Systeme realisiert. Die möglichst vollständige digitale Absicherung der Prozesse durch Simulation gewinnt dabei immer mehr an Bedeutung. Der Projektschwerpunkt liegt deshalb auf der Prozessgestaltung als Bestandteil der Prozessplanung (CAP) in dessen Ergebnis ein Arbeitsablauf vorliegt. Ausgangspunkt ist eine gewählte Bearbeitungsmaschine, für die alternative Prozesse zu gestalten sind. Der zu entwickelnde Algorithmus für Tätigkeiten der Prozessgestaltung basiert auf der physikalischen Simulation mechatronischer Systeme, die in diesem Kontext in bisherigen CAx-Systemen nicht verfügbar sind.

Technische Lösungsmöglichkeiten

Die Prozesssituation wird in Teilsysteme zerlegt, die als Modelle mit physikalischen Eigenschaften in der Entwicklungsplattform SimulationX, durch Kombination mit Standardsoftware und einem NC-Simulationskern umgesetzt werden. Durch Realisierung einer Wirkstelle als Berechnungsmodell für Prozessgrößen lassen sich folgende Eigenschaften im Prozess berücksichtigen:

• Systemstatik (Kräfte, Momente, Arbeit, Leistung)
• Systemdynamik (Kinetik und Kinematik)
• Strukturmechanik (Deformation, Verdrehung)

Zur Auslegung des Prozesses wird eine Anwendungsoberfläche entwickelt, die über Datenschnittstellen CAx-Systeme und weitere Software (Konstruktion, Werkzeugwesen, Fertigung) aus dem direkten Umfeld einbindet.

Zielstellung

Die angestrebte technische Entwicklung umfasst die Prozessvisualisierung mit allen Teilsystemen, die Abbildung physikalischer Eigenschaften dieser und die gezielte Prozessauslegung zur Auslastung des Gesamtsystems. Dadurch soll, auch durch Realisierung verschiedener Planungsmethoden, eine Möglichkeit geschaffen werden Fertigungsprozesse produktiver auszulegen, ohne dabei Leistungsgrenzen des Systems, bzw. Vorgaben für die Fertigung zu verletzen.

Projektpartner

• ITI Gesellschaft für ingenieurtechnische Informationsverarbeitung mbH, Dresden

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Marius Eßers
  Einsatz eines virtuellen Planungswerkzeuges in der technologischen Arbeitsvorbereitung unter Einbezug der Prozessphysik (Simulation Computer-Aided Planning)
• Dipl.-Ing. Marius Eßers, cand. ing. Jens Veith
  Weiterentwicklung eines virtuellen Planungswerkzeuges in der technologischen Arbeitsvorbereitung unter Einbezug der Prozessphysik (Simulation Computer-Aided Planning)
• Dipl.-Ing. Marius Eßers
  Planungswerkzeug mit Berücksichtigung physikalischer Eigenschaften 

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Eßers, M.; Erler, M.:
  Methoden und Modelle für virtuelle Planungswerkzeuge und virtuelle Bearbeitungseinrichtungen. 
  Vortrag zum Fachkolloquium „Produktionsautomatisierung, Zerspan- und Abtragtechnik – Innovation mit Nachhaltigkeit“. Vortragsband zum 16. Fachkolloquium am 27.09.2013, Dresden: Selbstverlag TU Dresden, ISBN 978-3-86780-359-5
• Eßers, M.; Erler, M.; Nestler, A.; Brosius. A.:
  Methodological issues in support of selected tasks of the virtual manufacturing planning.
  Proceedings of the IFIP TC5 International Conference NEW PROLAMAT 2013. In Kovacs, G.L.; Kochan, D. (Eds.): Digital Product and Process Development Systems. Dresden, Germany, October 10-11, 2013. Heidelberg: Springer, ISBN 978-3-642-41328-5, IFIP AICT Vol. 411, pp.401-412, 2013
• Eßers, M., Nestler, A.; Brosius. A.:
  Time Domain Simulation of Cutting Process Including Physical Properties of the Manufacturing System.
  Proceedings of the 16. ITI-Symposium, Dresden, November 12th-14th, 2013
• Essers, M.; Nestler, A.; Schreiber, U.:
  SimCAP - Entwicklung eines virtuellen Planungswerkzeuges für die technologische Prozessplanung unter Einbezug der Prozessphysik.
  Abschlußbericht AiF, TU Dresden, 29.08.2014

• Eßers, M.; Nestler, A.; Brosius. A.:
  Physical Based Approach of Manufacturing Planning for Milling Processes.
  Proceedings of the 25th International Conference on Flexible Automation and Intelligent Manufacturing FAIM 2015. In Chike F. Oduoza, CEng, FIChemE (Eds.): FAIM 2015, Wolverhampton, UK. June 23-26, 2015. The Choir Press, ISBN 978-1-910864-01-2, Vol. II, pp.296-303, 2015

Ansprechpartner

Das Projekt wird über das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Projektträger Karlsruhe Produktion und Fertigungstechnologien (PTKA-PFT) im Rahmen der Fördermaßnahmen "KMU-innovativ: Ressourcen- und Energieeffizienz" des Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Beschreibung

Gemäß den Leichtbauweisen in der Automobil - und Luftfahrtindustrie, werden verstärkt Faserverbund - Materialien verwendet. Diese unterliegen zum Teil sehr strengen Toleranzfeldern und sind mit hohen Energiekosten und langen Fertigungszeiten behaftet. Eine Optimierung dieser Fertigungsprozesse ist wirtschaftlich von großem Interesse. Auf Grundlage dieser Problemstellungen wird in diesem Projekt ein neuartiges Werkzeugkonzept zur Herstellung von FVK – Bauteilen entwickelt. Dieses Konzept und die anschließende Prototypenfertigung sollen Temperierung sowie Druckbeaufschlagung zur Verteilung des Harzes im Gewebe miteinander vereinen. Für die Werkzeugkavitäten werden dünnwandige Galvanoschalen verwendet, die mittels Heizgewebe konturnah temperiert werden. Ziel des Projektes ist die Herstellung hochwertiger FVK- Bauteile und die Einsparung von bis zu 50% des Energiebedarfes und 20% der Produktionszeit.

