Entwicklung, Anwendung und Bewertung von Simulationstechnologien für die aktive virtuelle Werkzeugmaschine

Laufzeit:	04/2007 – 03/2009
Finanzierung:	DFG
Bearbeiter:	Dipl.-Ing. Holger Rudolph

Zielstellung

Für die Analyse, Bewertung und Optimierung des Maschinenentwurfs in einem Simulationsmodell ist es erforderlich, die einzelnen, in sich zumeist linearelastischen, Baugruppen unter der Wirkung der Antriebe und des eigentlichen Fertigungsprozesses relativ zueinander bewegen zu können. Diese Relativbewegungen führen zu einer strukturellen Veränderung der gesamten Maschine. Im Forschungsprojekt sollen die Simulationstechnologien aus dem Vorgängerprojekt weiterentwickelt und angewandt werden, um veränderliche Maschinenstrukturen mit großen räumlichen Schwenkbewegungen einer Modellierung und numerischen Lösung zuzuführen. Hierzu sollen die Modellgrundlagen für die Simulation kontinuierlicher Bauteilbewegungen an elastischen, strukturvariablen Modellen erweitert und in einem ausgewählten Softwaresystem umgesetzt werden.

Lösungsweg

Für die gemäß der Zielstellung erforderliche räumliche Beweglichkeit von Werkzeugmaschinen-Baugruppen wird die Modell-Funktionalität für elastische Körper (abgebildet durch ein modal reduziertes Ersatzsystem) mit den aus der Starrkörpermechanik bekannten Berechnungsgrundlagen in einer Modellsynthese verknüpft. Um die Relativbewegungen zwischen den Baugruppen – wie sie insbesondere an Linearbführungen auftreten – simulieren zu können, wird die Interaktion zwischen den diskreten, jeweils korrespondierenden Strukturkoordinaten durch einen gleitenden Übergang modelliert. Bild 1 zeigt das simulationsmodell eines beispielhaften Gelenkmechanismus, wie es zur Verifikation des implementierten Modellgrundlagen verwendet wird.

Bild 1: Simulationsmodell des Gelenkmechanismus

Ergebnisse

Die abschließenden Arbeiten befassen sich mit der Modellierung einer Hexapod-Bewegungseinrichtung als mechatronisches Gesamtsystem und der Simulation der dynamischen Strukturantworten bei definierten Bahnfahrten unter MATLAB/Simulink.