Modellierung und Kompensation thermischer Bearbeitungseinflüsse für das Kurzlochbohren

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Eberhard
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 178689393

Aufgrund der plastischen Verformung des zu bearbeitenden Werkstoffs, sowie durch Trennund Reibvorgänge kommt es beim Zerspanen zur Erwärmung von abgetrenntem Span, Werkzeug, Bauteil und Umgebung. Dabei fließt bis zu 10% der Zerspanwärme in das Werkstück. Dadurch werden die Geometriegenauigkeit sowie die Form des fertigen Bauteils wesentlich beeinträchtigt. In vollem Maße betrifft dies den Prozess des Kurzlochbohrens beziehungsweise des Bohrens mit Werkzeugen mit Wendeschneidplatten, das als einer der kompliziertesten Bearbeitungsprozesse beim Zerspanen gilt. Im Laufe des auf 6 Jahre geplanten Forschungsvorhabens soll basierend auf der Partikelmethode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) und der Finite Elemente Methode (FEM) ein Simulationswerkzeug erstellt werden, mit dessen Hilfe die thermischen Einflüsse und die daraus resultierenden Belastungen wie Verformungen und Spannungen während des Bearbeitungsprozesses abgebildet werden können. Dazu werden zunächst die bereits vorhandenen SPH-Grundlagen schrittweise zu einem vollständigen räumlichen Zerspanmodell mit thermo-mechanischer Kopplung ausgebaut und schließlich mit der FEM gekoppelt, um auch größere Bauteile mit relativ geringem Rechenaufwand simulieren zu können. Abschließend werden auf Basis dieser Simulationen Kompensationsmaßnahmen erarbeitet. Das Ziel des gesamten Forschungsvorhabens ist somit die Erarbeitung simulationsgestützter Kompensationsprinzipien der durch thermische Belastungen während des Kurzlochbohrprozesses entstehenden Verformungen von Bauteilen mit komplexer Form.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1480: Modellierung, Simulation und Kompensation von thermischen Bearbeitungseinflüssen für komplexe Zerspanprozesse
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Thomas Stehle