FEM-basiertes Softwaresystem für die effiziente 3D-Gewindebohrsimulation und Werkzeugoptimierung mittels CFD-Simulation

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Simulationen, die auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) basieren, werden nahezu für jedes Fertigungsverfahren eingesetzt. Insbesondere beim Gewindebohren, stellt die numerische Abbildung wegen der hohen geometrischen Werkzeugkomplexität mit einer Vielzahl von Schneiden mit unterschiedlichen Eingriffssituationen eine große Herausforderung dar. Die vorliegende Arbeit behandelt die Entwicklung eines FEM-basierten Softwaresystems, das die dreidimensionale Simulation von Gewindebohren mit Schwerpunkt auf der Drehmomentvorhersage mit praktikablen Rechenzeiten erlaubt. Zur Steigerung der Produktivität sind Hochleistungs-Gewindebohrer häufig mit Innenkühlkanälen ausgestattet. In dieser Arbeit wird mittels Computational-Fluid-Dynamics-(CDF)-Analyse die Kühlschmiermittelverteilung untersucht und basierend auf den Ergebnissen die Anordnung der Innenkühlkanäle optimiert. Mit diesem Ansatz konnte die Zuverlässigkeit der CFD-Simulation überprüft und die Leistungsfähigkeit des Werkzeugs deutlich gesteigert werden.