Projektpartner

• Galvanoform Gesellschaft für Galvanoplastik mbH (Projektkoordinator)
• ZVZ Zerspanungstechnik GmbH

Assoziierte Partner

• Gustav Gerster GmbH & Co. KG
• CTC GmbH

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Jennifer Watzke
  Grundlagen energieeffizienter und produktionsautomatisierungsgerechter Gestaltung homogen beheizbaren Compositewerkzeuge
• Dipl.-Ing. Jennifer Watzke
  Energieeffiziente Komponenten und Anlagen für die FVB-Herstellung

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Watzke, J.:
  Energieeffiziente Komponenten in automatisierten Prozessketten für Faserverbundbauteile.
  Vortrag zum Fachkolloquium „Produktionsautomatisierung, Zerspan- und Abtragtechnik - Innovation mit Nachhaltigkeit“. Vortragsband zum 16. Fachkolloquium am 27.09.2013, Dresden: Selbstverlag TU Dresden, ISBN 978-3-86780-359-5
• Watzke, J.:
  Energieeffiziente und produktionsautomatisierte Gestaltung von elektrisch beheizbaren Composite-Werkzeugen.
  Vortrag zur 20. Sächsische Fachtagung Umformtechnik am 27./28.11.2013, Dresden
• Feldmer, CH.; Feige, M.; Watzke, J.:
  EKF - Nachhaltigkeit energieeffizienter Komponenten und Anlagen für die Herstellung von Faserverbundprodukten.
  Abschlussbericht BMBF, Dezember 2014

Ansprechpartner

Beschreibung

Ziel ist die Verknüpfung von fertigungstechnischen Grundlagen der Fertigungsplanung und -durchführung. Dafür ist ein studienbegleitendes Konzept für komplexe Lern- und Arbeitsaufgaben zur spanenden Fertigung zu entwickeln. Eine konzipierte modulare Struktur, gestützt durch Simulationssoftware, ermöglicht die Umsetzung eines selbstgesteuerten und fächerübergreifenden Kompetenzerwerbes. Die virtuelle Lernumgebung ist durch starke Praxisorientierung und langfristige Einsetzbarkeit charakterisiert.

Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Marius Eßers, Dipl.-Ing. Martin Erler, B.Ed. Stephan Gabriel, B.Ed. Michael Pütker
  Konzept zur Prozesskettenvirtualisierung in der Planung zur Entwicklung eines durchgängigen Lehr- und Lernkonzeptes
• Dipl.-Ing. Marius Eßers, Dipl.-Ing. Martin Erler
  Prozesskettenvirtualisierung in der Fertigungsplanung 

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Gabriel, St; Pütker, M.; Biber, J., Erler, M.; Essers, M.; Hartmann, M.:
  Entwicklung einer interaktiven Lernumgebung für komplexe technologische Prozesse zur Ermöglichung praktischer Erfahrungen und Entwicklung der Handlungskompetenz - Pilotprojekt "ProVi-LK" - Synergien zwischen Hochschule und Ausbildung.
  In: Frenz, M.; Schlick, Ch.; Unger, T. (Hrsg): Wandel der Erwerbsarbeit – Berufsbildgestaltung und Konzepte für die gewerblich-technischen Didaktiken, LIT-Verlag 2016, S. 400 - 419

• Erler, M.:
  Simulationsgestützte Lernumgebungen in der beruflichen Bildung.
  Vortrag zu den 18. Hochschultagen Berufliche Bildung. TU Dresden, 19.03.2015

Projektpartner

• Professur Metall- und Maschinen-technik/Berufliche Didaktik TU Dresden
• Professur Konstruktion und Fertigung TU Bergakademie Freiberg
   

Ansprechpartner

Projekt, gefördert innerhalb des Multmedia-Fonds der TU Dresden

Beschreibung

Zielstellung des beantragten Projektes ist der Aufbau eines Kurses innerhalb des OPAL-Systems zur Online-Simulation von Planungsvorgängen für die Fertigung von Drehteilen. Dazu sind Grundlagen für die Schaffung und Festigung eines Grundverständnisses zum technologischen Verfahren und zur entsprechenden Fertigungsplanung aufzubereiten. Es sollen verschiedene softwaretechnische Ansätze innerhalb eines Kurses genutzt werden, die den Studierenden ein eigenständiges Vertiefen des bereits erhaltenen Wissens sowie den Erwerb von neuem Wissen ermöglichen.

In einem ersten Abschnitt werden verschiedene Varianten des Fertigungs-verfahrens Drehen dargestellt, zunächst anhand der relativen Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Dies geschieht in einem interaktiven Rahmen, in dem die Studierenden durch eine Simulation die Möglichkeit haben verschiedene Blickwinkel, Perspektiven und vor allem Detailansichten zu nutzen. Damit können Merkmale gezielt hervorgehoben werden, die sich rein grafisch zwar vermitteln lassen, jedoch schwer übergreifend in einen Kontext zu bringen sind. Es handelt sich hierbei um Bewegungsabläufe die direkt mit geometrischen Sachverhalten zusammenhängen (z.B. Gewindesteigung mit dem Vorschub für das Gewindedrehen). Vorrangig sind die Verfahrensvarianten Rund-, Plan und Schraubdrehen sowie das Einstech- oder Abstechdrehen zu behandeln. Zur Ergänzung der Simulationen werden diese im Kurs mit zusätzlichen erläuternden Texten und Formeln mit dem Ziel, Fachtermini und rechnerische Zusammenhänge besser erfassbar zu gestalten, versehen.

