Werkstückqualität Digitaler Zwilling simuliert Bauteilschwingungen beim Fräsen

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT) hat einen digitalen Zwilling entwickelt, mit dem sich Bauteilschwingungen beim Fräsen vorhersagen lassen.

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Fraunhofer IPT

Ziel der Software: Bislang notwendige Nachbearbeitungen am Werkstück auf ein Minimum zu reduzieren – ebenso wie den Verschleiß am Werkzeug. Entwickelt wurde der digitale Zwilling im Rahmen des Forschungsprojekts „Physix-CAM“ am Fraunhofer IPT in Aachen. Mit seiner Hilfe gelang es den Forschenden, die Spindeldrehzahl einer Fräsmaschine so an die Bauteilposition anzupassen, dass die Prozessschwingungen deutlich niedriger ausfielen. Die Folge: Eine erhöhte Oberflächenqualität des Werkstücks.

Die neue Anwendung basiert auf der sogenannten Multi-Dexel-Modellierung, einer Methode zur geometrischen Modellierung und physikalischen Simulation von Zwischengeometrien des Werkstücks (auch: In-Process-Workpieces oder IPW). Um nicht nur Oberflächen-, sondern auch komplette Volumenkörper darzustellen, ergänzte das Team die Modellierung um weitere Funktionalitäten und koppelten sie mit der CAM-Software.

Herausgekommen ist eine voll automatisierte CAX-Anwendung zur Ermittlung und Simulation der veränderlichen, dynamischen Werkstückeigenschaften. Zudem entwickelten die Forschenden auf Basis der Simulation ein Stabilitätsdiagramm, mit dem sich die vorteilhaftesten Bearbeitungsparameter identifizieren lassen – abhängig von Spindeldrehzahl und Werkzeugposition.

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