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Studien- u. Bachelorarbeiten

Studienarbeiten der Arbeitsgruppe Zerspanungstechnologie

Simulation der ultraschallunterstützten Bearbeitung hartspröder Werkstoffe

Die spanende Bearbeitung spröder Materialien mit geometrisch unbestimmter Schneide unterscheidet sich wesentlich von der Zerspanung zäher Werkstoffe. Insbesondere die Mechanismen der Spanentstehung sind komplexer und werden noch nicht vollständig verstanden. Aus diesem Grund sollen mit Hilfe der FEM Untersuchungen zur Spanbildung an einzelnen Schneidkörnern durchgeführt werden.

Die Arbeit gliedert sich in folgende Abschnitte:

  • Literaturrecherche zum Stand der Technik
  • Einarbeitung in die Simulationssoftware DEFORM
  • Erstellung eines Simulationsmodells
  • Durchführung und Auswertung der Simulation

Beginn der Arbeit: ab sofort

Betreuer: Dipl.-Ing. Konstantin Drewle

 

Werkzeugauslegung für ultraschallunterstützte Fertigungsverfahren

Der Einsatz von hybriden Fertigungsverfahren in der Zerspanungstechnik bringt einige Vorteile mit sich. Zu den positiven Erscheinungen zählen unter anderem Reduktion der Prozesskräfte und Erhöhung der Bearbeitungsqualität. Gleichzeitig erfordert die hybriden Prozesse eine Anpassung der eingesetzten Werkzeuge an die gestellte Aufgabe. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in Untersuchung und Optimierung von unterschiedlichen Werkzeuggeometrien mittels FEM-Simulation (z. B. Ansys-Workbench). Dazu müssen folgende Punkte abgearbeitet werden:

  • Literaturrecherche
  • Einarbeitung in die Software
  • Aufbau eines Simulationsmodells
  • Numerische Untersuchungen
  • Auswertung

Auch als Masterarbeit möglich.

Beginn: ab sofort

Betreuer: Dipl.-Ing. Konstantin Drewle

 

Untersuchung der Reibungskräfte beim orthogonalen und schrägen Zerspanen

Der Schwerpunkt der Arbeit ist experimentell. Am Anfang erfolgte eine Einarbeitung in die Ermittlung der Reibungskräfte sowie Messmethode von Zerspankräften und Spanstauchungskoeffizienten. Durchführung der Experimenten zur Beurteilung der Reibungskräfte bei unterschiedlichen Schnittparameter und Werkzeuggeometrie stellt den Kern der Arbeit dar. Letztendlich werden die Messungen der Zerspancharakteristiken ausgewertet.

Auch als Masterarbeit möglich.

Betreuer: Dr. Sc. techn. Michael Storchak

 

Untersuchung der Zerspancharakteristiken beim Fräsen von Vergütungsstählen

Der Schwerpunkt der Arbeit ist experimentell. Am Anfang erfolgte eine Einarbeitung in die Ermittlung der Zerspancharakteristiken sowie Messmethode von Zerspankräften und Spanstauchungskoeffizienten. Durchführung der Experimenten bei der Bearbeitung des Stahls C45 und 42CrMo4 zur Beurteilung der Zerspancharakteristiken bei unterschiedlichen Schnittparameter stellt den Kern der Arbeit dar. Letztendlich werden die Messungen der Zerspancharakteristiken ausgewertet.

Auch als Masterarbeit möglich.

Betreuer: Dr. Sc. techn. Michael Storchak

 

Untersuchung der Zerspancharakteristiken beim Kurzlochbohren von Titanlegierung Ti-1023

Der Schwerpunkt der Arbeit ist experimentell. Am Anfang erfolgte eine Einarbeitung in die Ermittlung der Zerspancharakteristiken sowie Messmethode von Zerspankräften und Spanstauchungskoeffizienten. Durchführung der Experimenten bei der Bearbeitung der Titanlegierung zur Beurteilung der Zerspancharakteristiken bei unterschiedlichen Schnittparameter stellt den Kern der Arbeit dar. Letztendlich werden die Messungen der Zerspancharakteristiken ausgewertet.

Auch als Masterarbeit möglich.

Betreuer: Dr. Sc. techn. Michael Storchak

 

Simulation der Passivkräfte beim orthogonalen Zerspanen

Der Schwerpunkt der Arbeit ist theoretisch. Nach einer umfassenden Literaturrecherche erfolgte die Einarbeitung in die Modellerstellung in der DEFORM Umgebung. Der Kern der Arbeit stellt eine Untersuchung der Parameterwirkung auf die Passivkräfte dar. Am Ende der Arbeit werden die gewonnenen Ergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen vergliechen.

Auch als Masterarbeit möglich.