Einen zweiten Schwerpunkt, neben den Verfahrensvarianten, stellen die Werkzeuge an sich dar. Es existiert eine Vielzahl an Formen und Einsatzzwecken, die sich aus einer Abbildung nicht zwangsläufig erschließen lassen. Es sind die Werkzeuge für die o.g. Verfahrensvarianten mit ihrer Geometrie in einer Simulation, bestehend aus ihren Einzelteilen darzustellen, Das gilt für ein- und mehrteilige Werkzeuge. Zusätzlich können Werkzeugparameter, wie u.a. Eckenradien und Werkzeugeinstellwinkel eingebunden werden. Ein bestimmtes Werkzeug lässt sich damit aus einer Reihe von virtuellen Werkzeugen auswählen, frei im Raum positionieren und von allen Seiten anschauen. Auch hier werden zusätzliche Informationen und Medien für eine genauere Erläuterung eingesetzt.

Die hier dargestellten Inhalte beziehen sich auf die Lehrveranstaltung Fertigungstechnik I des Grundstudiums Maschinenbau und können dort in Veranstaltungen oder das Selbststudium eingesetzt werden. Im Folgenden sollen diese in elektronischer Form erarbeiteten Grundlagen für das Grundfachstudium und Fachstudium in der Lehrveranstaltung Fertigungs-planung I und II genutzt werden. Dies geschieht durch die Anwendung von Methoden der Fertigungsplanung auf den Einsatz der Verfahrensvarianten und Werkzeuge.

In direktem Zusammenhang mit den Drehwerkzeugen und deren Einsatz steht die Geometrie des Werkstückes. Auch im geplanten dritten Schwerpunkt des Projektes lassen sich die interaktiven Möglichkeiten der Simulation nutzen. Dazu werden durch die Studierenden, resultierend aus spezifischen Anforderungen eines virtuellen und somit dreidimensionalen Bauteils, Werkzeuge ausgewählt, diese den Bauteilbereichen zugeordnet und technologisch bedingte Reihenfolgen beachtet. Somit finden die immer wiederkehrenden Hauptinhalte der Fertigungsplanung Eingang und können interaktiv vermittelt werden.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Fertigungsplanung ist die Verwendung von fertigungstechnischen Unterlagen, die auch regulär in der Lehre Einsatz finden. Im vierten Schwerpunkt dokumentieren die Studierenden in diesen ihre getroffenen Entscheidungen bezüglich der einzusetzenden Verfahrens-varianten, technologischen Größen, Werkzeuge und die Zuordnung zu den Formelementen am Bauteil. Wichtig ist eine zusätzliche Unterstützung durch eine Verknüpfung mit Formelsammlungen, Herstellerkatalogen und Tafelwerken. Der effektive Umgang mit diesen Instrumenten soll ebenfalls vermittelt werden. Zur Beurteilung des Lernergebnisses stehen diese erstellten Fertigungsunterlagen, die aufgrund der formalen Festlegung der festzuhaltenden Größen und Parameter vergleichbar sind, sowohl den Studierenden als auch den Betreuern zur Verfügung.

Es ist Ziel, ein übergreifendes Denken und Handeln bei den Studierenden zu erzeugen, da Faktenwissen, welches mit Simulationsunterstützung vermittelt wird, innerhalb einer zeitlichen Folge von Verfahrensschritten anzuwenden ist. Neben der Arbeit mit physischen Medien in Form von Fertigungstechnischen Unterlagen können die Ergebnisse der Studierenden auch durch einen Online-Fragenabschnitt überprüft werden. Ein mögliches direktes Online-Feedback verbessert die Selbsteinschätzung.

Informationsblatt

Forschungsergebnisberichte

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Eßers, M.:
  Simulationseinsatz unter Opal - Aspekte der Fertigungsplanung zur Drehteilbearbeitung.
  1. E-Teaching-Day TU Dresden, 25.02.2015

Ansprechpartner

Das Projekt 16467 BR ("Softwaremodul für durchgängig integriertes Engineering undvirtuell-unterstützte Prozessabsicherung von Profilwerkzeugen ") wird im Programm zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die AiF gefördert.

Beschreibung

Das Kernziel des Projektes ist die softwaretechnische Entwicklung einer modular aufgebauten, durchgängigen Prozesskette für die rechnerbasierte Auslegung von Profilwerkzeugen und deren Verifikation am Beispiel von Gewindefräswerkzeugen. Es wird eine, nach dem Stand der Technik neue Berechnungsstrategie zur Kompensation der Profilverzerrung bei Gewindefräswerkzeugen entwickelt und als Modul in das neue Softwaresystem integriert. Diese Strategie wird am Beispiel von Normgewinden entwickelt und verifiziert und auf ausgewählte firmenspezifische Gewindegeometrien weiterentwickelt. Das Ziel ist die Beschreibung des vorverzerrten Werkzeugprofils in allgemeingültiger Form, sodass ein Höchstmaß an Flexibilität bei der Profilgestaltung entsteht.

