Verbundvorhaben: Adaptive Produktivitätsoptimierung durch datenbasierte Modellierung für hochdynamische Fräsprozesse; Teilvorhaben: Entwicklungsmodul "Prozessstabilität und aktive Schwingungsreduktion"

Das geplante Vorhaben "dynaTWIN" hat das Ziel, Prozessschwingungen durch eine datengetriebene und modellbasierte Spindeldrehzahlregelung für den 5-Achs-Fräsprozess gezielt zu minimieren. Die "dynaTWIN"-Technologie prädiziert die Fräsdynamik bereits während der CAM-Prozessplanung und empfiehlt optimale (stabile) Spindeldrehzahlen. In der Produktion werden verbleibende Instabilitäten durch eine aktive Spindeldrehzahlregelung vermieden. Alle Daten werden auf Basis eines Dynamik Zwillings gesammelt und visualisiert, was eine langfristige Selbstoptimierung des Systems ermöglicht. Ziel des Fraunhofer IPT ist hierfür die Kopplung von Kraftsimulation und Finite-Elemente Simulation (FE-Simulation) mit der CAM-Prozessplanungssoftware, um die Dynamik des Fräsprozesses zu modellieren. Zur Erfassung der Prozessdynamik während der Fräsbearbeitung wird geeignete Sensorik so in der Werkzeugmaschine integriert, dass der Betrieb nicht beeinträchtigt wird. Ein virtueller Schwingungssensor in der Zerspanzone wird entworfen, indem eine Übertragungsfunktion zwischen gewählter Sensorposition und Zerspanzone simuliert wird. Basierend auf dem entwickelten Dynamik-Modell und den Echtzeitdaten des virtuellen Sensors wird eine modellprädiktive Regelung entwickelt, die bei vorhergesagten und auftretenden Prozessschwingungen die Spindeldrehzahl regelt und so einen kontinuierlich stabilen Bearbeitungsprozess sichert.