Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Prozesskette für Topologieoptimierung im Zerspanungsprozess

23.05.2016

Wenn ein Leichtbauteil entwickelt wird, passiert das zunächst am Computer. Der Konstrukteur bildet das Werkstück mit einem Finite-Elemente-Programm (FE) nach und lässt sich einen Designvorschlag ausgeben. Allerdings berücksichtigt die Software die speziellen Anforderungen des Fertigungsverfahrens nur bedingt. Insbesondere für Werkstücke, die durch Zerspanungsprozesse wie dem Fräsen hergestellt werden, gibt es keine standardisierten Lösungen. Das Fraunhofer IPA hat eine Prozesskette entwickelt, mit der die Konstruktion am PC schneller und effizienter erfolgt.

Die Methoden der virtuellen Produktentwicklung stellen für Konstrukteure wertvolle Hilfsmittel dar. Hier kommen rechnerische Strukturoptimierungsverfahren zum Einsatz, mit denen Produkteigenschaften schon bei der Konstruktion am PC erfasst und Schwachstellen beseitigt werden können. »Bauteile lassen sich so schon in der Konzeptphase anpassen und in Designvorschlägen visualisieren«, informiert Uwe Schleinkofer, Wissenschaftler am Fraunhofer IPA.


Simulationsprogramme zur Bauteilentwicklung berücksichtigen die Besonderheiten spanender sowie trennender Fertigungsverfahren wie dem Fräsen noch unzureichend. Das Fraunhofer IPA hat deshalb ein Standardverfahren entwickelt, mit dem Leichtbauteile effizienter entwickelt werden können.

Quelle: Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez

Keine Lösung für Zerspanungsprozesse in Designvorschlägen

Im Leichtbau, der auf Gewichtsreduktion abzielt, gehört die Topologieoptimierung zu den wichtigsten Instrumenten. »Die Methode richtet sich an die Geometrie des Werkstücks. Hier haben wir vielseitige Möglichkeiten, z. B. durch Aussparungen Gewicht einzusparen«, informiert Schleinkofer. Allerdings berücksichtigen heutige FE-Programme wie z. B. ANSYS und Altair die verschiedenen Fertigungsverfahr en nur bedingt. Für Gussbauteile oder additive Fertigungen seien zwar schon Lösungen vorhanden.

Das gelte aber nicht für Werkstücke, die durch Zerspanungs- oder Trennprozesse wie dem Fräsen, Wasser- oder Laserstrahlschneiden hergestellt werden, bemängelt Schleinkofer. »Der Konstrukteur muss den Designvorschlag von Hand aufwendig überarbeiten und auf das Fertigungsverfahren anpassen. Das kostet Zeit und Geld«, weiß der Experte.

Um hier schneller zu werden, hat das Fraunhofer IPA ein Standardverfahren entwickelt, mit dem Leichtbauteile durch bestehende Softwarelösungen effizienter entwickelt werden können. Die neue Prozesskette unterstützt das systematische Vorgehen und reduziert die Vielzahl an Einstellmöglichkeiten, welche die Tools dem Konstrukteur bzw. Simulanten zur Verfügung stellen. Die Defizite der gängigen Lösungen bieten Potenziale für die neuen, gezielt auf die Zerspan- bzw. Trennverfahren zugeschnittenen Restriktionen.

»Die Randbedingungen ermöglichen einen Designvor schlag, der z. B. mehrere Bearbeitungsrichtungen und die geeigneten Werkzeuge sowie deren Zugänglichkeit berücksichtigt«, weiß Schleinkofer. Die Merkmale stützen sich hierbei teilweise auf Gestaltungsrichtlinien oder Restriktionen, die schon in FE-Programmen implementiert sind. Weiterhin werden auch neue Ansätze verfolgt.

Partner zur Software-Implementierung gesucht

Im nächsten Schritt ist angedacht, die Vorschläge softwaretechnisch umzusetzen. Die IPA-Wissenschaftler suchen aktuell noch ein IT-Unternehmen, das die Fertigungsrestriktionen in eine FE-Lösung implementiert. Die neue Prozesskette lässt sich aber jetzt schon für die Bauteilentwicklung nutzen. »Mit Software-Tools und dem neuen Standardverfahren entwickeln und optimieren wir bereits heute die Bauteile unserer Partner und unterstützen diese bei der wirtschaftlichen Umsetzung«, erläutert Schleinkofer.

Ramona Hönl | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Smarte Rollstühle, vorausschauende Prothesen
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik