„Prozess-Maschine-Wechselwirkungen“: DFG-Schwerpunktprogramm abgeschlossen

Wenn ein Werkstück auf einer Werkzeugmaschine gefräst wird, beeinflussen sich Maschinendynamik und Bearbeitungsprozess gegenseitig – nicht unbedingt zur Freude der Ingenieure, die die Maschine ausgelegt haben und insbesondere nicht zur Freude jener, die die Fräswege des speziellen Bauteils programmiert haben: Wechselwirkungen können auf unvorhersehbare Weise das Bearbeitungsergebnis verändern. Unerwünschte Maschinenschwingungen führen beispielsweise zu „Macken“ auf der Werkstückoberfläche oder beschädigen die teure Maschine. Das Problem betrifft letztlich alle Arbeitsprozesse auf Maschinen, egal ob es sich um’s Fräsen, Schleifen oder Umformen handelt.

2005 hatte die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), unter anderem auf Initiative des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover, das Schwerpunktprogramm „Prognose und Beeinflussung der Wechselwirkungen von Strukturen und Prozessen“ eingerichtet, das seitdem vom IFW koordiniert wurde.

In 20 meist kooperativen Forschungsprojekten waren deutschlandweit 30 renommierte Institute aus der Produktionstechnik, der Mechanik, den Werkstoffwissenschaften und der Mathematik – darunter neben dem IFW auch das Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen und das Institut für Werkstoffkunde der Leibniz Universität – mit insgesamt 60 Wissenschaftlern vertreten. „Das Ziel dieses Schwerpunktprogramms war es“, so Professor Berend Denkena, Leiter des IFW und Sprecher des Programms, „Simulationsverfahren zu entwickeln, mit deren Hilfe die Wechselwirkungen bei unterschiedlichsten Fertigungsverfahren berechenbar und damit handhabbar werden, bevor sie im realen Prozess zu Abweichungen führen“.

Die Zusammenarbeit der unterschiedlichen Disziplinen erwies sich dabei als äußerst erfolgreich – „Experten für Maschinentechnologie und Prozessparameter, für Statik und Dynamik der Systeme und für sehr abstrakte mathematische Lösungswege haben dazu beigetragen.“ Die DFG förderte das Schwerpunktprogramm über die gesamte Laufzeit mit insgesamt 10,4 Millionen Euro.

Die neuen Verfahren erlauben einen völlig neuen Umgang mit Prozess-Maschine-Wechselwirkungen; die Interaktionen können künftig verlässlich vorhergesagt, beeinflusst und in die Prozessplanung einbezogen werden. Dennoch sehen die Wissenschaftler die Ergebnisse noch längst nicht am Markt: Es wird einige Zeit dauern, bis aus den sehr grundlagenorientierten Ergebnissen Anwendungen entstehen – beispielsweise als in die Maschinen integrierte Module. Das IFW wird die wichtigsten Ergebnisse entsprechend aufbereiten und Industrievertretern in einem Seminar anwendungsnah vermitteln.

Zurzeit stellen die Projektbeteiligten das Abschlussbuch „Process Machine Interactions“ zusammen, das Anfang 2012 im Springer-Verlag erscheinen wird. Die dritte „International Conference on Process Machine Interaction“, die aus dem Programm hervorgegangen ist, findet im Oktober 2012 in Nagoya, Japan, statt.

Weitere Informationen zum Schwerpunktprogramm:
http://prowesp.ifw.uni-hannover.de.
Hinweis an die Redaktion:
Für weitere Informationen steht Ihnen Dipl.-Ing. Manuel Deichmüller, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover, unter Telefon +49 511 762 5751 oder per E-Mail unter deichmueller@ifw.uni-hannover.de gern zur Verfügung.