Für die Verknüpfung von Theorie und Praxis in der Ingenieursausbildung wurde im Rahmen des ELLI-Projekts eine teleoperative Prüfzelle zur Materialcharakterisierung entwickelt. Das Ziel des Projekts besteht darin, die Studierenden auf die besonderen Herausforderungen des immer stärker verbreiteten Konzeptes „Industrie 4.0“ vorzubereiten. Hierzu wurden Versuche zu umformenden Fertigungsverfahren realisiert, die den Studierenden ein besseres Prozessverständnis vermitteln sollen. Die Ausführung erfolgt dabei voll automatisiert, sodass Studierende orts- und zeitunabhängig Experimente durchführen können.
Für die Integration weiterer ingenieursspezifischer Bereiche, wie der Zerspanung, wurde seitens des ISF ein Konzept entwickelt, das den Studierenden neben der Optimierung von Prozessparameterwerten Kenntnisse über prozessspezifische Probleme und die Fähigkeit zur Interpretation von entsprechenden Messdaten und Bauteiloberflächen vermitteln soll.
Bereits bei vermeintlich einfachen Prozessen treten nicht triviale Probleme auf. Beispielsweise werden oftmals dünnwandige Bauteile spanend bearbeitet, wie sie u. a. in der Luft- und Raumfahrttechnik Verwendung finden. Hierbei ist die Wahl der Prozessparameterwerte von entscheidender Bedeutung, da diese die Qualität der erzeugten Oberflächen maßgeblich beeinflussen. So kann beispielsweise eine sehr raue Oberfläche ein Indiz für einen zu hohen Vorschub darstellen. Das Auftreten dynamischer Effekte kann ebenfalls zu einer schlechten Oberflächenqualität führen. Oftmals sind selbsterregte Schwingungen die Ursache für sog. Rattermarken auf dem Bauteil.
Für die Umsetzung des Konzepts wurde eine 5-Achs-Tischfräsmaschine (PocketNC) verwendet, mit der ein automatisierter Betrieb realisierbar ist. Mithilfe einer Spannvorrichtung können acht Proben aufgenommen werden. Für die Bearbeitung der Proben wird ein Umfangs-Planfräsprozess genutzt. Den Studierenden ist es dann vorbehalten, geeignete Prozessparameter (Drehzahl n und Zahnvorschub fz) zunächst selbst zu wählen und anschließend den Prozess mit ebendiesen durchzuführen.
In der Abbildung ist der Versuchsaufbau dargestellt. Die auftretenden Schwingungen können zum einen durch eine optische Prüfung der Bauteile durch angebrachte Kameras erfasst werden, zum anderen wurde ein Wirbelstromsensor im Aufbau integriert. Mit diesem Sensor wird die Auslenkung der Probe erfasst, und es können bereits kleinste Veränderungen aufgezeigt werden.
Ansprechpartner:
Priv.-Doz. Dr.-Ing. Dipl.-Inform. Andreas Zabel
Telefon: 0231 755-2708 / E-Mail: zabel@isf.de