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dr.-Ing. Seok-Won Lee
  Demonstrator ViPROFIL - praktische Testung der Prozesskette für die rechnerbasierte Auslegung von Profilwerkzeugen

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Lee, S.W.; Nestler, A.:
  Simulation-aided of Thread Milling Cutter.
  Proceedings of 5th CIRP Conference on High Performance Cutting (HPC), Zürich, Switzerland, 04-07 June 2012, Elsevier Procedia CIRP Vol.1 (2012) pp.120 – 125
• Lee, S.W.; Kasten, A.; Nestler, A.:
  Analytic mechanistical cutting force model for thread milling operations.
  Proceedings of the 14th CIRP Conference of Modelling of Machining Operations. Torino, June 13th - 14th, 2013. Procedia CIRP 00 (2013) 000-000
• Nestler, A.; Lee, S.W.:
  Hochgenaue Bearbeitungssimulation für das virtuelle Werkstück. Vortrag zum Fachkolloquium „Innovative Präzisions- und Fertigbearbeitung“.
  Vortragsband zum 15. Fachkolloquium am 28.09.2012, Dresden: Selbstverlag TU Dresden, ISBN 978-3-86780-300-7
• Lee, S.W.; Kasten, A.; Nestler, A.:
  Analytic mechanistical cutting force model for thread milling operations.
  Proceedings of the 14th CIRP Conference of Modelling of Machining Operations (CMMO). Turin, Italy, June 13th - 14th, 2013. Procedia CIRP, Vol. 8, 2013, pp. 546-551, DOI: 10.1016/j.procir.2013.06.148
• Lee, S.W.; Nestler, A.:
  Softwaremodul für durchgängig integriertes Engineering und virtuell unterstützte Prozessabsicherung von Profilwerkzeugen.
  Schlussbericht AiF, TU Dresden, 22.11. 2013

Ansprechpartner

© Erler

Head of the working group Cutting Technology

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Dr.-Ing. Martin Erler

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Professur Formgebende Fertigungsverfahren

Professur Formgebende Fertigungsverfahren

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Zeuner-Bau, room 327B George-Bähr-Straße 3c

01069 Dresden

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Teilprojekt: Ermittlung und experimentelle Überprüfung von technologischen Ansätzen zur Optimierung der Zerspanung von Guss- und Schmiedekrusten

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Beschreibung

Die spanende Bearbeitung stellt einen wesentlichen Teil der Wertschöpfung am Produkt dar. Die dabei entsehenden Kosten nachhaltig zu senken ist aktuell eine wesentliche Forderung bei der technologischen Entwicklung in den Unternehmen. In der GWS GmbH Gröditz wird überwiegend die Schwerzerspanung im Bereich von Guss- und Schmiedekrusten durchgeführt. Hierbei kann durch eine Optimierung bisher genutzten Technologien speziell bei der Drehbearbeitung ein Produktivitätssprung erzielt werden. Stichworte sind der Einsatz neuer bzw. weiterentwickelter Werkzeuge, der Einsatz der Trockenbearbeitung, der Einsatz von Drehfrästechnologien sowie der Übergang zu Hybridverfahren, wie die zusätzliche thermische Nutzung eines Lasers an der Wirkstelle. Die Einführung dieser Veränderungen stellt für das Unternehmen ein erhebliches technisches und wirtschaftliches Risiko dar, welches durch die im Rahmen des Projektes vorgesehenen Arbeiten reduziert werden soll. Es werden entsprechende Einsatzkonzepte entwickelt und auf ihre technische und ökonomische Nutzbarkeit im Alltag des Unternehmens überprüft.
Dazu werden die Erfahrungen der Forschungseinrichtung auf diesem Gebiet genutzt und ausgebaut. Betrachtet werden folgende Bereiche:

• Optimierung der technologischen Parameter des Zerspanprozesses
• Einsatz weiterentwickelter Werkzeuge
• Veränderung der technologischen Gestaltung des Zerspanprozesses

Projektpartner

• GWS Gröditzer Werkzeugbau und Schleiftechnik GmbH

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Frank Arnold
  Entwicklung und Einsatz innovativer Technologien zur Bearbeitung schwerzerspanbarer Stahlwerkstoffe
• Dipl.-Ing. Frank Arnold
  Innovative Technologien in der Schwerzerspanung von Guss- und Schmiedeteilen

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Arnold, F.; Nestler, A.; Brettscheider, R.:
  KruZer - Entwicklung und Einsatz innovativer Technologien zur Bearbeitung schwerzerspanbarer Stahlwerkstoffe mit weitestgehend unbekannten Zerspanungseigenschaften unter robusten stochastischen Schnittbedingungen.
  Abschlussbericht AiF, TU Dresden, 20.02.2014

Ansprechpartner

Teilprojekt: Technologische Auslegung spanender Prozesse für die modulare Bearbetiung von Aluminiumblechen fpür die Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie

Das Projekt wird über die AiF Projekte GmbH im Rahmen des der Fördermaßnahme „ZIM – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“ als Kooperationsprojekt vom „Bundesminsterium für Wirtschaft und Technologie“ (BMWi) gefördert.

Aufgabenstellung

Auf der Basis bestehender Bearbeitungstechnologien soll für ein HSC-Bearbeitungszentrum die Anwendungsbreite vergrößert werden. Das Projekt zielt auf eine variable Einkopplung von Bearbeitungs-, Technologie- und Qualitätssicherungsmodulen in dieses Bearbeitungszentrum ab. Die Entwicklung und Erprobung dieser Module erfolgt im anwendungsnahen Umfeld.

