 | 2005 |
Abstract:
Die Herstellung von Bauteilen mithilfe spanabhebender Fertigungsverfahren bedingt ein detailliertes Prozessverständnis, um eine maximale Bauteilqualität in Verbindung mit möglichst geringen Kosten und einer minimalen Bearbeitungszeit zu erzielen. Soll der Einfluss einzelner Prozessparameter erkannt werden, so sind im Allgemeinen experimentelle Untersuchungen zur Messung geeigneter Beurteilungskenngrößen unabdingbar. Die Aussagefähigkeit dieser Beurteilungskenngrößen ist jedoch eingeschränkt, da sie im Allgemeinen entweder integrale oder aber lokal beschränkte Größen darstellen. Die Messung der Temperatur beispielsweise bezieht sich je nach eingesetztem Messverfahren auf einen Punkt (Thermoelement) oder eine Seitenfläche des Bauteils (Thermokamera). Werden Zerspankräfte aufgenommen, so lassen sich in Abhängigkeit der Gestalt des Werkstücks nicht unmittelbar die für die Prozessauslegung relevanten Spannungen im Bauteil ableiten. Eine Möglichkeit, der zuvor beschriebenen Problematik zu begegnen, stellt der Einsatz einer Simulation mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) dar. Am Institut für Spanende Fertigung (ISF) der Universität Dortmund wird dieses numerische Verfahren zur Simulation unterschiedlicher Fertigungsverfahren herangezogen. Die FEM ermöglicht die Bestimmung der Verteilung relevanter Belastungskenngrößen sowohl werkzeug- als auch werkstückseitig und trägt somit entscheidend zum Prozessverständnis bei. Dieser Beitrag beschreibt neben theoretischen Grundlagen und der notwendigen Vorgehensweise exemplarische Anwendungsgebiete der FEM in der spanenden Fertigung.