DFG-SPP 1480: Thermomechanische Verformung komplexer Werkstücke durch Bohr- und Fräsprozesse

In dem von der DFG geförderten Schwerpunktprogramm SPP 1480 „Modellierung, Simulation und Kompensation von thermischen Bearbeitungseinflüssen für komplexe Zerspanprozesse – CutSim“ sind, in interdisziplinärer Zusammenarbeit, die Arbeitsgruppen Schmidt und Maaß beteiligt. Gemeinsam mit den Ingenieuren des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen IFW in Hannover entwickeln sie ein Modell, mit dem die thermomechanischen Verformungen bei der Zerspanung komplexer Strukturbauteile und die hiermit verbundenen Geometriefehler mit hoher Genauigkeit vorhergesagt werden können.

Dexelabtrag

Abtragssimulation

Es wird ein diskretes Simulationsmodell, mit dem die geometrischen Veränderungen des Werkstücks berechnet und die aktuellen Kontaktgeometrien ermittelt werden können, aufgebaut und mit einem Finite-Elemente-Modell zur Berechnung der Wärmeleitung und der Werkstückverformung kombiniert. Der Modellierungsansatz wird sowohl für kontinuierliche Zerspanprozesse (Bohren) als auch für diskontinuierliche (Fräsen) gültig sein. Neben der thermomechanischen Verformung wird insbesondere die Volumenänderung durch den Materialabtrag berücksichtigt.

Internetpräsenz des Schwerpunktprogramms

IFW-Logo

http://www.cutsim.de/de/spp/index.html

Publikationen

1. C. Niebuhr, A. Schmidt.
   Finite element methods for parabolic problems with time-dependent domains - application to a milling simulation.
   ENUMATH 2017.
   Lecture Notes in Computational Science and Engineering, 126:481-489, Springer Verlag, 2019.
2. A. Schmidt, C. Niebuhr, J. Montalvo Urquizo, M. G. Villarreal-Marroquin.
   Simulation and multi-objective optimization of thermal distortions for milling processes.
   Springer Mathematics in Industry Vol. 30, 421-428 Seiten, Springer Verlag, 2019.
3. J. Montalvo Urquizo, C. Niebuhr, A. Schmidt, M. G. Villarreal-Marroquin.
   Reducing deformation, stress and tool wear during milling processes using simulation-based multiobjective optimization.
   The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 96:1859-1873, 2018.
4. A. Schmidt, E. Bänsch, M. Jahn, A. Luttmann, C. Niebuhr, J. Vehmeyer.
   Optimization of Engineering Processes Including Heating in Time-Dependent Domains.
   IFIP AICT Series Vol. 494, 452-461 Seiten, Springer Verlag, 2017.
5. A. Menzel, A. Schmidt.
   Optimization and Compensation Strategies.
   Thermal Effects in Complex Machining Processes - Final Report of the DFG Priority Program 1480, D. Biermann, F. Hollmann (Hrsg.), LNPE, S. 23-27, Springer Verlag, 2017.
6. C. Niebuhr.
   FE-CutS – Finite-Elemente-Modell für makroskopische Zerspanprozesse: Modellierung, Analyse und Simulation.
   Dissertationsschrift, Universität Bremen, 2017.

   online unter: Elektronische Bibliothek der Universität Bremen

7. A. Schmidt, C. Niebuhr, D. Niederwestberg, J. Vehmeyer.
   Modelling, simulation, and optimization of thermal deformations from milling processes.
   ECMI 2016.
   Mathematics in Industry, 26:337-343, Springer Verlag, 2017.
8. A. Schmidt, E. Bänsch, M. Jahn, A. Luttmann, C. Niebuhr, J. Vehmeyer.
   Optimization of Engineering Processes Including Heating in Time-Dependent Domains.
   27th IFIP TC 7 Conference, CSMO 2015, 29.06.-03.07.2015.
   IFIP AICT Series , 494:452-461, Springer Verlag, 2017.
9. A. Schmidt, C. Niebuhr.
   (Ideas about) Adaptive FEM for problems with time-dependent domains.
   Oberwolfach Report 42/2016, 56-58 Seiten, Mathematisches Forschungsinstitut Oberwolfach (MFO), 2016.
10. B. Denkena, A. Schmidt, P. Maaß, D. Niederwestberg, C. Niebuhr, J. Vehmeyer.
    Prediction of Temperature Induced Shape Deviations in dry Milling.
    15th CIRP Conference on Modelling Machining Operations (CIRP CMMO), 11.07.-12.07.2015, Karlsruhe, Deutschland.
    Procedia CIRP, 31:340-345, Elsevier, 2015.

    DOI: 10.1016/j.procir.2015.03.072
    online unter: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221282711500387X

11. B. Denkena, A. Schmidt, D. Niederwestberg, C. Niebuhr.
    Modeling a Thermomechanical NC-Simulation .
    14th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations (CIRP CMMO), 13.06.-14.06.2013, Turin, Italien.
    

    online unter: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827113003442