Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPTForschungsprojekt »CAMWear«
Zur Digitalisierung der Produktion wird die Fräsbearbeitung immer häufiger durch Software-Systeme ergänzt, die den Entwurfsprozess erleichtern. Ziel dabei ist es, die Produktqualität zu verbessern und die Herstellungskosten deutlich zu reduzieren. Doch obwohl Simulationssoftware zur technologischen Verbesserung des Fräsprozesses beitragen kann, wird dieses Potenzial bisher noch nicht vollständig genutzt und die Fräsbearbeitung nicht unter optimalen Prozessbedingungen durchgeführt. Die Folgen sind hohe Werkzeugkosten und eine Produktqualität, die weit hinter den tatsächlichen Möglichkeiten zurückbleibt.
Simulation und »Grey-Box-Modell«
Das Fraunhofer IPT besitzt ein hauseigenes Simulationswerkzeug, das den Materialabtrag durch das Fräswerkzeug am Werkstück berechnet. Durch die Simulation lassen bereits vor der Fertigung wichtige Einflussgrößen, beispielsweise die Eingriffslängen, Schnittgeschwindigkeiten und Spanungsdicken, ermitteln, die den Fräsprozess charakterisieren. Auf Basis der Simulationsergebnisse und experimenteller Verschleißuntersuchungen bildet die Software ein sogenanntes »Grey-Box-Modell«, das aus einem analytischen Verschleißmodell und einem künstlichen neuronalen Netz (KNN) besteht. Anhand dieses Modells lässt sich die Abnutzung des Werkzeugs quantitativ bestimmen. Wird nun die Fräsbearbeitung ausgelegt, kann der Werkzeugverschleiß bereits vorab auf Basis der Simulationsergebnisse und einiger Werkstoffparameter sehr genau prognostiziert werden. »CAMWear« verbessert auf diese Weise die Fräsbearbeitung, da der richtige Zeitpunkt für einen Werkzeugwechsel frühzeitig vorhergesagt werden kann – sogar bereits während der Prozessplanung.
Die Vorteile von »CAMWear« im Überblick
- Höhere Prozesssicherheit durch Berücksichtigung des Verschleißzustandes beim Werkzeug
- Bessere Oberflächenqualität des Werkstücks, da Absatzmarken durch ungünstige Werkzeugwechselpositionen vermieden werden können,
- Geringere Werkzeugkosten durch eine längere Nutzung der eingesetzten Werkzeuge
- Mehr Planungssicherheit beim Einsatz der Werkzeuge
- Wirtschaftlichere Fräsprozese
- Geringere Anzahl mikroskopischer Verschleißmessungen zur Kontrolle der Werkzeuge
- Niedrigere Kosten für die Nachbearbeitung aufgrund höherer Oberflächengüten.
Projektpartner
- FVP, Forschungsvereinigung Programmiersprachen für Fertigungseinrichtungen e.V.
- Mitglieder des projektbegleitenden Ausschusses aus Industrieunternehmen
Projektförderer
Das Projekt wird durch Mittel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen der Förderinitiative AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen »Otto von Guericke« e.V. durchgeführt.