Großbauteile: Digitaler Zwilling sagt Eigenspannungen vorher

An einem digitalen Zwilling für das Herstellen strukturierter umgeformter Großbauteile – Anwendungsbereich Luftfahrt – arbeiten gemeinsam das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) wird zusammen mit dem Unternehmen Deharde in einem Forschungsprojekt mit dem Namen Poly-Profiled.

Das Ziel des Projektes ist eine selbstlernende, digitale Prozesskette, die Prozessstellgrößen anpasst, um verzugsoptimiert große, strukturierte, dünnwandige Luftfahrtbauteile zu fertigen. Durch analytische, selbstlernende Ansätze sollen die qualitätsrelevanten Bauteileigenschaften prognostiziert und automatisiert angepasst werden. Dafür werden simulative Methoden herangezogen, deren Daten durch Messwerte der Qualitätssicherung integrativ ergänzt werden.

Der Luftfahrtzulieferer Deharde hat ein inkrementelles Umformverfahren Polygon Forming entwickelt. Mit dieser Technologie ist es erstmalig möglich, in einer neu aufgestellten Prozesskette – vor dem Umformprozess – plane Halbzeuge mit einem kostengünstigen und präzisen 3-Achs-Fräsprozess zu bearbeiten. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird diese neu aufgestellte Prozesskette untersucht und verzugsverursachende Eigenspannungen in der Prozesskette werden identifiziert.

„Dabei müssen wir die realen Messdaten in digitale analytische Modelle integrieren, um Eigenspannungszustände anforderungsgerecht kontrollieren und prognostizieren zu können.“
Fabian Schlenker, Projektmitarbeiter am IFW

Für die Digitalisierung des real ablaufenden Fräsprozesses in der Prozesskette wird die geometrisch-kinematische NC-Simulationssoftware IFW CutS dazu befähigt, fräsprozessinduzierte Eigenspannungen zu simulieren und abschließend kumuliert auszugeben. Das Beanspruchungskollektiv wird in einer nachgelagerten FEM-Analyse hinsichtlich des zulässigen Verzugs analysiert.

Am Ende der Prozesskette steht die Qualitätssicherung. Digitale und reale Ergebnisse werden genutzt, um mittels einer Informationsrückkoppelung die prozessinduzierten Eigenspannungen zielorientiert anzupassen.

Bild oben: Digital Twin für die transparente Fertigung verzugsoptimierter, strukturierter Luftfahrtbauteile. (Quelle: IFW Leibniz Universität Hannover)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung