Karriere am WZL

 

Masterarbeit oder Bachelorarbeit oder Projektarbeit

am Forschungsbereich Werkzeugmaschinen, Abteilung Maschinendatenanalyse & NC-Technik, Gruppe Digitale Prozesskette und Datenanalyse
 

FEM-Simulation zur Berechnung des Bauteilverzugs aufgrund von Spannkräften während der Bearbeitung

Kleine und mittlere Unternehmen werden im Rahmen der Digitalisierung von Produktionsstätten (Industrie 4.0) vor neue Herausforderungen gestellt. Immer kürzere Produktlebenszyklen und ein steigender Variantenreichtum aktueller Produkte führt zu hohen Anforderungen während der Fertigungsplanung. Bestehende Fertigungsprozesse müssen kurzfristig umgeplant und die Produktionsfaktoren Mensch und Maschine flexibel eingesetzt werden. Damit aufgrund des hohen Flexibilisierungsdruck die Kernziele „Beherrschung der Produktqualität“ nicht verfehlt werden, sind Lösungen gefordert, die den Fertigungsplaner innerhalb der CAD-CAM-NC Kette unterstützen.

Insbesondere Lösungen zur Vorhersage und prozessparallele Überprüfung von der Erreichung individueller Bauteil-Qualitätsmerkmalen führt zu einer Verbesserung der Prozessplanung und zu reduziertem Ausschuss aufgrund von sich verändernder Prozessbedingungen. Dazu wurde am WZL eine Simulationsumgebung entwickelt, die vor, während und nach dem Prozess den Materialabtrag und damit die Oberflächenqualität auf Basis realer Prozessparameter berechnet.

 
Ein nicht zu vernachlässigender, jedoch in der Prozessplanung häufig unbeachteter Faktor, bildet die Verformung des Bauteils aufgrund der notwendigen Spannkräfte zur Fixierung während der Bearbeitung auf der Werkzeugmaschine. Durch die Einspannung kommt es bereits vor dem Prozessbeginn zu einer initialen (elastischen) Verformung des Bauteils. Da während des Bearbeitungsprozess die Verformung häufig nicht berücksichtigt wird, entsteht ein Bauteil, dass den geometrischen Vorgaben solange entspricht, wie es auf der Werkzeugmaschine eingespannt bleibt. Sobald das Bauteil von der Werkzeugmaschine gelöst wird, entspannt sich dieses und es kommt zu Formabweichungen auf der Oberfläche, so dass Toleranzvorgaben verletzt werden können.

Im Rahmen der Forschungsarbeit sollen die Auswirkungen der Spannkräfte auf die fertige Bauteilqualität untersucht und durch ein geeignetes FE-Modell berechnet werden. Ziel ist eine simulative Abbildung der Verformung aufgrund von initial eingebrachten Spannkräften und die Validierung des Simulationsmodells.

Wir bieten:
  • Praxisnahe Themenstellung mit hoher wirtschaftlicher Relevanz
  • Umfangreiche Einarbeitung und Betreuung
  • Sehr gutes Arbeitsklima
  • Schnelle Bearbeitung

 
Voraussetzungen:
  • Logisches und zielgerichtetes Denken
  • Eigenverantwortliche und selbstständige Arbeitsweise
  • Hohe Motivation
  • Technisches Studium
Zeitaufwand: 0,00 Arbeitsstunden

Ansprechpartner(in):
Simon Knape, M.Sc.
 
Manfred-Weck-Haus 203
Tel.: +49 241 80-27733
Fax: +49 241 80-22293
Mail: S.Knape@wzl.rwth-aachen.de