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Anzeige mav Innovationsforum 2022 ▶ MEHR ALS NUR TAKTZEITEINSPARUNGEN DURCH (FEM-)ZERSPANSIMULATION Mit werkstoffbasierter NC-Analyse zu echter Innovation Eine umfassende Analyse und Optimierung des Bearbeitungsprozesses erfordert den Einsatz modernster, experimentell validierter, FEM-Materialmodelle. Integriert in CAM-Systeme, verbessern Sie NC-Programme mühelos bereits vor dem Einfahren, schonen Maschinenspindel und optimieren die Werkzeugverfügbarkeit. Vielfältiger Nutzen der NC- Analyse und Optimierung mit Production Module Foto: Third Wave Systems Der Autor Julian Lüdecke Account Manager DACH Third Wave Systems, Inc. Seit über 100 Jahren wird bei der Entwicklung und Verbesserung von Bearbeitungsprozessen auf die Methode des iterativen Herantastens durch experimentelle Versuche zurückgegriffen. Was sich bewährt hat und heute in vielen Bereichen noch immer Anwendung findet, stößt häufig an die Grenzen des Machbaren und darüber hinaus bestehendes Verbesserungspotential wird nicht ausgeschöpft. Nicht nur, dass diese Potentiale unentdeckt bleiben, „Trial-and-Error“ und dessen zugrundeliegende lineare Denkweise provoziert, wie in der Namensgebung verankert, eine Vielzahl an Problemen wie Werkzeugversagen, Werkzeugbruch, ausgefallene Maschinenspindeln oder Ausschuss kostbarer Fertigteile, was mitunter eine komplett neue NC-Programmierung erfordert. Nicht-linearer Ansatz Third Wave Systems entwickelt daher seit mehr als einem viertel Jahrhundert einzigartige, FEM-basierte und experimentell validierte CAE-Lösungen, welche das nichtlineare Materialverhalten metallischer Werkstoffe bei der spanenden Fertigung auf mikro- sowie makroskopischer (Werkzeug) und Zyklus-Ebene (NC-Code) zuverlässig vorhersagen. Die Softwarelösungen sind einfach zu bedienen und von Ingenieuren entwickelt, die selbst seit Jahrzehnten Bearbeitungsprozesse optimieren und deren kritische Bestandteile im Detail nachvollziehen können. Materialmodelle Die Basis der Simulationstechnologie, sowie eine der Kernkompetenzen von Third Wave Systems, ist die umfassende Werkstoffdaten- 52 April 2022
Anzeige mav Innovationsforum 2022 bank und die Entwicklung neuer konstitutiver Materialmodelle. Entscheidend für die Abbildungsgüte der Simulationsergebnisse ist die Berücksichtigung der sich verändernden Materialeigenschaften in Abhängigkeit der eingesetzten Technologiedaten und vorliegenden Prozessbedingungen. Die Zerspanung von metallischen Werkstoffen ist ein dynamischer, nichtlinearer Prozess, dessen analytische Optimierung Werkstoffmodelle erfordert, die dieses Verhalten, insbesondere die thermischen Effekte (Materialerweichung oder -verfestigung in der Scherzone) berücksichtigen. Es ist beispielsweise ein bedeutender Unterschied ob Inconel mit Schnittgeschwindigkeiten von 300 m/min oder 900 m/min bearbeitet wird – Messdaten weisen hier ein deutliches, nicht-lineares Verhalten in Bezug auf die resultierenden Schnittkräfte auf. Zerspansimulation auf Zyklusebene Das Production Module TM basiert auf physikalischen Werkstoffmodellen und ermöglicht eine aussagekräftige Belastungsanalyse entlang des kompletten Bearbeitungszyklusses. Die Software visualisiert in Abhängigkeit des Werkzeugweges, der Geometrie der eingesetzten Schneidwerkzeuge und dem zu bearbeitenden Werkstoffmaterial, ein breites Spektrum an Kennwerten. Anwender können damit die über den Verfahrweg eines NC- Programms auftretenden Schnittkräfte, Drehmomente, Spindellasten, Temperaturen, Spannungen (und viele weitere Parameter) berechnen und unerwünschte Zustände, wie Belastungsspitzen oder Luftschnitte zuverlässig ausnivellieren. Unterschiedliche Bearbeitungsstrategien können so bereits bei der Programmierung verglichen und evaluiert werden. Je nach Ziel der Analyse lassen sich beispielsweise Werkzeugstandzeiten maximieren und Zykluszeiten verringern, sodass die Prozesssicherheit erhöht und ein deutlich verbessertes Cost-Per-Part-Verhältnis erreicht wird. First-Time Right Erfordert das Einfahren neuer Bauteile, Maschinenbediener, Ingenieure, Programmierer und mehrere Anläufe bis der Prozess abgenommen wird? Wie hoch sind die Kosten für verpasste Deadlines und Terminuntreue? Mithilfe der werkstoffbasierten Zerspansimulation wird schon bei der Planung sichergestellt, dass Ausschuss vermieden wird und die Bauteilqualität beim ersten Teil passt. Termintreue Simulationslösungen helfen Entwicklungs- und Produktionszeiten zu minimieren. Teil des Workflows Production Module kann in den bestehenden Arbeitsablauf integriert werden. Unsere offene Architektur bietet Ihnen die notwendige Flexibilität, den gesamten Analyse- und Optimierungsprozess zu automatisieren und ist die Grundlage für CAM-Schnittstellen. Integriert in Siemens NX, CA- TIA und Mastercam, machen Sie die werkstoffbasierte Zerspansimulation ohne Mehraufwand zum ■ Teil der NC-Programmierung. Third Wave Systems www.thirdwavesys.com Foto: Third Wave Systems Machen Sie sich nicht-lineares Foto: Third Wave Systems Probleme schon vor dem Einfahren identifizieren Schon geringe Abweichung vom vereinbarten Lieferziel sind mit Konventionalstrafen verbunden. Maschinenlaufzeiten, Werkzeugverfügbarkeit und Bauteilqualität stehen in direktem Zusammenhang mit der Erfüllung von Vertragsbedingungen. Unsere FEM- Materialverhalten zum Vorteil April 2022 53
