Marcel Merx

Experimental Analysis of the Thermo-Elastic Behaviour of Machine Tools by Means of Selective Thermography and Close-Range Photogrammetry

The measuring methodology developed in subproject C06 provides an efficient analysis of the thermal and thermo-elastic behaviour of machine tools. Contactless measurement of deformations and displacements by means of close-range photogrammetry, as well as temperature measurement using selective thermography make possible high structural resolution with minimal instrumentation and measurement execution effort. In conjunction with distributed data logging, Data acquired inside and outside the control are considered and provide information for a comprehensive database for analysis.

Strukturintegrierte Kraftmessung: Teil 1 – Sensorintegration und Verformungsbetrachtung

Kurzfassung Strukturintegrierte einachsige Kraftsensorik bietet im Vergleich zur Messung mit 6D-Kraftmessplattformen am Endeffektor Vorteile bei Kosten, Robustheit sowie verfügbarem Arbeitsraum und ist vielfach genauer als eine Kraftschätzung aus den Strömen der Antriebe. Allerdings haben struktur- und prozessbedingte Einflüsse Auswirkungen auf die Messung und müssen bei der Auswertung durch entsprechende Modelle berücksichtigt werden. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Auslegung geeigneter Stabwerksstrukturen zur Integration der Sensoren sowie der Verformungsbetrachtung dieser Stabwerke. Im zweiten Teil erfolgt die Aufstellung, Parametrierung, Verifikation und Charakterisierung der Modelle für wirkstellennahe Sensorintegration sowie in Teil 3 für wirkstellenferne Sensorintegration.

Numerical simulation strategies and test setup for resistance spot welding process with motion overlay

The continuing trend of lightweight construction within the industry requires joining methods for lightweight materials, such as aluminium alloys, that provide a safe and reliable result. One of these processes is resistance spot welding. Its high level of automation and efficiency lead to being one of the most widely used joining methods. The current problem in resistance spot welding of aluminium alloys is the high wear of the electrodes. One reason is the insulating effect of the aluminium oxide layer. The high electrical resistance of the oxide results in local temperature rise and an increased wear on the electrodes. In the extreme, after less than 100 spot welds, the process reliability is no longer guaranteed. A way to reduce the wear is the mechanical destruction of the oxide layer. One possibility is to rotate the welding gun and thus the electrodes around the z-axis, as KUKA’s RoboSpin realizes it.Another approach is currently investigated at Technische Universität Dresden. The focus is on frictionless and frictional movement of the electrode in the form of rotations around the y-axis and movement in the x-direction. For this purpose, a new experimental setup has been developed, which provides all the required degrees of freedom. To gain a better insight into the processes and the contexts of action, simulation models are created based on the finite element method with ANSYS multi-physics and implemented as a network model in MATLAB/Simulink. This paper introduces the new process kinematics, describes the experimental setup and shows first simulation results to perform proof of concept and model verification.

Untersuchung des thermoelastischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen

Kurzfassung Mit zunehmender Flexibilisierung der Fertigung und kleineren Serien gewinnt das thermische Verhalten von Werkzeugmaschinen signifikanten Einfluss auf die erreichbare Werkstückqualität. Im SFB/Transregio 96 werden Lösungen zur Beherrschung des thermischen Maschinenverhaltens entwickelt. Das Teilprojekt C06 stellt mit der selektiven Thermografie ein Messverfahren zur Verfügung, mit dem die experimentelle Analyse des thermischen Maschinenverhaltens vereinfacht und verbessert wird.

Impulskompensation von Lineardirektantrieben

Kurzfassung Mit der Steigerung der Dynamik von Werkzeugmaschinen geht eine zunehmende Anregung der Maschinenstrukturen durch Antriebsreaktionskräfte einher. Ein mögliches Verfahren zur Verminderung dieser Reaktionskraft-Wirkung an Lineardirektantrieben ist die Impulskompensation. In diesem Beitrag werden Untersuchungen zur Wirksamkeit der Impulskompensation in einem über die Maschinenstruktur verkoppelten X-Y-Achsverbund einer HSC-Fräsmaschine mit Hilfe eines MKS-Simulationsmodells vorgestellt.

Ermittlung von Zerspankraftkoeffizienten für FKV

Kurzfassung Die spanende Bearbeitung von Bauteilen aus Faserkunststoffverbundwerkstoffen (FKV) ist mit Werkzeugmaschinen häufig unwirtschaftlich, da meist großer Bewegungsraum bei moderaten Genauigkeitsanforderungen und Prozesskräften erforderlich ist. Einen Lösungsansatz bietet die robotergestützte Bearbeitung. Zur simulationsgestützten Auslegung eines Roboter-Bearbeitungssystems wird ein Prozesskraftmodell benötigt. Eine Methodik zur Modellierung der Zerspankräfte und die Bestimmung der erforderlichen Zerspankraftkoeffizienten auf Basis experimenteller Untersuchungen werden in diesem Beitrag vorgestellt.