PhysiX-CAM

Förderprogramm

Das “PhysiX-CAM”-Projekt wird gefördert durch den European Fund for Regional Development (EFRE) 2014-2020 als Teil der “Lead Market Competition, Production.NRW”. (Projekt Nummer EFRE-0801400)

EFRE Verwaltungsbehörde – Ziel „Wachstum und Beschäftigung“, Europäische Struktur- und Investitionsfonds

Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie NRW
Berger Allee 25
40213 Düsseldorf

Übersicht

Ein wichtiger Bestandteil effizienter Prozessketten im Sinne der Fertigung in einer Industrie 4.0-Umgebung ist die präzise und ganzheitliche Darstellung der virtuellen Prozesskette und des aktuellen Zustands des Bauteils entlang der Prozesskette. Aktuell kommerziell verfügbare Softwarelösungen sind nicht in der Lage die hohen Anforderungen an die Darstellung des Bauteils während der Bearbeitung zu realisieren mit der Konsequenz das viele potentielle Prozessoptimierungsstrategien nicht Anwendung finden können.

PhysiX-CAM erlaubt die Extraktion einer qualitativ hochwertigen Bauteilrepräsentation des aktuellen Zustands des Bauteils während der Bearbeitung (In-Process-Workpiece – IPW) durch einen volumetrischen Darstellungsansatz, genannt »Swept-volume«. Die hohe Darstellungsqualität des IPW wird mit eine nahtlosen Schnittstelle zu FE-Systemen kombiniert und erlaubt es lokale statische und dynamische Bauteil- und Werkzeugabdrängungen zu verschiedenen Zeitpunkten der Bearbeitung zu berechnen. Auf dieser Datenbasis können durch PhysiX-CAM Prozessparameter optimiert werden und eine höhere Prozesseffizienz der Fräsbearbeitung kann realisiert werden während die Formgenauigkeit und Oberflächenqualität der resultierenden Bauteile beibehalten wird.

Aktuelle und kommerziell verfügbare Softwarelösungen bieten keine Möglichkeit den Zustand des Bauteils während der Bearbeitung präzise vorzuhalten und in die Kalkulation der Bahntrajektorie einfließen zu lassen. Gängige Lösungen welche Ansätze eine IPW-Darstellung bieten, beschränken sich meist auf ungenaue Modelle, wie bspw. das Multi-Dexel-Modell. Im Vergleich dazu bietet der Swept-Volume Ansatz einen Grad an Präzision, der es erlaubt nahtlos diese Daten als Grundlage für die präzise FE-Berechnung zu nutzen.

Highlights

  • Repräsentation des aktuellen Zustands des Bauteils entlang des Werkzeugweges (IPW – In Process Workpiece)
  • Digitaler Zwilling
  • Nahtlose Schnittstelle zu FE-Systemen
  • CAM-Modul integriert in PLM-System

Vorteile

  • Reduzierung von dynamischen Abdrängungen um bis zu 70%
  • Reduzierung des Zeitaufwands von Schlichtoperation um bis zu 40%
  • Verbesserung der Oberflächenqualität um bis zu 35%
  • Vermeidung von Werkzeugbruch durch Vibrationen
  • Reduzierung der Werkzeugabnutzung um bis zu 30%
  • Verringerung der Ausschussraten

Dieser Ansatz optimiert den Fertigungsprozess und erlaubt es unerwünschte Werkzeug- und Bauteilvibrationen von bspw. dünnwandigen Segmenten zu minimieren und den Effekt von Abdrängungen auf die Oberflächenqualität und Formgenauigkeit des Bauteils zu reduzieren. Der hier entwickelte Ansatz stellt somit eine virtuelle Umgebung zur Simulation und Optimierung des Vibrationsverhaltens von Bauteilen während der Bearbeitung bereit.

Die adressierte Softwarelösung ist somit in der Lage Fertigungskosten und Ausschussraten in der mehrachsigen Fräsbearbeitung zu reduzieren und bietet eine effiziente Methode Fertigungsschritte effizient auszulegen. Der finale Software-Prototyp von AixPath wird in das PLM-System eines Drittanbieters integriert, so dass eine breite Anwendbarkeit auf verschiedensten Maschinensystemen gegeben wird. Benutzer der adressierten Softwarelösungen profitieren von folgenden Vorteilen:

Reduzierung dynamische Abdrängungen, bspw. Vibrationen, um bis zu 70%

Reduzierung der Fertigungszeit im Schlichtschritt um bis zu 40% durch optimierte Prozessparameter

  • Erhöhte Oberflächenqualität um bis zu 35%
  • Reduzierung der Werkzeugabnutzung um bis zu 30%, und Vermeidung von Werkzeugbruch durch Vibrationen
  • Reduzierung von Ausschussraten

Zeitplan des Projekts

Projektstart - Februar 2019

Projektende - Dezember 2021

Partners

Das Projekt wird in Kooperation mit den folgenden Partnern realisiert:

Fraunhofer IPT bringt seine technologische Expertise und Prozesswissen im Bereich der mehrachsigen Fräsbearbeitung ein. Des Weiteren wählt das Fraunhofer IPT die entsprechenden Demonstratoren zur Validierung der Projektergebnisse aus und schafft so den direkten Bezug zu relevanten Fertigungsszenarien aus realen Produktionsumgebungen. Darüber hinaus stellt das Fraunhofer IPT das notwendige Maschinenequipment bereit und führt die experimentelle Validierung der Projektergebnisse durch.

ModuleWorks GmbH stellt basierend auf dem Input der Prozessexperten die Datengrundlage für die Optimierung des Prozesses und erlaubt so die Nutzung des Datenmodells entlang der gesamten Prozesskette

Kontact

Dr.-Ing. Riaz Ur-Rehman

Aixpath GmbH Henricistraße 50 52072 Aachen

+49 241 9978 3351

research@aixpath.com