Entwicklung einer Methodik zur automatisierte Gestaltoptimierung von Werkzeugen am Beispiel eines BTA-Tiefbohrkopfs

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In dem beantragten Forschungsvorhaben soll am Beispiel eines BTA-Tiefbohrkopfes die Leistungsfähigkeit von Werkzeugen mit getrennten Wirkelementen gesteigert werden. Hierzu kommt eine Kombination aus experimentellen Modelluntersuchungen und der Finite-Elemente-Simulation zum Einsatz. Im ersten Schritt wird mit Hilfe der Modellversuche das während des Bearbeitungsvorgangs am Werkzeug angreifende thermomechanische Belastungskollektiv differenziert ermittelt. Diese Erkenntnisse fließen bei der FE-Modellerstellung in die Analyse alternativer Modellierungskonzepte für die Wirkstellenbelastung ein, wobei zunächst eine separate Betrachtung einzelner Teilsysteme des BTA-Bohrkopfes stattfindet. Aus der Kombination der Teilsysteme wird ein funktionsfähiges Gesamtmodell des Bohrkopfes entwickelt, das die gezielte Analyse der Auswirkungen konstruktiver Modifikationen auf das Werkzeugverhalten erlaubt. Die sich in der Simulation als geeignet erwiesenen Veränderungen werden am realen Bohrkopf umgesetzt und experimentell auf ihre Einsatzfähigkeit hin überprüft. Aufgrund der modularen Vorgehensweise bei der Erstellung des FE-Modells kann dieses auch für im Aufbau ähnliche Werkzeuge, wie z. B. Einschneidenreibahlen, adoptiert und für gezielte Verbesserungsmaßnahmen genutzt werden.