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Von der Schneidkante bis zum NC-Code

Zerspansimulation unterstützt konsequente Entwicklung moderner Produktionsprozesse
Von der Schneidkante bis zum NC-Code

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Der Druck auf Ingenieure, effiziente, moderne Produktionsprozesse zu entwickeln, steigt stetig und neue Verfahren sollen besser gestern als heute implementiert sein. Zusätzlich wird gefordert mehr, schneller und günstiger zu produzieren, wobei eine Vielzahl an Fertigungsstrategien zur Auswahl steht. Simulationen helfen dabei die richtigen Entscheidungen schneller zu treffen und moderne Produktionsprozesse effizient zu gestalten.

Autor: Julian Lüdecke, Account Manager, Third Wave Systems

Third Wave Systems entwickelt und vertreibt werkstoffbasierte Modellierungssoftware und Dienstleistungen zur Optimierung von Zerspanprozessen. Durch die langjährige Erfahrung kann sich das Softwarehaus aus Minneapolis heute als führender Anbieter auf dem Gebiet der Zerspansimulation global behaupten und unterstützt innovative Unternehmen dabei, Produktionskosten zu reduzieren, Entwicklungszeiten zu verkürzen, die Bauteilqualität zu erhöhen und einen schnelleren Marktzugang zu erreichen.

Die Basis der Simulationstechnologie, sowie eine der Kernkompetenzen von Third Wave Systems, ist die umfassende Werkstoffdatenbank und die Entwicklung konstitutiver Materialmodelle. Entscheidend für die Abbildungsgüte der Simulationsergebnisse ist die Berücksichtigung sich verändernder Materialeigenschaften in Abhängigkeit der vorliegenden Rahmenbedingungen mit Bezug auf Technologiewerte und Prozessparameter.

Die Zerspanung von metallischen Werkstoffen ist ein dynamischer, nicht-linearer Prozess, welcher Werkstoffmodelle erfordert, die dieses Verhalten berücksichtigen (thermische Effekte: Erweichen oder Verfestigen in der Scherzone). Es macht beispielsweise einen großen Unterschied, ob Inconel mit Keramikwerkzeugen und einer Schnittgeschwindigkeit von 300 m/min oder 900 m/min bearbeitet wird – die resultierenden Kräfte weichen erheblich voneinander ab. Ein Werkstoffmodell muss dieses Verhalten über ein breites Spektrum an Prozessbedingungen abbilden, damit Anwender verlässliche und reproduzierbare Ergebnisse erhalten.

Komplexe Modellierung, einfache Bedienung

Advantedge, die Lösung von Third Wave Systems zur Simulation der Spanbildung und thermomechanischen Belastung an der Schneidkante (Abb. 2), vereint die Komplexität der Materialmodellierung mit einer übersichtlichen und einfach zu bedienenden Benutzeroberfläche, welche einen kurzen Setup-Prozess für Simulationen ermöglicht. Durch umfangreiche Analysefunktionen bei der Ergebnisauswertung wird der Anwender bei der Auswahl des bestmöglichen Werkzeugdesigns und Identifikation optimaler Prozessparameter unterstützt. Einflüsse auf Grund variierender Technologiedaten, aber auch Beschichtungen und Kühlmittelzufuhr werden dabei berücksichtigt.

Die detaillierten, hochauflösenden Simulationsergebnisse ermöglichen zudem tiefe Einblicke in den Prozess, die durch experimentelle Versuche schlichtweg unmöglich sind und die Entscheidung hinsichtlich optimaler Prozessbedingungen vereinfachen. Mit Advantedge können so effektiv Designstudien in der virtuellen Umgebung durchgeführt, und die Werkzeugperformance sowie die Spanbildung bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Werkzugdesigns können realitätsgetreu untersucht werden – ohne die Notwendigkeit, Prototypen anfertigen zu müssen. Das reduziert den Aufwand experimenteller Versuche erheblich und ermöglicht Einsparungen bei Entwicklungszeiten wie auch bei kostspieligen Versuchsiterationen.

Tools analysieren Mikro-/Makrogeometrie sowie Werkzeugwege

Advantedge ist für die Untersuchung der Mikro- bzw. Makrogeometrie des Schneidwerkzeugs ausgelegt. Um das volle Potenzial der optimierten Werkzeuge ausreizen und die Erkenntnisse der Zerspansimulation auch auf Zyklusebene nutzen zu können, hat Third Wave Systems eine ergänzende Lösung zur Werkzeugweganalyse entwickelt: Das Production Module basiert ebenfalls auf physikalischen Materialdaten und ermöglicht eine umfangreiche Belastungsanalyse entlang des kompletten Bearbeitungszyklusses. Die Software visualisiert in Abhängigkeit vom Werkzeugwege, von der Geometrie der eingesetzten Schneidwerkzeuge und vom zu bearbeitenden Werkstoffmaterial ein breites Spektrum an Kennwerten.

Anwender können damit die über den Verfahrweg eines NC-Programms auftretenden Schnittkräfte, Drehmomente, Spindellasten, Temperaturen (und viele weitere Parameter) berechnen und unerwünschte Zustände, wie beispielsweise Kraftspitzen oder Luftschnitte, reduzieren. Unterschiedliche Bearbeitungsstrategien können so frühzeitig verglichen und evaluiert werden. Je nach Ziel der Analyse lassen sich so Werkzeugstandzeiten optimieren und/oder Zykluszeiten verringern, sodass die Prozesssicherheit erhöht und ein deutlich verbessertes Cost-per-part-Verhältnis erreicht wird.

Die Kombination beider Simulationslösungen aus dem Hause Third Wave Systems unterstützt die Gestaltung moderner und effizienter Produktionsprozesse (Abb. 3). Vom Werkzeugdesign über die Auswahl der Schnittbedingungen bis hin zur Analyse bzw. Optimierung des Werkzeugwegs wird alles aus einer Hand sowie hauseigener Entwicklung geliefert. Die langjährige Erfahrung und globale Expertise der Anwendungsexperten von Third Wave Systems ermöglichen eine einfache Implementierung in nahezu jede Produktionsumgebung und stellen die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit sicher.

Third Wave Systems
www.thirdwavesys.com

Third Wave Systems
6475 City West Parkway
Minneapolis MN 55344 USA
Telefon: +1 (952) 844 0202
E-Mail: sales@thirdwavesys.com
Internet: www.thirdwavesys.com

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