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DFG-Projekt

Integrierte Simulation des Systems "Werkzeugmaschine-Antrieb-Zerspanprozess" auf der Grundlage ordnungsreduzierter FEM-Strukturmodelle

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Projektbeschreibung:

Werkzeugmaschinen sind heute komplexe mechatronische Produktionssysteme, deren Entwicklung unter enormem Innovations-, Zeit- und Kostendruck stattfindet. Die Simulationstechnik stellt dabei eine Schlüsseltechnologie zur Früherkennung von Produkteigenschaften dar. Ihr Einsatz ist umso effektiver, je früher im Produktentwicklungsprozess wesentliche Erkenntnisse über den Verhaltenscharakter des Gesamtsystems gewonnen werden können. Im Idealfall können z. B. die Realisierbarkeit neuer Funktionen und die Erreichbarkeit der Qualitäts- und Leistungsanforderungen noch in der Entwurfsphase abgesichert werden. Ein besonders effizienter und frühzeitig applizierbarer Ansatz zur Abschätzung der erreichbaren Leistungsfähigkeit und Genauigkeit von NC-Maschinenentwürfen ist die Kopplung von Finite-Elemente-Modellen der mechanischen Struktur mit der regelungstechnischen Simulation der elektrischen Antriebssysteme. Bereits erste Entwurfsmodelle der mechanischen und elektrischen Konstruktion sowie der Steuerungstechnik werden dabei mit geringfügigem Zusatzaufwand für die Modelldatenverarbeitung in ein mechatronisches Gesamtmodell integriert.

Schwerpunkte des Forschungsvorhabens zu dieser Methode sind der Einsatz und die Anpassung neuer mathematischer Verfahren zur automatisierten Modellreduktion der Finite-Elemente-Modelle, die effiziente Modellierung rotatorischer Antriebssysteme mit Kugelgewindetrieb im Verbund mit dem Maschinengestell, sowie die Implementierung eines Zerspanprozessmodells, um Systementwürfe hinsichtlich der Prozesstauglichkeit zu untersuchen.

Laufzeit:

01.01.2006 - 31.12.2008

Beteiligte Institute:

• Technische Universität München iwb

  Projektleiter:

  Prof. Dr.-Ing. Michael F. Zäh

  Projektbearbeiter:

  Dipl. Ing. Thomas Bonin

• Technische Universität Braunschweig ICM

  Projektleiter:

  Prof. Dr. Heike Faßbender

  Projektbearbeiter:

  Andreas Soppa

• Technische Universität Chemnitz MiIT

  Projektleiter:

  Prof. Dr. Peter Benner

  Projektbearbeiter:

  Dipl. Math. Jens Saak (01/2008 -06/2009)

Veröffentlichungen mit Chemnitzer Beteiligung:

• Peter Benner und Jens Saak, Efficient Balancing based MOR for Second Order Systems Arising in Control of Machine Tools in I. Troch; F. Breitenecker: No. 35 Vol. 2 of ARGESIM-Reports; ISBN/ISSN: 978-3-901608-35-3
• Peter Benner, Michael Döhler, Matthias Pester und Jens Saak, "PLiCMR - Usage on CHiC",
  Dokumentation, Chemnitz Scientific Computing Preprint, TU Chemnitz, April 2008
• Peter Benner, "Integrierte Simulation des Systems Werkzeugmaschine - Antriebe - Zerspanprozess auf der Grundlage ordnungsreduzierter FEM-Strukturmodelle",
  Arbeitsbericht, Fakultät für Mathematik, TU Chemnitz, Mai 2008

Vorträge von MiIT Mitgliedern:

• Peter Benner; ADI-based Methods for Algebraic Lyapunov and Riccati Equations;
  CICADA / MIMS workshop on Numerics for Control and Simulation;
  University of Manchaster, 17. Juni 2009.
• Jens Saak; Efficient Balancing Based MOR for Large Sparse Second Order Systems;
  Südostdeutsches Kolloquium zur Numerischen Mathematik;
  TU Chemnitz, 8. May 2009.
• Peter Benner; System-Theoretic Methods for Model Reduction of Large-Scale Systems: Simulation, Control, and Inverse Problems;
  MathMod 2009;
  TU Wien, 11.-13. Februar 2009.
• Jens Saak; Efficient Balancing based MOR for Second Order Systems Arising in Control of Machine Tools;
  MathMod 2009;
  TU Wien, 11.-13. Februar 2009.

Links:

• Projektmakeitafullxhtmlpage am IWB
• Projektbeschreibung im IWB Newsletter