Simulationsgestützte Analyse und Auslegung energieeffizienter NC-Fräsprozesse im Rahmen der Anpassungsplanung

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Prozesssimulationen ermöglichen die Untersuchung und Optimierung von Fertigungsprozessen, um die effiziente Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte bereits vor Anpassungsmaßnahmen sicherzustellen. Sie beschleunigen komplexe Planungsprozesse, können jedoch oft keine umfassenden Analysen von Werkstückqualität, Prozesszeit oder Energieverbrauch bieten. In dieser Arbeit wurde ein strukturiertes Verfahren zur simulationsgestützten Prozessauslegung entwickelt, das ein geometrisch-physikalisches Simulationssystem für die Analyse von Fräsprozessen qualifiziert. Hierbei wurden empirische Modelle zur elektrischen Leistungsaufnahme und zum Druckluftbedarf verschiedener Fräsmaschinen erstellt und in das Simulationssystem integriert, um den Energiebedarf zu bestimmen. Die entwickelte zweischrittige Methodik ermöglicht schnelle, vereinfachte Prozessanalysen zur Auswahl Pareto-optimaler Betriebspunkte in Bezug auf Materialabtragsrate und elektrische Leistungsaufnahme. Durch morphologische Filterung und Iterationsschleifen wurde sichergestellt, dass auch bei komplexen Fräsprozessen stabile Abläufe und gute Werkstückqualität erreicht werden. Zudem wurde die Anzahl der zu untersuchenden Betriebspunkte durch ein geometrisches Filterungsverfahren reduziert, was die Rechenzeit verkürzt. Validierungsversuche bestätigten die Prognosefähigkeit des Simulationssystems für Prozesszeit und Energiebedarf, sodass es zielführend zur Prozessauslegung ei