Betreuer: Dr. Sc. techn. Michael Storchak

 

Simulation der Zerspancharakteristiken beim orthogonalen und schrägen Zerspanen

Der Schwerpunkt der Arbeit ist theoretisch. Nach einer umfassenden Literaturrecherche erfolgte die Einarbeitung in die Modellerstellung in der DEFORM Umgebung. Der Kern der Arbeit stellt eine Untersuchung der Parameterwirkung auf die Zerspancharakteristiken bei der 3D-Modellierung dar. Am Ende der Arbeit werden die gewonnenen Ergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen vergliechen.

Auch als Masterarbeit möglich.

Betreuer: Dr. Sc. techn. Michael Storchak

 

Simulation der thermischen Flüsse im Bauteil und Werkzeug beim Kurzlochbohren

Der Schwerpunkt der Arbeit ist theoretisch. Nach einer umfassenden Literaturrecherche erfolgte die Einarbeitung in die Modellerstellung in der DEFORM Umgebung. Der Kern der Arbeit stellt eine Untersuchung der Wirkung von Modellparametern auf die Zerspantemperaturen und anderen Zerspancharakteristiken wie Zerspankräfte und Spanstauchungskoeffizient dar. Am Ende der Arbeit werden die gewonnenen Ergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen vergliechen.

Auch als Masterarbeit möglich.

Betreuer: Dr. Sc. techn. Michael Storchak

 

Simulation der Kontaktcharakteristiken und Scherwinkel beim orthogonalen Zerspanen

Der Schwerpunkt der Arbeit ist theoretisch. Nach einer umfassenden Literaturrecherche erfolgte die Einarbeitung in die Modellerstellung in der DEFORM Umgebung. Der Kern der Arbeit stellt eine Untersuchung der Wirkung von Modellparametern auf die Kontaktcharakteristiken wie Kontaktlänge und Scherwinkel dar. Parallel werden die Charakteristiken mithilfe eines analytischen Zerspanmodells berechnet. Am Ende der Arbeit werden die gewonnenen Ergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen vergliechen.

Auch als Masterarbeit möglich.

Betreuer: Dr. Sc. techn. Michael Storchak

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Studienarbeiten der Arbeitsgruppe Werkzeugmaschinenkonstruktion

3D-Drucken aus der Cloud

Das Land Baden-Württemberg fördert in einem Verbundforschungsprojekt das Institut für Werkzeugmaschinen (IfW) der Universität Stuttgart gemeinsam mit dem KIT in der Entwicklung einer 3D Druck-Cloud. Das IfW hat hierbei als erstes Thema hierfür das Entwickeln eines ansprechenden Web-Designs übernommen. Das Pflichtenheft, gewünschte Inhalte, ein Ablaufplan und die grobe Grundstruktur des Internetauftritts sind bereits festgelegt worden. Die nächsten Aufgaben bestehen im Bereich des Webdesigns und in der weiteren Gestaltung des Internetauftritts. Es soll eine visuell ansprechende, funktionale und strukturell durchdachte Gestaltung der Websites für das Internet entwickelt werden.

Angesprochen werden Studenten mit Fähigkeiten zu Design, Kunst, Kreativität und Mediendesign. Von Vorteil wäre es, wenn bereits Erfahrungen in der Gestaltung von Internetauftritten bestehen oder bereits eine (ggf. auch eigene) Homepage gestaltet wurde. Neben den klassischen Ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen sollen sich auch Studenten oder Studentinnen von anderen Fakultäten und Hochschulen (Hochschule der Medien) wie Digital Design, Medieninformatik, Online-Medien-Management, Computer Science and Media, Mediendesign oder auch anderen Studienrichtungen sich angesprochen fühlen.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier

 

Aufbau und Experimente mit alternativen Spanntechniken

Produkte werden immer individueller und Stückzahlen sinken bis zur Losgröße 1. Um auch komplexe Bauteile für die Bearbeitung sicher spannen zu können, sind Vorrichtungen in Modulbauweise zu entwickeln, die neben den traditionellen Spanntechniken mit Mechanik oder hydraulisch betätigten Spannelementen auch Module mit Gefrier-, Vakuum- oder Magnetspannelementen enthalten. Anhand eines ausgewählten Bauteils soll die grundlegende Eignung eines alternativen oder hybriden Spannverfahrens mit Hilfe eines Versuchsaufbaus überprüft werden.

Für die studentischen Arbeiten sind unterschiedliche Interessen von Vorteil. Student(inn)en mit Interesse am Tüfteln, Experimentieren und Entdecken von neuen Ansätzen sind ebenso gefragt, wie konstruktiv orientieret Student(inn)en.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier

 

Werkzeug 4.0 / Industrie 4.0

Für einen Industriepartner wurde ein „fühlendes“ Werkzeug entwickelt. Der Prototyp des Werkzeugs ist bereits aufgebaut. Mit dem Prototyp sind nun Experimente durchzuführen, um das Werkzeug zu testen, weiter zu entwickeln und „intelligent“ zu machen.

