Konzeptionierung und Auslegung strukturintegrierter adaptronischer Kompensationsmodule für den Einsatz in Strukturbauteilen spanender Werkzeugmaschinen

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Spanende Werkzeugmaschinen sind während des Bearbeitungsprozesses großen statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt. Die daraus resultierenden Verlagerungen am Werkzeug müssen möglichst klein sein, um eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten. Gleichzeitig besteht die Forderung nach hohen Verfahrgeschwindigkeiten, Achsbeschleunigungen und daraus resultierend hoch einstellbaren Ruckwerten der Antriebe, die sich nur durch möglichst geringe bewegte Massen erfüllen lassen. Anzustreben sind demnach eine hohe statische und dynamische Steifigkeit sowie eine möglichst hohe Systemdämpfung der Werkzeugmaschine bei gleichzeitigem strukturellen Leichtbau der bewegten Strukturbauteile, was wegen des auftretenden Zielkonfliktes mit klassischen Konstruktionsmethoden nur schwer zu realisieren ist. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes werden strukturintegrierte adaptronische Kompensationsmodule entwickelt und untersucht, mit denen die statischen, dynamischen und thermischen Verformungen der Bauteile kompensiert werden können. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist hierbei die Untersuchung der Wirksamkeit unterschiedlicher strukturintegrierter adaptronischer Kompensationsmodule in Abhängigkeit des Anbringungsortes. Die effektive Kompensation der Bauteilverformungen eröffnet die Möglichkeit, weitergehende als die heute üblichen und allgemein zulässigen Leichtbaumaßnahmen umzusetzen und somit die Leistungsfähigkeit spanender Werkzeugmaschinen weiter zu steigern. Die erforderlichen Untersuchungen werden zunächst simulationstechnisch durchgeführt. Grundlage hierfür bilden gekoppelte flexible Mehrkörpermodelle von Gesamtmaschinen, welche mit Modellen der strukturintegrierten adaptronischen Kompensationsmodule gekoppelt werden. Die praktische Umsetzbarkeit und Wirksamkeit der strukturintegrierten adaptronischen Kompensationsmodule soll im Rahmen des hier beantragten Fortsetzungsantrags an einem Demonstrator erprobt werden.