Entwicklung von Konstruktionselementen für Werkstückspannsysteme prismatischer Bauteile

Trotz ihrer Wichtigkeit für den Fertigungsprozess haben Werkstückspannsysteme während ihrer Konstruktionsphase in vielen Fällen keinen Zugang zu den gleichen hoch entwickelten Engineering-Werkzeugen wie das Werkstück selbst. Folglich erfolgt ihre Auslegung erfahrungsbasiert unter hohem Zeit- und Kostendruck. Die Existenz einer große Anzahl verschiedener Systeme täuscht darüber hinweg, dass strukturierte Auslegungsmethoden für Komponenten in Werkstückspannsystemen fehlen bzw. in ihrer Bedeutung für den Fertigungsprozess unterschätzt werden. Weiterhin scheitert die Verbreitung von innovativen Spannprinzipien am Unvermögen, ihre Eigenschaften mit rein erfahrungsbasiertem Wissen vorherzusagen. Aufbauend auf einer Kategorisierung der Spannprinzipien in drei Gruppen werden Auslegungsmethoden für Konstruktionselemente in Werkstückspannsystemen vorgestellt, die bei verlässlichen Ergebnissen auf eine Reduzierung des Auslegungsaufwandes abzielen. Anhand repräsentativ ausgewählter Beispiele für Konstruktionselemente werden die Auslegungsmethoden unter Einbeziehung analytischer, numerischer und experimenteller Anteile vorgestellt, wobei die experimentellen Untersuchungen gleichzeitig zur Verifikation der Ergebnisse dienen. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die geschickte Nutzung der 3D-CAD-Modelle der Untersuchungsobjekte zur Feststellung von Parametern wie Beanspruchung, Verformung und modalem Verhalten gerichtet. Abschließend werden die erarbeiteten Methoden durch den Vergleich von theoretischen und experimentellen Ergebnissen bewertet. Insgesamt zeigt sich, dass mit Hilfe von erlernbaren Methoden und einer sinnvollen Vorgehensweise Werkstückspannelemente mit einem vertretbaren Aufwand charakterisiert werden können.