Wer an einem brandaktuellen Thema mitarbeiten und Teil der 4. industriellen Revolution werden möchte, ist mit dieser Aufgabenstellung am Puls der Zeit.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier

 

FEM Berechnung von Kräften und Temperaturen an einem Zerspanwerkzeug

Für das neu entwickelte Werkzeug 4.0 sind FEM Berechnungen durchzuführen. Das CAD Modell ist bereits vorhanden. Um Untersuchungen mit dem Werkzeug abzugleichen und die physikalischen Vorgänge besser beurteilen zu können, ist ein Simulationsmodell mit FEM ANSYS (Workbench) zu entwickeln und Berechnungen hiermit sind durchzuführen.

Im Rahmen der Masterarbeit sind messtechnische Zerspanungs-Untersuchungen mit dem Werkzeug durchzuführen und das Simulationsmodell ist abzugleichen und ggf. zu optimieren.

Betreuer: Dipl.-Ing. Walther Maier

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Studienarbeiten der Arbeitsgruppe Werkzeugmaschinenuntersuchung

Programmierung einer Steuersoftware zur Scanning-Laservibrometrie

Die Laser-Scanning-Vibrometrie ist ein schnelles, bildgebendes Verfahren zur berührungslosen Messung von Schwingungen. Um ein am IfW vorhandenes Scanning-System flexibel bei verschiedenen Applikationen einsetzen zu können, soll für die Scanning-Einheit ein universelles Ansteuerprogramm entwickelt werden. Kenntnisse in der Programmiersprache C/C++/Visual C++ und in Matlab sind Vorraussetzung für das Vorhaben. 

Auch als Masterarbeit möglich. 

Betreuer: Dipl.-Ing. Steffen Braun

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Studienarbeiten der Arbeitsgruppe Holz- und Verbundwerkstoffbearbeitung

Simulation der Zerspanung von Holz und experimentelle Überprüfung

Neu Simulationswerkzeuge zur Zerspanung sollen auf den anisotropen Werkstoff Holz (Massivholz/Holzwerkstoffe) angewendet werden. In ersten Untersuchungen soll ein Modell zum orthogonalen Schnitt aufgebaut werden. Die gewonnenen Daten der Simulation sollen mit Messwerten aus experimentellen Untersuchungen abgeglichen werden. Die Modellierung des Zerspanvorgangs mit Material- und Zerspanmodell steht Vordergrund der Arbeit. 

Auch als Masterarbeit möglich. 

Betreuer: Dr. Sc. M. Storchak

 

Untersuchung neuartiger Schneidwerkstoffe für die CFK-Bearbeitung

Die derzeit in der Luftfahrt- und Automobilbranche verwendeten kohlefaserstoffverstärkten Kunstoffen bestehen aus einem Verbund von Matrix und Kohlenstofffasern. Während die Fasern die Aufgabe haben die mechanischen Lasten am Verbund zu übernehmen sorgt die Matrix dafür, dass die Faser in der gewünschten geometrischen Anordnung bleibt. Ebenso unterschiedlich wie der Aufbau ist das Verhalten beim Zerspanen der beiden Werkstoffe, während auf einer Seite die Faser sehr abrasiv und zugfest sind, ist die Matrix im Vergleich dazu weich und besitzt einen deutlich niedrigen Schmelzpunkt.

Ziel der Studien-/Bachelorarbeit ist die grundlagenbasierte Untersuchung, Charakterisierung und messtechnische Erfassung und Bewertung des Verschleißverhaltens von neuartigen Schneidwerkstoffen beim Zerspanen von CFK mittels Kreissägen.

Auch als Masterarbeit möglich. 

Betreuer: M. Sc. Martin Kimmelmann

 

Untersuchung der dynamischen Eigenschaften von Spannsystemen

Neben der geometrischen Gestalt hängt das dynamische Werkzeugverhalten auch von den Kontaktverhältnissen an Fügestellen an Werkzeugen ab. Hierbei liegen, je nach verwendetem Spannsystem unterschiedliche Kontaktverhältnisse vor.

In Experimenten sollen das dynamische Schwingungsverhalten für verschiedene Spannfutter und Werkzeuge untersucht werden. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend in ein Simulationsmodell integriert werden.

Betreuer: M. Sc. Martin Kimmelmann

  

Einfluss von Herstelltoleranzen auf den Unwuchtzustand von Werkzeugen

Durch Toleranzen in der Herstellung und den Einspannprozess treten Abweichungen der Schaftachse von der Rotationsachse am Werkzeug auf.

Mittels simulativer Parameterstudien sollen diese Abweichungen für verschiedene Werkzeuge abgebildet und deren Einfluss auf das Rotorverhalten der Werkzeuge untersucht werden.

Betreuer: M. Sc. Martin Kimmelmann

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