Technische Lösung

Die grundlegende Anwendung der entwickelten Bearbeitungszentren liegt in der HSC-Fräsbearbeitung von Aluminiumlegierungen und Kunststoffen.
Eine Erweiterung der Anwendungsbreite soll durch folgende Module erfolgen:

1. Bearbeitungsmodul
- Anwendung von Sonderwerkzeugen mit hochharten Schneidwerkstoffen zur Fräsbearbeitung
- Implementierung von Schleif- und Bürstprozessen

2. Technologiemodul
- Optimierung der Schnittwerte durch Prozesskennfelder
- Weiterentwicklung des Spannmechanismus

3. Qualitätssicherungsmodul
- Machbarkeitsanalyse der Einkopplung von Sensorik zur automatischen Qualitätsüberwachung

Versuchsaufbau für die Zerspanung

Messbild der bearbeiteten Al-Oberfläche

Lösungsweg

• Fräsversuche mit Bewertung der Oberflächenqualität, des Werkzeugverschleißes, der Zerspankräfte und der Spanbildung
• Analyse von Schleif- und Bürstprozessen bezüglich entstehender Oberflächenqualitäten
• Modifizierung von Werkzeuggeometrien
• Analyse von Grenzbelastungen für den Spannmechanismus
• Analyse bearbeiteter Oberflächen durch flächige Messverfahren

Projektpartner

• MB-Portatec GmbHSchmorkau

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Uwe Teicher
  Neue Aspekte zur Fräsbearbeitung von Blechen aus Aluminium

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Teicher, U.; Nestler, A.:
  Technologische Auslegung spanender Prozesse für die modulare Bearbeitung von Aluminiumblechen für die Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie,
  Abschlußbericht AiF, TU Dresden, November 2013

Ansprechpartner

Finanzierung

Gefördert im Rahmen der Technologieförderung mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und mit Mitteln des Freistaates Sachsen.

Beschreibung

Es ist ein neues System, bestehend aus den Teilkomponenten Maschine, Werkzeug und Technologie, zur Fräsbearbeitung faserverstärkter Verbundwerkstoffe zu erarbeiten. Die Entwicklung steht unter dem Blickpunkt, ein Bearbeitungszentrum zu entwerfen, das mit hochqualitativen Werkzeugen und einer optimalen HSC-Bearbeitungstechnologie ausgerüstet ist, um High-Tech-Materialien der Luft- und Raumfahrtindustrie produktiv und prozesssicher zu bearbeiten.

Projektpartner

• Lehmann GmbH Präzisionswerkzeuge
• MB-PORTATEC GmbH

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Teicher, U.:
  Zerspanbarkeitsuntersuchungen bei der Fräsbearbeitung von faserverstärkten Kunststoffen

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Nestler, A.; Teicher, U.; Metzner, D.; Lehmann, R.; Nestler, A.:
  HSC-Bearbeitung von Aluminium und faserverstärkten Verbundwerkstoffen - Systemlösung Maschine - Werkzeug - Technologie für großflächige dünnwandige Leichtbauteile.
  In: Nestler, A. (Hrsg.) Tagungsband "Innovative Technologien für die Bearbeitung metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe, Dresden, TU Dresden, 25. September 2009 ISBN 978-3-86780-133-1

• Teicher, U.; Nestler, A.:
  Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Faserverbundwerkstoffen.
  Schlussbericht SAB, TU Dresden, Mai 2011

Ansprechpartner

Technologieentwicklung zur Hochgeschwindigkeitsfräsbearbeitung von Blechen, Platten und Platinen aus Aluminium

Finanzierung

Gefördert im Rahmen der Technologieförderung mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und mit Mitteln des Freistaates Sachsen.

Beschreibung

Durch die Entwicklung von neuen Werkzeugen und einer speziellen Technologie, mit der das Gesamtsystem Werkzeugmaschine-Werkzeug-Werkstück den Ansprüchen bzgl. Qualität, Produktivität und Wirtschaftlichkeit gerecht wird, sollen Bleche, Platten und Platinen aus Aluminium spanend mit HSC-Fräsen bearbeitet werden. Schwerpunkte sind Untersuchungen zum Werkzeugverhalten, zur Bewertung und zum Einsatz neuer Werkzeuge, zu Einsatzgrenzen der Minimalmengenschmierung und zur Entwicklung und Bewertung hochproduktiver spanender Verfahrensstrategien.

Projektpartner

• Lehmann GmbH Präzisionswerkzeuge
• MB-PORTATEC GmbH

Informationsblatt

Forschungsergebnisberichte

• Teicher, U.:
  Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von dünnen Blechen und Platinen aus Aluminium

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Teicher, U., Metzner, D., Lehmann, R., Nestler, A.:
  High Speed Milling of Thin Plates of Aluminum: Integrated Development of Machines, Tools and Technology.
  In: Abele, E. (Hrsg.) Proceedings of the 7th International Conference on High Speed Machining (CIRP), Darmstadt, TU Darmstadt, May 28-29 2008, pp.93-98, Bamberg: Meisbach-Verlag, ISBN 978-3-87525-274-3
• Teicher, U.; Künanz, K.; Nestler, A.
  Technologieentwicklung zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Blechen, Platten und Platinen aus Aluminium.
  Schlussbericht zum Verbundprojekt 11318/1763. TU Dresden, 2007
• Nestler, A.; Teicher, U.; Metzner, D.; Lehmann, R.; Nestler, A.:
  HSC-Bearbeitung von Aluminium und faserverstärkten Verbundwerkstoffen - Systemlösung Maschine - Werkzeug - Technologie für großflächige dünnwandige Leichtbauteile.
  In: Hoffmann, J. (Hrsg.) Tagungsband "Innovative Technologien für die Bearbeitung metallischer und nichtmetallischer Werkstoffe, Dresden, TU Dresden, 25. September 2009 ISBN 978-3-86780-133-1
• Teicher, U.; Künanz, K.; Nestler, A.
  Technologieentwicklung zur Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Blechen, Platten und Platinen aus Aluminium.
  Schlussbericht zum Verbundprojekt 11318/1763. TU Dresden, 2007

Ansprechpartner

Das Projekt 16017 BR ("Modul zur Auslegung der Trajektoriegeschwindigkeit für die simultane 5-Achs-Fräsbearbeitung - innerhalb des CAM-Systems- durch kraftmodellbasierte Zerspansimulation") wird im Programm zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die AiF gefördert.

