OPEN MIND unterstützt Forschungsprojekt

24.10.2022 — Das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen der Leibniz Universität Hannover hat nach einer Möglichkeit geforscht, ob in der zerspanenden Bearbeitung Energie durch die Anpassung des Kühlschmierstoffdrucks (KSS-Druck) eingespart werden kann. OPEN MIND unterstützte das Projekt finanziell und lieferte die Bauteilgeometrie und programmierung für Fräsbearbeitung und Analysen. Im Projekt wurde eine Methode entwickelt, mit der der optimale KSS-Druck in Abhängigkeit vom auftretenden Werkzeugverschleiß ermittelt werden kann. Das Resultat: Bis zu 33 Prozent Energie konnten damit eingespart werden. Verfahren, die auf maschinellem Lernen basieren, werden es in Zukunft ermöglichen, den KSS-Druck über einen optimierten NC-Code bedarfsgerecht zu steuern.

Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena, Talash Malek, M.Sc., Martin Winkler, Dipl.-Ing (FH), und Marcel Wichmann, M.Sc., haben ihr Projekt in Ausgabe 4/2022 der Zeitschrift VDI-Z unter dem Titel „Energie­effiziente Prozess­planung“ vorgestellt. Auf der Suche nach Möglich­keiten, die zerspanende Fertigung ökologisch nach­haltiger zu gestalten, hatten sich die Autoren das Thema Hochdruck­kühlung vorgenommen. Hochdruck-KSS-Anlagen können die Stand­zeiten von Werk­zeugen um maximal 250 Prozent verlängern, verursachen derzeit aber auch bis zu 25 Prozent des Gesamt­energie­verbrauchs einer Werkzeug­maschine.

Verfahren, die auf maschinellem Lernen basieren, werden es in Zukunft ermöglichen, den KSS-Druck über einen optimierten NC-Code bedarfsgerecht zu steuern.
Bildquelle: Malek/IFW

Verschleißverhalten erforscht

Je nach Bearbeitungs­strategie und gefrästen Span­volumen verschleißen Werkzeuge unter­schied­lich. Ab einem gewissen Punkt bringt die Erhöhung des KSS-Drucks jeweils keine weitere Erhöhung der Stand­zeit. Das heißt auch, dass an vielen Stellen unnötig viel Kühl­mittel einge­bracht wird. Die Forscher führten die von OPEN MIND entwickelte Test­bearbeitung des Schruppens mehrerer Taschen in einem Ti-6Al-4V-Block mit einem VHM-Schaftfräser durch und unter­suchten die Aus­wirkung verschiedener Bearbeitungs­strategien und KSS-Drücke auf den Werkzeug­verschleiß.

Maschinelles Lernen

Ausgehend von diesen Erkenntnissen wurde eine Simulation auf Basis maschinellen Lernens (ML) entwickelt, die Werkzeug­verschleiß anhand der Prozess­daten vorher­sagen konnte. Mit Hilfe des ML-Modells wurde die Bearbeitung mit wechselndem KSS-Druck simuliert. Die Validierung am realen Bau­teil bestätigte, dass mit je nach Bearbeitungs­situation reduziertem Kühlmittel­druck die gleichen Oberflächen­güten und Werkzeug­standzeiten erreicht werden konnten. Die tatsächliche Energie­einsparung von bis zu 33 Prozent lag dabei sogar noch etwas höher als nach der Simulation erwartet worden war.

Wegweisend für die Branche

„Wir freuen uns, dass wir zu diesem Projekt bei­tragen konnten und sind vom Ergebnis begeistert“, sagt Dr. Josef Koch, CTO der OPEN MIND Technologies AG. „Aus dem Projekt ergeben sich für uns zwei Ansätze für die Weiter­entwicklung unseres CAD/CAM-Systems. Die dynamische KSS-Druck­kontrolle könnte zukünftig in die NC-Code-Generierung von hyperMILL® integriert werden. Außerdem unter­suchen wir, ob die prädiktiven Modelle dazu genutzt werden können, um den Werkzeug­verschleiß für einen Werkzeug­weg zu bestimmen. Das würde es Benutzern ermög­lichen, den Werkzeug­verschleiß verschiedener Fräs­strategien zu vergleichen. Das wäre eine interessante Erweiterung unseres hyperMILL® VIRTUAL Machining Center.“

 – Dr. Josef Koch, CTO der OPEN MIND Technologies AG.

Dr. Josef Koch, CTO der OPEN MIND Technologies AG.

Broschüren

 –
OPEN MIND – The CAM Force.

We push machining to the limit

/fileadmin/user_upload/pdf/image/bro-cad-cam-image-de.pdf
 –
CAM-Software hyperMILL®.

Das Komplettsystem für die effiziente und sichere CAM-Programmierung.

/fileadmin/user_upload/pdf/cam/2d-3d-5-axis/bro-hypermill-overview-2d-5-achs-de.pdf
 –
hyperMILL® VIRTUAL Machining.

NC-Code-basierte Simulation und perfekte Vernetzung mit der Maschine

/fileadmin/user_upload/pdf/cam/simulation/bro-hypermill-virtual-machining-de.pdf
mobile-s mobile-m mobile-l tablet desktop-s desktop-m desktop-l desktop-xl