Aufwandsoptimierte mechatronische Simulation von Werkzeugmaschinen auf Basis mitwachsender Modelle

Die zunehmende Komplexität moderner Werkzeugmaschinen als Folge wachsender Anforderungen hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit erfordert den Einsatz von Simulationsmethoden, die den Entwicklungsprozess und kritische Entscheidungen darin, unterstützen. Vor dem Hintergrund kürzer werdender Entwicklungszyklen und hohem Kostendruck ist die Simulation aufwandsoptimal in die Entwicklung zu integrieren. Ausgehend von der Definition der Anforderungen an eine aufwandsoptimierte Simulation wird in der vorliegenden Arbeit auf Basis des funktionalen Aufbaus einer Werkzeugmaschine eine Modellierungsmethode erarbeitet, die durch die Verwendung konfigurierbarer Komponenten den flexiblen Modellaufbau ermöglicht, der an die jeweilige Fragestellung und Phase im Entwicklungsprozess adaptiert wird. Der Fokus liegt hierbei auf der Aufwandsreduktion für die mechatronische Simulation von Werkzeugmaschinen, die Aufschluss über das dynamische Verhalten von Strukturmechanik, Antrieben und Regelung bietet. Es werden Vorgehensweisen definiert, die es erlauben, Simulationsmodelle initial in frühen Entwicklungsphasen aufzubauen, die über den Entwicklungsprozess mitwachsen und zur Beantwortung unterschiedlicher Fragestellungen, wie sie im Laufe der Entwicklung auftreten, genutzt werden können. Ebenso wird eine Wiederverwendbarkeit in anderen Entwicklungsprojekten sichergestellt. Anhand verschiedener Beispiele werden der beschriebene Ansatz und die Möglichkeiten des Mitwachsens der Modelle verifiziert. Die Bewertung der erreichbaren Maschinendynamik einer Werkzeugmaschine wird als eine typische Fragestellung im Entwicklungsprozess genutzt, um zum einen die erarbeiteten Vorgehensweisen zu demonstrieren und zum anderen anhand von vergleichenden Messungen an Maschinen die Prognosefähigkeit der Simulationen zu beurteilen, wodurch die Ergebnisse validiert werden.