Netzfreie Zerspanungssimulation mit der Finite-Pointset-Methode

Zur Unterstützung der Werkzeugentwicklung und zur Analyse von Zerspanungsprozessen werden in Industrie und Forschung Zerspanungssimulationen durchgeführt. Als numerisches Lösungsverfahren kommt dabei standardmäßig die Finite-Elemente-Methode (FEM) zum Einsatz, die als Rechenbasis ein weitgehend unverzerrtes Netz aus finiten Elementen benötigt. Dadurch unterliegt die FEM-Simulation jedoch einigen Einschränkungen bei der Abbildung der Trennvorgänge und der großen Umformgrade, die mit der Spanbildung einhergehen. Diese Einschränkungen können die Lösungsgenauigkeit beeinträchtigen und die Rechenzeit erhöhen. Ziel der Arbeit ist es, erstmals die netzfreie Finite-Pointset-Methode (FPM) als Lösungsverfahren für die Zerspanungssimulation einzusetzen und zu untersuchen, inwieweit sie Anwendungsvorteile im Vergleich zur netzbasierten FEM-Zerspanungssimulation bietet. Hierzu werden FPM-Modelle entwickelt und FPM-Zerspanungssimulationen ausgewertet. Die Ergebnisse werden FEM-Simulationen und experimentellen Untersuchungen gegenübergestellt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Kopplung der netzfreien FPM-Zerspanungssimulation mit der Strömungssimulation des Kühlschmierstoffs.