Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Selbstoptimierendes System zur aktiven Schwingungskompensation in Werkzeugmaschinen
    (Fraunhofer Verlag, 2021)
    Mewis, Jan
    Die Werkzeugmaschinenindustrie ist charakterisiert durch ständig steigende Anforderungen an Fertigungskosten und -qualität. Der dadurch zunehmenden Belastung der Werkzeugmaschinen muss durch geeignete Maßnahmen entgegengewirkt werden. Insbesondere das dynamische Verhalten hat einen hohen Anteil an der erreichbaren Produktivität und Fertigungsgenauigkeit. Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erfordert eine Verringerung der Massen. Gleichzeitig ist jedoch auch eine Erhöhung der Dämpfung und der Steifigkeit gefordert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Entwicklung eines aktiven, robusten, sowie sich selbst identifizierenden und optimierenden Systems zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen durchgeführt und evaluiert. Die Modelle und Grundlagen hierfür sind systematisch erarbeitet, nachvollziehbar dargestellt und zielgerichtet miteinander verknüpft worden. Die Dämpfungswirkung konnte anhand eines aktiven Mehrgrößensystems mit signifikanten Interaktionen nachgewiesen werden, das seriell in den Kraftfluss eines Maschinengestells integriert wurde. Zusammen mit den entwickelten Methoden sind die Modelle auf beliebige linearisierbare aktive Mehrgrößensysteme anwendbar.
  • Publication
    Niedrigdimensionale Modelle zur Simulation des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen unter Berücksichtigung der Pose
    (Fraunhofer Verlag, 2016)
    Wintering, Jens Hermann
    Zur Minimierung der Simulationszeit werden bei der Werkzeugmaschinenentwicklung Modellordnungsreduktionsverfahren eingesetzt. Typischerweise geben diese Ersatzmodelle das Übertragungsverhalten beziehungsweise die Systemeigenschaften einiger ausgewählter Eingangspunkte zu einigen ausgewählten Ausgangspunkten wieder. Zur Berücksichtigung der Schlittenposition im Simulationsmodell wird allerdings eine größere Anzahl an Ein- und Ausgangsknoten benötigt. Durch die Erhöhung der Ein- und Ausgänge des Systems erhöht sich wiederum die Dimension des reduzierten Ersatzsystems massiv. Um dies zu vermeiden, wurden in transienten Simulationen bisher keine veränderten Schlittenpositionen berücksichtigt, wie sie in der Regel bei Werkzeugmaschinen auftreten. Das Ziel der Arbeit ist ein Verfahren zur zeiteffizienten Simulation von Werkzeugmaschinen unter Berücksichtigung der elastischen Eigenschaften bei Änderung der Steifigkeits- und Massenverteilung mittels einer Kombination von Modellordnungsreduktionsverfahren.