Forschungsgruppe

Maschinenkonstruktion

Aktuelle Forschungsprojekte in der Abteilung Maschinenkonstruktion

Forschungsprojekte Maschinenkonstruktion

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3D-Druck  (c) IfW, W. Maier
3D-Druck komplexer Geometrien
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Universität Stuttgart bringen mit Unterstützung des Landes erstmals 3D-Print-Cloud an den Start

Geringe Kosten, verkürzte Produktionszeiten, flexible und kundenindividuelle Produktion – die additive Fertigung bietet Forschung und Industrie viele Potentiale. Zumal die Nachfrage nach individualisierten Produkten künftig weiter zunehmen wird. WGP-Forscher haben nun eine Cloud geschaffen, in dem alle Bestandteile einer kompletten Prozesskette der additiven Fertigung vorliegen. Unternehmen, die ein Bauteil additiv fertigen wollen, finden hier erstmals alle für die Produktion notwendigen Teilmodule, die sie sich individuell zusammenstellen können.

Im Vergleich zu bisherigen Technologien können additive Fertigungsverfahren sehr komplexe Bauteile mit kürzeren Vorlaufzeiten in geringen Stückzahlen deutlich wirtschaftlicher produzieren. Durch die zusätzlichen Design-Freiheitsgrade können weiterhin Bauteilstrukturen erzeugt werden, die bisher, wenn überhaupt, nur unter großem Zeit- und Kosteneinsatz fertigbar waren.

Im Projekt 3D Print-Cloud BW erstellen das wbk – Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und das Institut für Werkzeugmaschinen (IfW) der Universität Stuttgart eine offene Online-Plattform für die Gesamtprozesskette der additiven Fertigung.

Diese soll bis zum Jahr 2020 die vielen aktuellen und zukünftigen Spezialprozesse, die Hochschulen und Unternehmen in Baden-Württemberg entwickelt haben, bündeln, die Akteure vernetzen und deren Prozesse und Technologien als Dienstleistungen interessierten Kunden anbieten. So werden über die 3D-Print-Cloud BW nicht nur bislang nicht ausführbare Aufträge generiert, sondern diese werden auch auf denkbar einfache Weise abgewickelt.

Gefördert durch: Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst, Baden-Württemberg

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Bandsäge-Prozess (c) IfW
Bandsäge-Prozess
Entwicklung eines Prozessmodells zur Simulation von adaptiven Regelungskonzepten für das Metallbandsägen

In der ersten Förderperiode des DFG-Projektes wurde ausgehend von der analytischen und experimentellen Analyse des Bandsägeprozesses ein Prozessmodell mit der Simulationsumgebung MATLAB/Simulink entwickelt. Dafür wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen zum einen auf der Versuchsmaschine, zum anderen mit Modellversuchen, wie dem entwickelten Einzahnsägeversuch, durchgeführt. Unterstützt wurde dies durch umfangreiche statische und dynamische FE-Simulationen, die es möglich machen, die einzelnen Aspekte der Einflussgrößen auf den Bandsägeprozess detailliert zu betrachten. Ein großer Bereich der experimentellen Arbeit war der Untersuchung der Auslenkung des Sägebands und der Korrelation mit der Passivkraft gewidmet. Dadurch konnte das Prozessverständnis insgesamt weiter gesteigert werden. Abschließend wurden, im Vorgriff auf den geplanten zweiten Projektabschnitt, adaptive Regelungskonzepte betrachtet, die eine Optimierung des Bandsägeprozesses durch gezielte Beeinflussung der dynamischen Eigenschaften ermöglichen. Die bisherigen gewonnenen Ergebnisse aus dem ersten Projektabschnitt zeigen die Potentiale für eine Optimierung des Bandsägeprozesses auf, um die Produktivität durch Reduzierung des Werkzeugverschleißes zu steigern. Ein weiterer positiver Nebeneffekt ist die dadurch einhergehende Verbesserung der Werkstückoberfläche. Die Herangehensweise, mit dem entwickelten Prozessmodell Optimierungspotenziale zu untersuchen und aufzudecken, wird als sinnvoller Lösungsweg betrachtet, der aufwändige experimentelle Arbeit und langwierige Untersuchungen zur Prozessauslegung reduzieren kann.

Im vorgesehenen zweiten Projektabschnitt wird daher das innovative Prozessmodell zur Simulation von adaptiven Regelungskonzepten für das Metallbandsägen verwendet und anhand der ermittelten Ergebnisse wird im Anschluss eine adaptive Regelung in die Versuchsbandsäge implementiert. Abschließend sollen experimentelle Versuche die Optimierungspotenziale der adaptiven Regelung auf den Bandsägeprozess aufzeigen.

Gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

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Dipl.-Ing.

Walther Maier

Gruppenleiter