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Grund­lagen­unter­suchungen zur Modellierung und Simulation des Materialabtrags bei der Schneidkantenpräparation durch abrasives Nassstrahlspanen

Die Leis­tungs­fähig­keit von Zerspanungswerkzeugen lässt sich durch eine zielgerichtete Schneidkantenpräparation erheblich steigern. Bezogen auf den Materialabtrag durch die Präparation wird die Mikrogestalt an der Schneidkante häufig mit­hil­fe der mittleren Schneidkantenverrundung zur Quantifizierung der Verrundungsgröße und des Formfaktors als Indikator für die Orientierung der Verrundung beschrieben. Die Einstellung beider Kenngrößen er­mög­licht eine gezielte und anwendungsbezogene Auslegung der Schneidkantenmikrogestalt von Zerspanungswerkzeugen. Das abrasive Nassstrahlspanen bietet in diesen Zu­sam­men­hang eine flexible Einstellbarkeit dieser Kenngrößen. Bezogen auf die Prozesssteuerung ist das Ver­fah­ren jedoch äußert komplex, da es durch eine Vielzahl an Prozesseinstellgrößen gekennzeichnet ist. Ausreichende Er­kenntnisse über deren Wechselwirkung liegen bisweilen nicht vor, sodass häufig ein hoher Einrichtungsaufwand für den Nassstrahlspanprozess erfor­derlich ist, um das gewünschte Präparationsergebnis zu erzielen.

Das wis­sen­schaft­liche Ziel im hier beschriebenen Projekt mit dem Kurztitel „StrahlSim“ ist die Ent­wick­lung einer leistungsfähigen Modellierung für die Simulation des Materialabtrags beim abrasiven Nassstrahlspanen zur Schneidkantenpräparation. Hierzu wer­den grund­le­gen­de Erkennt­nisse über die Wirkzusammenhänge zwischen dem Abrasivstrahl und dem resultierenden Materialabtrag er­ar­bei­tet und in der Modellierung berücksichtigt. Insbesondere die Wechsel­wir­kungen der Prozesseinstellgrößen liegen für die Prognose der Schneidkantenmikrogestalt mit­hil­fe der Simulation im Fokus der Untersu­chungen.

Zur Ent­wick­lung eines effizienten Modellierungsansatzes und auf Basis bisheriger Voruntersuchungen am Institut für Spanende Fertigung wird die Materialabtragssimulation im Rah­men dieses Projektes unter Verwendung von Dexel-Modellen umgesetzt. Der Strahlprozess ist dabei als Abtragsprozess zu verstehen, welcher in zeitlich diskreten Schritten einen Materialabtrag am räumlich diskret aufgelösten Werkstück verursacht. Die Ent­wick­lung und Vali­dierung des Modells erfolgt in drei Schritten, wobei zu­nächst die charakteris­tische Abbildung des wirkenden Nassabrasivstrahls durch die Erzeugung eines parametrierbaren Materialabtragsmodells stattfindet. Der zweite Schritt umfasst die Wei­ter­ent­wick­lung und Validierung des Materialabtrags in der Simulation zur Anwendung der Schneidkantenpräparation an idealisiert aufgebauten Schnei­den.

Abschließend liegt der Fokus auf der Anwendung und Optimierung der Simula­tion für die Schneidkantenpräparation an komplexen Zerspanungswerkzeugen. Nach erfolgreichem Abschluss des Vorhabens ist die Wechselwirkung der Prozesseinstellgrößen beim abrasiven Nassstrahlspanen zur Präparation von Schneidkanten verstanden. Zudem steht eine Modellierung zur Ver­fü­gung, mit der die Schneidkantenmikrogestalt simulativ vorhergesagt wer­den kann.

© ISF
Untersuchungsaspekte und Entwicklungsstufen im Projekt „StrahlSim“

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Anfahrt & Lageplan

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Vom Autobahnkreuz Dort­mund/Unna auf die A44 Richtung Dort­mund, diese geht in die B1 über. Ausfahrt Dort­mund-Dorstfeld, Richtung Uni­ver­si­tät (weiter siehe Karte).

Von der A 45

Ausfahrt Dort­mund-Eichlinghofen, Richtung Uni­ver­si­tät (weiter siehe Karte).

Alternativ kön­nen Sie sich die Anfahrt auch berechnen lassen: Google Maps.

Anreise mit der Bundesbahn bis Dort­mund oder Bochum Hbf.

Ab Dort­mund Hbf mit der S1 Richtung Düsseldorf bis zur Haltestelle Dort­mund Uni­ver­si­tät (7 Minuten Fahrzeit).

Ab Bochum Hbf mit der S1 Richtung Dort­mund bis zur Haltestelle Dort­mund Uni­ver­si­tät (14 Minuten Fahrzeit).

Die S-Bahn fährt in beide Richtungen regelmäßig alle 20 Minuten. Von der S-Bahn Haltestelle aus mit der H-Bahn (Haltestelle S-Uni­ver­si­tät) bis zur Haltestelle Campus Süd (1 Station, fährt im 10 Minuten-Takt).

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dort­mund

Mit dem Taxi zur TU Dort­mund, Campus Süd (min. 20 Min und 30,- EUR) (siehe Karte)

Vom Flughafen Düsseldorf

Mit der S-Bahn Linie S1 Richtung Dort­mund bis Haltestelle Dort­mund-Uni­ver­si­tät (ca. 90 Min). Von hier mit der H-Bahn Richtung Campus Süd oder Eichlinghofen (fährt alle 10 Min) bis Campus Süd (ca. 3 Min)

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.

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