Beschreibung

Das Ziel des Projektes ist die softwaretechnische Entwicklung der prozessmodellbasierten Bearbeitungssimulation mit Optimierung des NC-Codes für das simultane 5-Achs-Fräsen im Rahmen der virtuellen Werkzeugmaschine. Es wird ein, nach dem Stand der Technik neuer Ansatz für das Prozessmodell durch die Ableitung des Spanvolumens pro Zahn aus den realen Eingriffsverhältnissen für ein generalisiertes Werkzeugmodell vorgestellt. Dieser Ansatz wird für eine 1D-Bearbeitungssituation (uniaxial) entwickelt und auf die simultane 5-Achs-Bearbeitung ausgebaut. Das Forschungsergebnis besteht in der Anpasssung oder Optimierung der Trajektoriegeschwindigkeit des Werkzeuges entlang der vom CAM-System vorgegebenen Bahn. Die Forschungsergebnisse lassen sich in Form einer Software-Komponente in bestehende CAM-Systeme integrieren und als eigenständige Softwarelösung nutzen.

OptiMill-Schema

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Lee, S.W.:
  Auslegung der Trajektoriegeschwindigkeit für simultane 5-Achs-Fräsbearbeitung durch kraftmodellbasierte Zerspansimulation
• Lee, S.W.; Arnold, A.:
  Praktische Verifikation einer kraftmodellbasierten Zerspansimulation für die simultane 5-Achs-Fräsbearbeitung 

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Lee, S. W.; Nestler, A.:
  Complete Swept Volume Generation ― Part I: Swept Volume of a Piecewise C1-Continuous Cutter at Five-Axis Milling via Gauss Map.
  16th WSCG International Conference in Central Europe on Computer Aided Design, Vol. 43 (2011) pp.427-441, Elsevier
• Lee, S. W.; Nestler, A.:
  Complete Swept Volume Generation ― Part II: NC Simulation of Self-penetration via Comprehensive Analysis of Envelope Profiles.
  16th WSCG International Conference in Central Europe on Computer Aided Design, Vol. 43 (2011) pp.442-456, Elsevier
• Lee, S. W.; Nestler, A.:
  Modeling of Cutting Force for Cylindrical Milling Cutter and Feed Rate Optimization Using Five-Axis Milling Simulation.
  Proceedings of 8th International Conference on High Speed Machining (HSM), pp. 64-70, Metz, France, 08-10 December 2010, ISBN 978-2-9534170-2-9
• Lee, S. W.; Nestler, A.:
  Mechanistic Cutting Force Model based on the Actual Removal Volume at Simultaneous Five-axis Milling.
  16th WSCG International Conference in Central Europe on Advanced Material Research, Vol. 223 (2011) pp. 713-722, Trans Tech Publications, Switzerland
• Nestler, A.; Lee, S.W.:
  Virtual Workpiece: Workpiece Representation for Material Removal Process.
  International Journal of Advanced Manufacturing Technology, DOI 10.1007/s00170-011-3431-2, Springer 2011
• Nestler, A.; Lee, S.W.:
  Modul zur Auslegung der Trajektoriegeschwindigkeit für die simultane 5-Achs-Fräsbearbeitung – innerhalb des CAM-Systems – durch kraftmodellbasierte Zerspansimulation.
  VDI Verlag, Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 20 Rechnerunterstützte Verfahren, VDI-Verlag: Düsseldorf, 2012, ISBN 978-3-18-343920-1
• Nestler, A.; Lee, S.W.; Erler, M.:
  Geometrische Modelle zur realitätsnahen Simulation beim Mehrachsfräsen.
  Vortrag zum Fachkolloquium "Intelligente Fertigungsprozesse" am 24.09.2010, Dresden; Selbstverlag TU Dresden, ISBN 3-86005-464-3
• Lee, S.W.; Nestler, A.:
  Tool load balancing at simultaneous five-axis ballend milling via NC simulation kernal.
  Proceedings of 1th CIRP Conference on Virtual Machining Process Technology (VMPT), Montreal, Canada, 28 Mai - 1 June 2012
• Lee, S.W.; Nestler, A.:
  Simulation-aided of Thread Milling Cutter.
  Proceedings of 5th CIRP Conference on High Performance Cutting (HPC), Zürich, Switzerland, 04-07 June 2012, Elsevier Procedia CIRP Vol.1 (2012) pp.120 - 125
• Lee, S.W.; Nestler, A.:
  Modul zur Auslegung der Trajektoriegeschwindigkeit für die simultane 5-Achs-Fräsbearbeitung.
  Schlussbericht AiF, TU Dresden, 19.09.2011

Ansprechpartner

Das Projekt 15096 BR ("Strategie zur flexiblen Fortführung der Bearbeitung nach intraoperationeller Unterbrechung des NC-Fräsens, basierend auf STEP-NC-Informationen") wird im Programm zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) über die AiF gefördert.

Beschreibung

Ziel der Forschungsarbeit ist es, ein System zu schaffen, mit dem die Bearbeitung nach Werkzeugversagen fortgesetzt werden kann. Dabei ist die neue genormte NC-Programmiersprache STEP-NC zu berücksichtigen. Basis sind ein intelligenter Steuerungskern und STEP-NC, welche die fertigungsrelevanten Informationen in die Steuerung  hinzubringen ist, so dass die Maschine auf die Fertigungsrandbedingungen wie verfügbare Werkzeuge flexibel reagieren kann.

