Mathematische Modellierung und effiziente Numerik zur Simulation vom Werkzeugschleifen

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Die Computersimulation des Werkzeugschleifens ist ein Mehrskalenproblem mit Phänomenen auf verschiedenen Längen- und Zeitskalen. Die Maschinenbaupraxis basiert weitgehend auf makroskopischen Theologisch fundierten Ad-hoc-Modellen. Eine eingehende empirische Untersuchung auf einer mikroskopischen Skala der Schleifkörner und eine genauere Modellierung der Wechselwirkung von Korn, Matrix und Werkstück stehen im Wesentlichen aus. Neue Einsichten für die ingenieurpraktische Anwendung sind von numerischen Simulationen zu erhoffen, die im Projekt für das Werkzeugschleifen in einem mehrskaligen Verfahren etabliert werden sollen. Innerhalb des stark vernetzten interdisziplinären Verbundprojektes obliegt die makroskopische Gesamtsimulation der Arbeitsgruppe des Institutes für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW), die Dynamik des Gesamtsystems der Arbeitsgruppe des Institutes für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung (IMKF) und die mikromechanische Kontaktsimulation der Arbeitsgruppe des Institutes für Mathematik (IfM). Mit Hilfe von modernen, hocheffizienten Finiten-Elemente-Methoden wird die dreidimensionale mikroskopische Kontaktsituation von Schleifkorn und Werkstück simuliert. Mit dieser Simulation sind genaue Berechnungen der Prozesskräfte möglich. Diese ist ein essentieller Bestandteil des im Verbundprojekt angestrebten Gesamtmodells des Werkzeugschleifens und der dabei auftretenden statischen und dynamischen Wechselwirkungen zwischen Prozess und Struktur.