Die Zielsetzung in diesem Projekt ist die Erarbeitung einer Prozess- und CAM-Technologie, die eine Fertigung von komplexen rotatorischen Bauteilen mit Standardwerkzeugen auf konventionellen Dreh-Fräs-Bearbeitungszentren möglich macht. Diese Lösung erfordert die Verwendung von Standardwerkzeugen mit optimierter Kontur, sowie die Entwicklung neuer CAM-Strategien, um diese Werkzeuge zur fräsenden Bearbeitung der komplexen rotatorischen Bauteile einsetzen zu können. Beide Aspekte sind Inhalte des hier beantragten Projekts. Mit diesem Lösungsansatz kann die Wettbewerbsfähigkeit von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) auf diesem Gebiet langfristig gesichert werden.

Zur Herstellung komplexer Rotationsbauteile werden u. a. teure Sonderwerkzeuge eingesetzt. Die Werkzeuge bilden die herzustellende Bauteilkontur ab und werden speziell für die Bauteile in den erforderlichen Größen konstruiert und gefertigt. In einem festgelegten Fertigungsablauf mit starren Einstelllagen in den Maschinen werden die zu erzeugenden Bearbeitungsflächen zerspant. Durch die vielen gleichzeitig im Eingriff befindlichen Schneiden treten sehr hohe Schnittkräfte auf, die wiederum Auswirkungen auf die zur Verfügung stehende Maschinenleistung und die Anregung der Maschinenkonstruktion haben.

Neben den hohen Werkzeugkosten entstehen somit zusätzlich hohe Maschinenkosten aufgrund der hohen Anforderungen an den Bearbeitungszentren. Bearbeitungszentren mit den erforderlichen Leistungsdaten und der erhöhten Steifigkeit kosten nach Umfrage bei betroffenen KMU ca. das Doppelte von konventionellen Dreh-Fräs-Bearbeitungszentren in der identischen Größenordnung und derselben Kinematik. Infolgedessen dass die zu erzielende Endkontur mit einer hohen Oberflächengüte über diese Art der Zerspanung nicht erreicht werden kann, ist eine nachfolgende Feinbearbeitung mittels Schleifverfahren notwendig. Ebenfalls entstehen hiermit Zusatzkosten für die Bereitstellung der Schleifmaschinen und der Schleifmittel. Durch den Einsatz von Standardwerkzeugen in einer konturnahen und variablen Anstellung können große Einsparungen in den Unternehmen erzielt werden. Zurzeit fehlen jedoch Methoden und die erforderlichen Unterstützungsfunktionen in den CAM-Systemen, um Standardwerkzeuge entsprechend variabel einsetzten zu können. Durch „Trial and Error“ vor Ort können diese fehlenden Anstellberechnungen nicht kompensiert werden. Daraus folgt, dass die Unternehmen aufgrund der komplexen mathematischen Zusammenhänge zur Bestimmung der optimalen Anstelllagen auf den Einsatz von Standardwerkzeugen verzichten und dafür teure, aber prozesssichere Sonderwerkzeuge einsetzen.

Das IGF-Vorhaben 18383N/2 der Forschungsvereinigung Programmiersprachen für Fertigungseinrichtungen e.V. (FVP) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Den Schlussbericht des Forschungsvorhabens finden Sie weiter unten im Download-Bereich.