Informationsblatt

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Forschungsergebnisberichte

• Lee, S.W.:
  Entwicklung einer Strategie zur Bearbeitungsfolge nach Werkzeugbruch auf Basis des intelligenten CNC-Steuerungskerns 
• Lee, S.W.:
  Beitrag zur Generierung der Hüllvolumina für die NC-Fertigung mittels Gaußabbildung
• Lee, S.W.:
  Strategie zur Fortführung der Bearbeitung nach intraoperationeller Unterbrechung des NC-Fräsens 
• Lee, S.W.:
  Simultan 5-Achs-Frässimulation zur Verifikation der Werkzeugbahn 

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

• Lee, S. W.; Münzner, J.; Nestler, A.:
  FlexMill: Flexible machining system tacking abnormal process status using NC milling simulation.
  In: Gantar, C: 7th International Conference on Industrial Tools and Material Processing Technologies, ICT&IPT 2009, Ljubljana, Slovenia. October 4-7, 2009, Vol.7, pp. 237-244, Celje: TECOS, ISBN 978-961-6692-01-4
• Lee, S. W.:
  An Aproch to Swept Volume Generation for NC Machining using Gauss Map.
  In: 11th IEEE International Conference on Emerging Technology and Factory Automation ETFA2006,  Page 1137-1140, September 20th –22th 2006. Prague, Czech Republic, ISBN 1-4244-0681-1
• Lee, S. W.:
  A Novel Approach to 5 Axis Milling Simulation Exploiting GPU and Swept Volume via Gauss Map
  XVI. Wissenschaftliches Symposium TU Liberec – TU Dresden, Liberec, Czech Republic, 5. September 2007
• Lee, S. W.; Nestler, A.:
  5 Axis Milling Simulation using a Swept Volume via Gauss Map
  16th WSCG International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision, Plzen, Czech Republic, February 4-7, 2008
• Nestler, A.; Lee, S. W.:
  Strategie zur flexiblen Fortführung der Bearbeitung nach intraoperationeller Unterbrechung des NC-Fräsens, basierend auf STEP-NC-Informationen.
  VDI Verlag, Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 20 Rechnerunterstützte Verfahren, VDI-Verlag: Düsseldorf, 2010, ISBN 978-3-18-342220-3
• Lee, S. W.; Nestler, A.:
  Compete Swept Volume Generation and its Application at Cavity Machining in the Framework of Simulation Aided Manufacturing (SAM).
  In: Altantas, Y; Denkena, B.; Brecher, C.: Proceedings of the CIRP 2nd International Conference Process Machine Interactions - PMI 2010. Vancouver, British Columbia, Canada, June 7 - 9 2010. ISBN 978-0-9866331-0-2
• Lee, S. W.; Nestler, A.:
  Complete Swept Volume Generation ― Part I: Swept Volume of a Piecewise C1-Continuous Cutter at Five-Axis Milling via Gauss Map.
  16th WSCG International Conference in Central Europe on Computer Aided Design, Vol. 43 (2011) pp.427-441, Elsevier
• Lee, S. W.; Nestler, A.:
  Complete Swept Volume Generation ― Part II: NC Simulation of Self-penetration via Comprehensive Analysis of Envelope Profiles.
  16th WSCG International Conference in Central Europe on Computer Aided Design, Vol. 43 (2011) pp.442-456, Elsevier
• Nestler, A.; Lee, S.W.:
  Strategie zur flexiblen Fortführung der Bearbeitung nach intraoperationeller Unterbrechung des NC-Fräsens, basierend auf STEP-NC-Informationen.
  AiF-Abschlußbericht, TU Dresden, 29.06.2009

Ansprechpartner

Projekt, gefördert innerhalb des Multmedia-Fonds der TU Dresden

Beschreibung

CNC-gesteuerte Fräsmaschinen besitzen eine Reihe von steuer- und regelbaren Komponenten. Zu diesen gehören u.a. :

• die Antriebe der vorhandenen NC-Achsen,
• die Antriebe der Haupt- und Nebenspindel,
• die Versorgung mit Kühlschmierstoffen usw..

Die Studenten lernen diese zusammen mit der entsprechenden Grundlagen der NC-Programmierung im Rahmen der Lehrveranstaltungen „Produktionsautomatisierung“ und „Produktionstechnisches Praktikum“ kennen. Bei der bisher praktizierten Art und Weise der Vermittlung des Lehrinhaltes (Vorlesung, Übung, Praktikum) fällt es dem Studierenden schwer, sich selbständig den fachlichen Stoff zu erarbeiten Dies gilt besonders für die Fernstudenten, denen in einer geringen Anzahl von Konsultationen nur erste Ansätze vermittelt werden können. Die in den letzten Jahren entwickelten Softwaretechnologien unter der Bezeichnung Virtual Reality bieten in Verbindung mit der Leistungssteigerung der Hardware inklusive des Internets völlig neue Möglichkeiten, sich selbständig auch komplizierte Zusammenhänge zu erarbeiten. Dazu ist selbstverständlich eine entsprechende Aufarbeitung der entsprechenden Lehrinhalte erforderlich.

An der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden steht im Rahmen des Zentrums virtueller Maschinenbau (ZVM) dazu die Software EON Studio in Verbindung mit geeigneter Hardware zur Verfügung, die auch zur Erstellung der entsprechenden virtuellen Modelle genutzt wurde. Anschließend erfolgte die Einbindung in einen Kurs innerhalb der Plattform OPAL. Dies geschah unter Ergänzung von didaktischen Elementen.

