Alexander Epple

Energieflexible Fertigung mit Werkzeugmaschinen

Kurzfassung Einer der größten Herausforderungen für das Gelingen der Energiewende ist neben der intelligenten Energieproduktion und -speicherung die energieflexible Produktion. Abhängig vom aktuellen Strompreis soll zukünftig über ein Demand Side Management der Produktionsprozess gesteuert werden. Dabei muss zunächst der Produktionsprozess in flexible und weniger flexible Teilschritte zerlegt werden. Am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen wird dies dazu im Rahmen des Großprojekts „SynErgie“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung für Bearbeitungszentren (Fräs-, Bohr-, Dreh- und Umformmaschinen) untersucht. Eine sehr große Rolle spielen dabei Elektromotoren, die nicht nur translatorische und rotatorische Bewegungen des Werkstücks und des Werkzeugs erzeugen, sondern auch eine Vielzahl von Nebenaggregate zur Klimatisierung, Kühlschmierstoff-, Pneumatik- und Hydraulikversorgung ansteuern.

Prozess-Maschine-Interaktion beim Verzahnungshonen

Kurzfassung Aufgrund der Eignung für die produktive Großserienfertigung wird das Verzahnungshonen vor allem für die Zahnradherstellung in der Automobilindustrie verwendet. Durch das Auftreten selbsterregter Schwingungen und Abweichungen von der gewünschten Verzahnungsqualität kann die theoretische Leistungsfähigkeit der Maschinen häufig nicht ausgenutzt werden. Für die Prozess-Maschine-Interaktion beim Verzahnungshonen existieren bislang jedoch kaum Untersuchungen. In diesem Beitrag werden daher Voruntersuchungen und das geplante Vorgehen für ein Forschungsprojekt zu diesem Thema vorgestellt.

Netzwerkarchitekturkomponenten auf Werkstattebene

Kurzfassung Für produzierende Unternehmen eröffnen sich durch die zunehmende Digitalisierung im Rahmen der Industrie 4.0-Initiative neue Möglichkeiten und Chancen. Dieser Beitrag zeigt am Beispiel des am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen entwickelten IoP-Demonstrators die notwendigen Hard- und Software-Komponenten zur erfolgreichen Einführung einer geeigneten Netzwerkarchitektur für die Digitalisierung der Werkstattebene bei produzierenden Unternehmen.

Cost- and vibration-minimizing selection of mechanical components of forward-feed drive systems with modern H ∞ -optimization: A novel optimization method for selecting components to obtain one axis or multi-axes drives which are simpler to control

A new method for selecting the cost-optimal components of a forward feed drive system is proposed which takes the dynamic behavior of components into account. Therefore, the practical approved method of Doyles H∞-control optimization is transferred and extended for discrete optimization of components. Inputs are component catalogues (here: motors, gearboxes, ball screw drives) with prices and their dynamic behavior as mass, stiffness and damping matrices. Output is an optimized selection of components for a feed drive system for a certain price with best possible dynamics for a simpler control. The objective is defined by using Laplacian weighting functions, which allows to create a desired frequency behavior (e. g. vibration-damping design) and a much simpler control. The derived mathematical optimization method can also be applied for other systems with perturbations, which require a certain dynamic behavior. Furthermore, an efficient algorithm is introduced to obtain a plot of dynamic quality (defined by H∞-norm) versus price to carry out market analysis.

Entwicklung eines Kraftschätz-modells beim Fräsen

Kurzfassung Die prozessparallele Vorhersage von Prozesskräften beim Fräsen hat das Potenzial, echtzeitfähige Regelungs- und Fertigungsanalysen an der Werkzeugmaschine durchzuführen. Mögliche Anwendungen sind beispielsweise die Online-Qualitätsvorhersage und -kontrolle des Werkstücks. Dieser Beitrag beschäftigt sich daher mit einem hybriden Ansatz, der maschineninterne Daten aus der NC-Steuerung mit einem virtuellen Materialabtragsmodell kombiniert, um die Prozesskraft in Echtzeit über ein künstliches neuronales Netz (KNN) vorherzusagen.

Simulation des Maschinen-Verhaltens einer Verzahnungshonmaschine in MATLAB: Eine Methodik zur Umsetzung

Kurzfassung Das Verzahnungshonen ist ein Hartfeinbearbeitungsverfahren, das zum Beispiel in der produktiven Großserienfertigung von Zahnrädern für die Automobilindustrie eingesetzt wird. Hierbei ist die vollständige Ausnutzung der theoretischen Leistungsfähigkeit der Maschinen anzustreben. Dies wird jedoch durch das Auftreten selbsterregter Schwingungen und dadurch entstehende Abweichungen von der geforderten Verzahnungsqualität behindert. Daher wird am WZL der RWTH Aachen untersucht, wie die Stabilität beim Verzahnungshonen vorhergesagt werden kann. In diesem Beitrag wird ein Ansatz zur Simulation des Maschinenverhaltens einer Verzahnungshonmaschine vorgestellt.

Steigerung der Zerspanrate paralleler Drehprozesse

Kurzfassung Das Auftreten von Ratterschwingungen während der Zerspanung stellt eine entscheidende Begrenzung der Produktivität und Werkstückqualität dar. Dieser Beitrag fokussiert die Ermittlung optimaler prozessstabiler Prozessparameter für die parallele Drehbearbeitung. Es wird nicht nur der klassischerweise betrachtete Einfluss der Drehzahl auf die Prozessstabilität untersucht, sondern auch die Winkelstellung der beiden Werkzeuge zueinander als Einflussparameter berücksichtigt. Dadurch ergibt sich ein großes Potenzial zur Steigerung des Zerspanvolumens.

Simulation und Optimierung der doppelspindligen Fräsbearbeitung

Kurzfassung Zur Steigerung der Produktivität kommen zunehmend mehrspindlige Fräsbearbeitungszentren zum Einsatz. Allerdings ist die prozessstabil umsetzbare Zerspanleistung dieser Maschinensysteme pro Spindel geringer als bei konventionellen Maschinen mit nur einer Spindel. Durch die Kenntnis der Stabilitätsgrenzen für unterschiedliche Kombinationen der Prozessparameter lässt sich ein großes Potenzial zur Ausschöpfung von Produktivitätsreserven erschließen. In diesem Beitrag wird eine Methode zur Vorhersage der Stabilitätsgrenzen vorgestellt und diskutiert.