Problemstellung

Eine Produktion am Hochlohnstandort Deutschland – in gleichem Maße wie im Saarland – ist nur dann im internationalen Vergleich wettbewerbsfähig, wenn innovative Produkte unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten so hergestellt werden, dass nicht wertschöpfende Kosten in erheblichem Umfang eingespart werden oder sogar ganz vermieden werden. Da dies nicht durchgängig der Fall ist, führt beispielsweise die Herstellung von hochbeanspruchten Präzisionsteilen zu hohen Zusatzkosten.

Ziele

Ziel des Projektes soll sein, mit Signalen, die in ausreichender Stärke vorhanden sind, eine eindeutige Rückkopplung zum Bearbeitungsergebnis herzustellen, indem die Signale verarbeitet für eine Online-Regelung von Fertigungsprozessen verwendet werden. Optimale Bearbeitungsparameter können in einem engen Toleranzbereich angewendet werden, sodass Prozesse beherrscht, Produktionskosten gesenkt und die Wettbewerbsfähigkeit erhöht werden können.

Vorgehen

Das gepulste Elektrochemische Abtragen (englisch: Pulse Electrochemical Machining – PECM) und das funkenerosive Abtragen (englisch: Electrical Discharge Machining – EDM) ermöglichen es, Werkstücke mit engen geometrischen Form- und Lage-Toleranzen gezielt und in Serie zu fertigen. Die Untersuchung, Evaluierung und Erweiterung fertigungstechnischer Möglichkeiten an serientauglichen Anlagen stehen im Fokus der wissenschaftlichen Forschung. Hierbei werden neben der Betrachtung des jeweiligen Prozesses auch Werkzeuggestaltung, Parameterkonstellationen, Randbedingungen sowie die Datenrückführung zur Optimierung mit einbezogen.

Ausgangspunkt der Untersuchungen ist die messtechnische Erfassung von Maschinen- und Prozessdaten. Unter Nutzung der ermittelten Daten wird die Modellierung der Maschinen- und Prozessfunktionen mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) in computergestützten Modellen vorangetrieben.

Die im PECM Verfahren eng gekoppelten strömungsdynamischen, elektrischen und chemischen Prozesse stellen dabei eine große Herausforderung für Werkzeuggestaltung und Simulation dar. Eine Aufgabe des Projektes besteht darin, die entstandenen rechnergestützten Modelle in Versuchen zu validieren, in einem iterativen Prozess zu verbessern und für die Prozessoptimierung einzusetzen.

Im Bereich des EDM wird die erzeugte Oberfläche aufgrund des statistischen Prozessverhaltens maßgeblich durch die eingesetzte Elektrodengeometrie und die Bearbeitungsparameter beeinflusst. Eine Aufgabe des Projektes besteht darin, die zur Erzeugung bestimmter Oberflächen benötigte Elektrodengeometrie und Prozessparameter zu ermitteln und in Versuchen zu validieren.

Das Condition Monitoring mittels In-Prozess-Messungen von Prozess und Maschine sowie eine davon abgeleitete Prozessregelung und -optimierung bilden einen weiteren Fokus der Forschung.

Ansprechpartner: M.Sc. Ralf-Kilian Zäh

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