Informationsblatt

Forschungsergebnisberichte

• Hoffmann, J.:
  Online-Simulation von steuer- und regelbaren Komponenten von Mehrachsfräsmaschinen

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

Ansprechpartner

Projekt, gefördert innerhalb des Multmedia-Fonds der TU Dresden

Beschreibung

Die Zielstellung dieses im Rahmen des Multimediafonds der TU Dresden geförderten Projektes bestand in der Erstellung einer Lösung zur Online-Nutzung multimedialer Zerspanprozessmodelle. Dazu waren die vorhandenen virtuellen Modelle entsprechend zu modifizieren sowie eine entsprechende Oberfläche für die Nutzung im Internet zu erstellen.

Die jetzt online-verfügbaren Zerspanprozessmodelle werden derzeit im Rahmen der Lehrveranstaltungen „Fertigungstechnik I – Zerspan- und Abtragtechnik (ZAT)“, „Fertigungstechnik II – ZAT“ sowie „Fertigungstechnisches Praktikum“ im Direkt- und Fernstudium eingesetzt. Diese Lehrveranstaltungen werden aktuell pro Studienjahr von insgesamt ca. 800 Studenten besucht. Zusätzlich zu den bisher nur in der Vorlesung genutzten Modellen können sie jetzt auch von den Studenten zur Nachbereitung der Vorlesungen sowie zur Vorbereitung der Übungen und Praktika genutzt werden. Sie stellen damit eine Ergänzung zu den bisher bereits verfügbaren Skripten und Lehrbriefen jedoch keinen Ersatz dafür dar.

Der erstellte Kurs beinhaltet virtuelle Modelle für folgende Zusammenhänge:

• Fertigungsverfahren Drehen
  • Vorgangsbetrachtung
  • Querschnittbetrachtung
  • Ebenenbetrachtung
  • Kräftebetrachtung
• Fertigungsverfahren Fräsen
  • Vorgangsbetrachtung
  • Querschnittbetrachtung
  • Ebenenbetrachtung
  • Kräftebetrachtung

Die einzelnen Untermodule innerhalb der Bereiche Drehen und Fräsen beinhalten jeweils folgende Grundstruktur:

• Visualisierung
  Mit gängigen Voreinstellungen wird zu nächst der Sachverhalt an Hand des virtuellen Modells vorgestellt.
• Interaktion
  • Handling des virtuellen Modells
    Mit Hilfe entsprechender Funktionen kann der Nutzer die Darstellung modifizieren. Dazu besteht die Möglichkeit des Modell zu bewegen und zu skalieren, verschiedene Größen (z. B. Kraft- und Geschwindigkeitsvektoren) können selektiv dargestellt werden.
  • Visualisierung von Einflussparametern
    Bei einer Reihe von Einflussparametern existieren mathematische Zusammenhänge mit den dargestellten Prozessgrößen. Um dies besser zu verdeutlichen sind in die virtuellen Modelle entsprechende Formeln mit den erforderlichen Eingaben integriert. Die Modelle werden entsprechend den getätigten Eingaben online aktualisiert.
• Kontrolle des Lernergebnisses
  Mit Hilfe von drei bis vier Kontrollfragen kann der Lernende seinen Kenntnisstand überprüfen. Dazu werden die entsprechenden Werkzeuge der OPAL-Plattform verwendet.

Link zum OPAL-Kurs

Informationsblatt

Forschungsergebnisberichte

• Hoffmann, J.:
  Multimediales Modell des Zerspanprozesses

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

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Projekt, gefördert innerhalb des Multmedia-Fonds der TU Dresden

Beschreibung

Zielstellung des beantragten Projektes ist der Aufbau eines Kurses innerhalb des OPAL-Systems zur Online-Simulation von Planungsvorgängen für die Fertigung auf spanenden Bearbeitungsmaschinen. Für zu planende Bearbeitung auf diesen Maschinen sind Werkzeuge auszuwählen und den zu bearbeitenden Werkstückbereichen zuzuordnen. Dieser Inhalt ist derzeit Bestandteil der Lehrveranstaltung "Fertigungsplanung II / Teilefertigung". Auf der Basis von CAD-Datensätzen als Ausgangspunkt für eine zu planende Fertigungsaufgabe sind Auswahl-, Zuordnungs- und Rangfolgeprobleme zu lösen. Relevant bei der Zuordnung ist die geometrische und technologische Kombinierbarkeit der Systemelemente (z.B. Werkzeug) mit dem Werkstück, die anhand einer 3D-Visualisierung anschaulich interaktiv durchgeführt werden soll. Die gewählten Werkzeuge werden daraufhin in die virtuelle Bearbeitungsmaschine übernommen.

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Forschungsergebnisberichte

• Dipl.-Ing. Marius Eßers
  Online-Simulation von Planungsvorgängen für Mehrachsfräsmaschinen

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

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Projekt, gefördert innerhalb des Multmedia-Fonds der TU Dresden

Beschreibung

Die geometrischen Zusammenhänge sind bei den spanenden Verfahren dreidimensional im Raum zu betrachten. Zahlreiche Einflussgrößen sind werkzeugseitig und werkstoffseitig in Ihren Wechselwirkungen zu berücksichtigen. Durch die multimediale Animation des Zerspanprozesses auf der Basis von 3D-Modellen und Multimediatechniken wird eine neue Qualität in der Darstellung der Prozessparameter und der Wirkungen erreicht.

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Forschungsergebnisberichte

• Hoffmann, J.:
  Multimediales Modell des Zerspanprozesses

Eigene Literatur / Veröffentlichungen zum Projekt

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