DFG-Projekt
Integrierte Simulation des Systems "Werkzeugmaschine-Antrieb-Zerspanprozess" auf der Grundlage ordnungsreduzierter FEM-Strukturmodelle
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
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- Technische Universität Braunschweig ICM
- Projektleiter:
- Prof. Dr. Heike Faßbender
- Projektbearbeiter:
- Andreas Soppa
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- 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.