Forschungsprojekt »AdaptCAD«

AdaptCAD – Anpassung von 3D-CAD-Modellen durch Maschinen- und Prozessdaten

Projektlaufzeit: 1.6.2017 bis 31.5.2020

Industrielle Werkstücke bestehen oft nicht mehr aus einfachen Geometrien wie Zylinder- oder Kegelflächen, sondern aus dreidimensionalen Oberflächen, die sich mit konventionellen Fertigungsverfahren wie dem Fräsen nur in simultan fünfachsigen Prozessen fertigen lassen. Gleichzeitig wächst am Markt der Wunsch nach kundenindividuellen Produkten für die Bauteile oft in sehr kleinen Stückzahlen gefertigt werden. Für das hochkomplexe Design von Bauteilen werden heute computerbasiert 3D-CAD-Modelle erstellt. Der Fertigungsplaner kann anschließend die geplante Fertigung durch modellgestützte Maschinensimulationen vorab prüfen.

Allerdings sind selbst bei einer präzisen Planung das 3D-CAD-Modell und das reale Werkstück meist nicht deckungsgleich. Die Ungenauigkeiten des Modells ziehen sich durch die folgenden Produktionsprozesse und in der Simulation werden nicht alle realen Effekte berücksichtigt. Dadurch können Fehler während der Fertigung entstehen und die geforderte Bauteilqualität und Abmessungen nicht erreicht werden. Meist sind mehrere Durchläufe von Planung, Simulation und Fertigung nötig, um das gewünschte Fertigungsergebnis zu erzielen. So entstehen nicht nur hohe Durchlaufzeiten, sondern auch ein hoher Ausschuss.

 

Unsere Lösung

Ziel des Projekts »AdaptCAD« ist es, die Abweichung zwischen dem 3D-CAD-Modell und dem realen Bauteil und gleichzeitig den Planungsaufwand zu minimieren. Dazu werden Maschinen- und Prozessdaten der Werkzeugmaschine während des Fertigungsprozesses aufgezeichnet, in einer Datenbank automatisch übertragen und strukturiert gespeichert. Die erhobenen Daten lassen sich anschließend für die Maschinensimulation nutzen, um die tatsächliche Geometrie des Werkstücks virtuell zu erzeugen. Dieser digitale Zwilling des Werkstücks steht dem Fertigungsplaner dann zur Planung weiterer Fertigungsschritte zur Verfügung. Gleichzeitig lassen sich durch die Planung der Fertigungsprogramme auf einer exakten Datengrundlage Fertigungsfehler minimieren und somit Prozessketten sicherer planen und Ausschuss reduzieren. Dadurch können Kosten und Ressourcen gesenkt werden. Durch das adaptive Konzept und die genauen Daten gelingt es außerdem Bauteile bereits im ersten Versuch zu fertigen, was die Fertigung individualisierter Bauteile begünstigt.

Vorteile

  • Automatisierte Erstellung exakter CAD-Modelle und Maschinensimulationen
  • Datendurchgängigkeit in der gesamten Prozesskette (Datenakquisition, Maschinensimulation, Geometrieadaption und Prozessplanung)
  • Nutzung offener Kommunikationsstandards wie OPC-UA
  • Überführung der Simulationsmodelle in parametrisierte Flächen durch Adaptionsalgorithmen
  • Reduzierung von Planungsaufwand, Ausschuss und Maschinenzeiten

 

Projektpartner

  • CP autosport GmbH, Büren
  • Exapt Systemtechnik GmbH, Aachen
  • ModuleWorks GmbH, Aachen

 

Projektförderer

Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)

 

Projektträger

Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH