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Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
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PublicationKosteneinsparung in der Schweißtechnik( 2023-10-26)Die schweißtechnische Entwicklung und Fertigung neuer Bauteile erfordert viele aufwendigeSchweißversuche und Fachwissen. Die Parameter auf Anhieb zu finden, gleicht der Suche nachder Stecknadel im Heuhaufen. Trotz aller Bemühungen muss oft noch nachbearbeitet werden,um maßhaltige Bauteile zu gewährleisten. Mithilfe von Simulationen kann diesesexperimentelle und teure Trial and Error stark reduziert werden.
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PublicationCooling Capacity of Oil-in-Water Emulsion under wet Machining Conditions( 2023)
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PublicationInfraschallunterstütztes DornhonenDer Einsatz von Schwingungen bei Fertigungsverfahren ist seit Jahrzehnten ein allgegenwärtiges Thema in der Forschung. Die Vorteile lassen sich insbesondere an verringerten Bearbeitungskräften und damit an der Steigerung der Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung erkennen. Die Komplexität des zielgerichteten Einsatzes, wie die Notwendigkeit zusätzlicher Aktuatoren und die konstruktive und schwingungstechnische Auslegung der Komponenten und Prozessbedingungen, verhindert jedoch den industriellen Einsatz. Innerhalb dieser Arbeit werden Dornhonprozesse untersucht, bei denen zusätzliche Schwingungen mit Hilfe der integrierten Antriebe eines Bearbeitungszentrums realisiert werden. Dafür werden realisierbare Schwingungsparameter und resultierende Veränderungen der Prozessparameter analysiert. Zur Identifikation von Prozessveränderungen dienen ein geometrisch kinematisches Durchdringungsmodell sowie Einkornritzversuche. An Werkstücken aus Gusseisen mit Lamellengraphit werden die Auswirkungen von erzwungenen Schwingungen beim Dornhonen technologisch untersucht. Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis sowie zur Auslegung und Nutzung der infraschallunterstützten Dornhonbearbeitung.
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PublicationSpanbildungsmodellierung unter Berücksichtigung von in situ Dehnungsmessungen bei der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide(Fraunhofer Verlag, 2022)Henze, SteffenIn dieser Arbeit werden neuartige Erkenntnisse über die Vorgänge in der Spanbildungszone während der Spanbildung beschrieben. Durch die Verwendung von hochenergetischer Röntgenstrahlung wird der sich einstellende Spannungszustand in der Spanbildungszone experimentell bestimmt. Diese Erkenntnisse dienen zur Aufstellung eines Spanbildungsmodells und der Entwicklung einer numerischen Zerspanungssimulation.
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PublicationModellieren von Widerstandspunktschweissungen in FE( 2022)In der Veröffentlichung wird anwendungsbezogen die Simulation von Widerstandpunktschweißungen in FEA-Programmen erklärt. Hierbei wird insbesondere der Nutzen für den praxisorientieren Schweißingenieur/Produktionsplaner erläutert und wie dieser die Schweißstruktursimulation nutzen kann, um Schweißverzug vorherzusagen und diesen zu minimieren.
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PublicationThe Influence of Electrode Indentation Rate on LME Formation during RSW( 2022)
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PublicationFully coupled wet cylindrical turning simulation using the Finite-Pointset-Method( 2021)
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PublicationData for a simulation of metal cutting with cutting fluid using the Finite-Pointset-Method( 2021)
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PublicationSchritte zur Qualifizierung der Schweißstruktursimulation für die additive Fertigung am Beispiel Laser-Pulver-Auftragsschweißen( 2017)Ziel bei der Anwendung von Schweißstruktursimulation in der additiven Fertigung ist die Anzahl an trial-and-error Versuchen für die Einhaltung von Maßhaltigkeit und gewünschten Bauteilqualitäten zu reduzieren. Am Fraunhofer IPK wird in einem mehrjährigen Forschungsprojekt die Vorhersagequalität der Simulation im Hinblick auf Verzug und Eigenspannungen validiert und die Rechenzeit reduziert werden. Das Laser-Pulver-Auftragsschweißen bietet hierfür - durch die im Vergleich zu pulverbettbasierten Verfahren größeren Auftragsraten - die Möglichkeit, schon heute volltransiente thermomechanische Simulationen für kleine Bauteile durchzuführen. Da das Bauteil nicht von Pulver umschlossen ist, kann im Prozess die Wärmeverteilung und der Bauteilverzug gemessen werden. In diesem Vortrag wird der Arbeitsablauf zur Validierung einer Schweißstruktursimulation am Aufbau einer Wand aus 20 aufeinanderliegenden Spuren aus Inconel 718 demonstriert. Die phänomenologische Wärmequelle in der Simulation wird anhand von Thermoelementmessungen kalibriert und der mechanische Verzug der Basisplatte wird mit in-situ Messwerten abgeglichen. Anschließend wird die Vorhersagequalität und die Rechenzeit des Modells bewertet.
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PublicationKinematisch modulierte Schleifprozesse zur Strukturierung von tribologisch beanspruchten Funktionsoberflächen(Fraunhofer Verlag, 2017)Bäcker, ClemensEine gezielte Strukturierung von tribologisch beanspruchten Oberflächen kann zu einer Verbesserung der Kontaktbedingungen und somit zu einer Steigerung ihrer Lebensdauer führen. Komplexe Funktionsflächen wie die Zahnflanke werden nach der Wärmebehandlung mittels Schleifprozessen nachbearbeitet und im Anschluss häufig einer Endbearbeitung unterzogen, um den Verschleiß der Zahnräder im Einsatz zu reduzieren. Als zentrale Fragestellung dieser Arbeit wurde untersucht, in welcher Weise sich durch Schleifverfahren die Oberflächenstruktur von unterschiedlichen Funktionsflächen beeinflussen lässt. In simulationsbasierten und experimentellen Untersuchungen konnte ein umfangreiches Wissen über die Zusammenhänge zwischen dem Konditionierprozess, der Stellgrößen des kinematisch modulierten Schleifprozesses und den Arbeitsergebnissen sowie dem Einsatzverhalten der strukturierten Oberflächen erarbeitet werden. Die Analyse der durchgeführten Versuche dokumentiert eindrucksvoll, wie sich sowohl die Oberflächenkennwerte als auch die -struktur unter Einsatz geeigneter Stellgrößen der kinematischen Modulation verbessern lassen, die in vorteilhaften Kontaktbedingungen beim Einsatz resultieren können.
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