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Berechnung und Optimierung eines neuartigen Werkzeugmaschinenkonzepts

Zur Bearbeitung dreidimensional gerundeter Profile
  • Jürgen Fleischer , Steffen Kies , Christian Munzinger , Manuel Tröndle and Jan P. Schmidt-Ewig
Published/Copyright: March 16, 2017
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
From the journal Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Volume 100 Issue 9

Kurzfassung

Die Bedeutung stabiler und selbst tragender Rahmenstrukturen für die Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie steigt kontinuierlich. Um den Forderungen des Marktes nach einer flexiblen und wirtschaftlichen Kleinserienproduktion nachzukommen, werden neuartige Maschinenkonzepte im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB/TR 10 erforscht. Indem Handhabungs- und Bearbeitungsfunktionen innerhalb einer Maschinenstruktur integriert werden, lassen sich redundante Maschinenachsen einsparen und bisher ungenutzte Potenziale ausschöpfen. Dieser Artikel stellt ein neuartiges, hybrides Werkzeugmaschinenkonzept zur kombinierten Handhabung und Bearbeitung dreidimensional gerundeter Profile vor, welches sich aus einer seriellen Kinematik und einer Parallelkinematik zusammensetzt. Das Maschinenkonzept wird mittels einer durchgängigen Methodik simuliert und hinsichtlich der Steifigkeit optimiert. Dabei steht die Kopplung einer Mehrkörpersimulation (MKS) an einen externen Parameteroptimierer im Vordergrund. Anhand der Optimierungsergebnisse wird gezeigt, dass das Steifigkeitsverhalten des Maschinenkonzepts durch Anwendung der Simulationsmethodik deutlich verbessert werden konnte.

Abstract

The importance of rigid and self supporting space frame structures for the automotive and aerospace industry continually increases. To meet the market requirements for a flexible and competitive small batch production, innovative machine concepts are investigated within the collaborative research center SFB/TR 10. By integrating handling and machining capabilities into one machine structure, redundant degrees of freedom can be reduced and a former idle economic potential can be made use of. This paper introduces an innovative machine concept for the combined handling and machining of three dimensional curved extrusions which is divided into a serial kinematics and a parallel kinematic structure. The machine concept is simulated and optimized considering its stiffness by applying an integrated method. Thereby, the focus lies on the coupling of a multi body simulation to an external parameter optimization software. The optimization results show that the stiffness of the machine concept could be explicitly improved by applying of the method.

Professor Dr.-Ing. Jürgen Fleischer, geb. 1961, studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe (TH) und war anschließend von 1985 bis 1989 wissenschaftlicher Assistent am Institut für Produktionstechnik (wbk) der Universität Karlsruhe (TH). Nach seiner Promotion im Jahre 1989 wurde er Oberingenieur an dem selbigen Institut. Zwischen 1992 und 1999 war er in verschiedenen leitenden Funktionen in Forschung, Entwicklung, Planung und Produktion bei DaimlerChrysler und Bombardier tätig. Seit Februar 2003 leitet er das Institut für Produktionstechnik (wbk) der Universität Karlsruhe (TH).

Dipl.-Ing. Steffen Kies, geb. 1972, studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe (TH) und ist seit 1999 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktionstechnik (wbk). Seit 2004 ist er Bereichsleiter der Gruppe „Werkzeugmaschinen und Handhabungstechnologie“.

Dipl.-Ing. Christian Munzinger, geb. 1973, studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe (TH) und ist seit 2000 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktionstechnik (wbk).

Dipl.-Ing. Manuel Tröndle, geb. 1977, studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe (TH) und ist seit 2005 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktionstechnik (wbk).

Dipl.-Ing. Jan Philipp Schmidt-Ewig, geb. 1977, studierte Maschinenbau an der Universität Karlsruhe (TH) und ist seit 2004 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktionstechnik (wbk).

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Online erschienen: 2017-03-16
Erschienen im Druck: 2005-09-28

© 2005, Carl Hanser Verlag, München

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  34. Vorschau/Preview
  35. Vorschau
https://doi.org/10.3139/104.100933

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