Herausforderung
Thermische Verformungen und ihre Auswirkungen auf die Präzision
In modernen Werkzeugmaschinen sind thermische Verformungen eine der grössten Herausforderungen. Der Wärmegang des Spindelstocks und anderer Maschinenkomponenten kann zu geometrischen Abweichungen führen, die die Bearbeitungsgenauigkeit erheblich beeinträchtigen. Besonders bei hochpräzisen Fertigungsprozessen bedeutet dies potenzielle Qualitätseinbussen, Ausschuss und Nacharbeit – und somit wirtschaftliche Verluste. Klassische Kühl- und Temperaturkontrollstrategien stossen hier oft an ihre Grenzen. Die Lösung? Eine vorausschauende Kompensation thermischer Effekte durch digitale Simulationstechnologien.
Anwendung
Echtzeit-Simulation zur Kompensation thermischer Einflüsse
Um thermisch bedingte Verlagerungen auszugleichen, kommt ein reduziertes Finite-Elemente-Modell (Reduced Order Model, ROM) zum Einsatz. Dieses Modell basiert auf einer detaillierten FEM-Simulation der Wärmeverteilung und Verformungen der Maschine, wurde aber so optimiert, dass es in Echtzeit Berechnungen durchführen kann. Die Integration in die Maschinensteuerung ermöglicht eine präzise Anpassung der Werkzeugbahn, Prozessparameter und Kühlstrategien. Dank Temperaturmessungen an der Maschine sowie der Berücksichtigung von Umgebungseinflüssen kann die Steuerung proaktiv reagieren, bevor Präzisionsverluste auftreten.
Vorteile
Höhere Präzision, geringere Kosten, effizientere Prozesse
Der Einsatz moderner Simulationstechnologien bringt für Maschinenhersteller und -betreiber entscheidende Wettbewerbsvorteile:
- Gesteigerte Fertigungsgenauigkeit: Präzisionsverluste durch Wärmegang werden automatisch ausgeglichen.
- Reduzierte Produktionskosten: Weniger Ausschuss und Nacharbeit senken die Betriebskosten erheblich.
- Optimierte Prozessstabilität: Adaptive Steuerung und Echtzeit-Korrektur verbessern die Gesamtperformance der Maschine.
- Schnellere Markteinführung neuer Maschinen: Hersteller können Simulationsmodelle bereits in der Entwicklungsphase nutzen, um thermische Effekte frühzeitig zu berücksichtigen.
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