D15 FlexCut

Produktionstechnik

Finite-Elemente-Simulation von Fräswerkzeugen

D15 FlexCut

Produktionstechnik

Finite-Elemente-Simulation von Fräswerkzeugen

Wobei unterstützt mich FlexCut?

  • Durchführung von Finite-Elemente-Simulationen (FE-Simulationen)
  • Auslegung von Fräswerkzeugen

Welche Vorteile bietet mir der Einsatz von FlexCut? 

  • Identifikation optimaler Schneidengeometrien
  • Automatische Anpassung von Geometriedaten zur iterativen Durchführung von Simulationen

Was benötige ich für die Umsetzung?

Finite-Elemente-Software, Software-Skript, leistungsstarker PC

Der Nutzen: Wie profitiere ich von FlexCut?

FlexCut ermöglicht es einem Unternehmen für einen kundenindividuellen Anwendungsfall die Schneidengeometrie (also die Geometrie der „Klinge“) eines Fräswerkzeugs zu simulieren. Mittels einer sogenannten FE-SimulationssoftwareSimulationssoftware Hierbei handelt es sich um eine Software, mit der beispielsweise werkstoffphysikalische Eigenschaften eines Bauteils in Form eines Computermodells abgebildet werden können. werden optimale Konstruktionsparameter einfach ermittelt und effizient überprüft. Der Durchlauf dieser Simulation kann hierbei auch vollautomatisch durchgeführt werden. Somit sind beispielsweise umfangreiche und kostenintensive Praxistests zur Identifikation benötigter Parameter vermeidbar. Zudem wird sichergestellt, dass die Anforderungen an kundenindividuelle Produkt verlässlich und effizient erfüllt werden und die Produktqualität gleichbleibend hoch ist.

Herausforderung? Lösung! Wie kann ich FlexCut in der Praxis einsetzen?

Ein Praxisbeispiel aus der Fertigung: Fräswerkzeuge sind heute zentrale Bestandteile nahezu jeder Produktion. Um Kunden eine beständig hohe Produktqualität bieten zu können, ist die exakte Schneidengeometrie von Fräswerkzeugen unerlässlich, denn diese sind entscheidend für eine lange Werkzeugstandzeit. Zur Ermittlung dieser Geometrien bedarf es bestimmter Konstruktionsparameter, die bislang nur durch zeitaufwendige praktische Erprobungen im Labor oder Erfahrungswerte bestimmt werden konnten.

FlexCut kann einen Werkzeughersteller unterstützen, für einen kundenindividuellen Anwendungsfall die optimale Schneidengeometrie seines Fräswerkzeugs schnell und ohne kostenintensiven Personalaufwand mittels FE-SimulationFinite Elemente-Simulation FE-Simulationen bilden mit mathematischen Gleichungen geometrische Abhängigkeiten ab, mit denen beispielsweise das Verhalten von Fluiden oder technischen Bauteilen beschrieben werden kann. Diese Methode wird für unterschiedlichste Simulationen verwendet: Fahrzeugcrash, Flugzeugturbine, Gebäudeschwingungen etc. festzulegen. Hierzu werden zuerst die kundenspezifischen Anforderungen bzw. Zielgrößen ermittelt. Anschließend werden die Anforderungen in die FE-Simulationsumgebung übertragen und dort verschiedene Parameterkombinationen für die Schneidengeometrie des Fräswerkzeugs simuliert. Nach Durchlauf der Simulationen sind die optimalen Geometrien identifiziert und können auf das Fräswerkzeug geschliffen werden. So können vor allem kleine und mittelständische Unternehmen hochwertige Produkte zu wettbewerbsfähigen Konditionen produzieren.

Weitere Antworten

Die Finite-Elemente-Simulationssoftware kostet je nach Hersteller einen mittleren fünfstelligen Betrag. Sie kann je nach Produktkomplexität mit bestehenden CAD-Workstation betrieben werden. Wenige Wochen Einarbeitungszeit sind für einen erfahrenen CAD-Konstrukteur ausreichend, um erste Erfolge mit der FE-Simulation zu erreichen. Der Aufwand besteht darin, dass in der FE-Simulationssoftware ein Modell erstellt werden muss, welches das Bauteil geometrisch, kinematisch und werkstoffwissenschaftlich abbildet. Hierbei sind die Komplexität des Produkts sowie die Anforderungen an die Simulation maßgeblich für den Aufwand zur Erstellung. Liegen bereits ein CAD-Modell und Werkstoffparameter vor, sind nach etwa 8 bis 12 Wochen Einarbeitungszeit erste Erfolge mit dem Simulationsmodell realistisch. Ist das Simulationsmodell erstellt, ist die Anpassung einzelner (kundenindividueller) Parameter für einen geübten Anwender in wenigen Stunden durchgeführt.

FlexCut dient zur Veranschaulichung und als Impulsgeber, um die Anwendung und Integration einer FE-Simulationssoftware in ein bestehendes Geschäftsmodell zu visualisieren. Je nach Unternehmen und Produkt kann FlexCut auf den jeweiligen Anwendungsfall adaptiert werden, wobei der Aufwand zur Integration produktabhängig ist.

FlexCut verwendet beispielhaft die FE-Simulationssoftware Ansys Workbench des Herstellers ANSYS Inc. Selbstverständlich kann auch eine adäquate Software anderer Hersteller genutzt werden. Die FE-Simulationen bilden mit mathematischen Gleichungen geometrische Abhängigkeiten ab, mit denen beispielsweise auch das Verhalten von Fluiden oder technischen Bauteilen beschrieben werden kann. Somit ist diese Software für vielfältige Simulationen technischer Werkstoffen und Maschinen einsetzbar.

FlexCut zeigt, wie der gezielte Einsatz einer FE-Simulation die Entwicklungszeit kundenindividueller Produkte oder Bauteile reduzieren kann. Hierbei wird die FE-Simulation verwendet, um Parameter zur Erreichung optimaler Produkteigenschaften bereits in der Konstruktionsphase zu identifizieren. Zeit- und kostenintensive Testphasen und Laboruntersuchungen zur Ermittlung optimaler Parameter können dadurch vermieden werden. Es ist somit sichergestellt, dass auch kleine und mittelständische Unternehmen Produkte entwickeln können, bei denen die kundenindividuellen Zielstellungen punktgenau erreicht werden. Bei der Ermittlung mittels Laboruntersuchungen ist dies oft nur eingeschränkt möglich. Durch die Anwendung der FE-Simulation kann somit der Personaleinsatz in der Entwicklungsphase reduziert und die Wettbewerbsfähigkeit auch bei kleinen Losgrößen sichergestellt werden.

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