Auslegung der Bauteilstruktur von Parallelkinematiken unter Berücksichtigung des mechanischen Gesamtsystemverhaltens

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Jürgen Fleischer
• Subject Area: Production Systems, Operations Management, Quality Management and Factory Planning
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5436834

• Final Report Year: 2007

Final Report Abstract

Das Steifigkeitsverhalten von PKM ist innerhalb des Arbeitsraumes inhomogen. Im Bereich der Finite-Elemente-Methode (FEM) und der Mehrkörpersimulation (MKS) war eine Optimierung innerhalb des Gesamtarbeitsraumes bisher nicht automatisch möglich. Die Herausforderung ist es, bei der zukünftigen Auslegung von Parallelkinematiken das statische und dynamische Gesamtverhalten unter Berücksichtigung von verschiedenen Arbeitsraumpositionen im Modell einfach abzubilden und auch optimieren zu können. Dazu wurde eine Methode basierend auf der Topologieoptimierung hybrider Mehrkörpersysteme entwickelt, um den Steifigkeitsverlauf im Arbeitsraum zu verbessern und fertigungsgerechtere Strukturen herstellen zu können. Mit der gefundenen Methode ist es möglich, die Homogenität des simulierten Steifigkeitsverlaufes am Werkzeug zu verbessern. Damit sind theoretisch gleichmäßigere Bearbeitungsergebnisse ohne zusätzliche arbeitsraumabhängige Kompensation möglich. Durch Berücksichtigung des Einfluss eines elastischen Gestells sind Optimierungen unter realistischen Verfahrmanövern möglich.

Publications

• Integration von FEM, MKS und Strukturoptimierung zur ganzheitlichen, virtuellen Entwicklung von dynamisch beanspruchten Bauteilen. NAFEMS Seminar, Analyse von Mehrkörpersystemen mit FEM und MKS, 27.-28. Oktober 2004 in Wiesbaden
  Minx, J.; Häußler, P.; Albers, A.; Emmrich, D.; Allinger, P.
  
• Entwicklung einer geschlossenen Auslegungsmethodik zur Modellierung und Optimierung des statischen und dynamischen Verhaltens von Parallelkinematiken. Berichtskolloquium zum Schwerpunktprogramm „Fertigungsmaschinen mit Parallelkinematiken", Stuttgart, 4. November 2005
  Fleischer, J.; Albers, A.; Minx, J.; Tröndle, M.
  
• Parameteroptimierung bei Werkzeugmaschinen. Arbeitskreis Strukturoptimierung, Karlsruhe, 16.03.2005
  Fleischer, J.; Broos, A.; Tröndle, M.
  
• Structural Optimization of Machine Tools under Consideration of Their Static and Dynamic Behavior within the Workspace. In: Production Engineering Voi XII/2 (2005) S.201-204
  Weule, H.; Fleischer, J.; Neithardt, W.; Broos, A.; Schmidt-Ewig, J.-P.; Minx, J.
  
• Topologieoptimierung einer Hybridkinematik unter Berücksichtigung von Fertigungsrandbedingungen (2005)
  Ort, Konstantin
  
• Homogenisierung des Steifigkeitsverhaltens der Genius 500 (2006)
  Brauner, Rüdiger
  
• Selection and influence of load cases for the topology optimization of the component structure of parallel kinematic machines. In: Berichte aus dem IWU, Band 33 (2006) Seite 879-882, Zwickau: Verlag Wissenschaftliche Scripten
  Fleischer, J.; Albers, A.; Minx, J.; Tröndle, M.
  
• CAD-integrierte FEM-Berechnung von Werkzeugmaschinen (2007)
  Lu, Xiaofeng
  
• Homogenisierung des Steifigkeitsverlaufes von Werkzeugmaschinen. In: wt - Werkstattstechnik online, Jg. 97 (2007) H. 3 S. 178-182
  Fleischer, J.; Tröndle, M.
  
• Strukturoptimierung von Mehrkörpersystemen unter Einsatz von Wanderlasten (2007)
  Wingert, Gregor
  
• Topology Optimization in controlled dynamic systems. NAFEMS World Congress, 22.-25. Mai 2007, Vancouver, Canada
  Albers, A.; Ottnad, J.; Minx, J.; Häußler, P.