Fräsprozesse effizienter und nachhaltiger gestalten

Bild Heike Fischer TH KölnTH Köln und mechatron GmbH entwickeln intelligentes und selbstlernendes Steuerungssystem für Hochfrequenzfrässpindeln

Mit Hilfe von Hochfrequenzfrässpindeln werden in der industriellen Fertigung unterschiedliche Werkstoffe wie Aluminium oder Kunststoff bearbeitet. Beim Fräsprozess dehnt sich die Spindel aufgrund der thermischen Belastung allerdings aus, was die Bearbeitung ungenau macht. Damit der Prozess präzise bleibt, muss die Temperatur im System konstant bleiben. Im Projekt „SmartSpindle“ entwickeln das Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TH Köln sowie die mechatron GmbH daher ein intelligentes und selbstlernendes Steuerungssystem. Dieses soll die Spindel vorausschauend kühlen oder beheizen, so dass sich temperaturbedingte Ausdehnungen auf ein Minimum reduzieren.

„Hochfrequenzfrässpindeln werden in vielen Bereichen eingesetzt. Mit ihnen werden zum Beispiel die Randkonturen von optischen Kunststoffen für Brillen, Zahnersatzmodelle oder Aluminiumgehäuse für Smartphones und Tastaturen geformt. All diese Anwendungsfälle verlangen ein hohes Maß an Präzision, das bei Ausdehnung der Frässpindel durch thermische Belastung nicht mehr gegeben ist“, sagt Prof. Dr. Jörg Luderich vom Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TH Köln. „Da bisherige Lösungen für dieses Problem entweder nicht effektiv genug oder zu teuer und klimaschädlich sind, entwickeln wir ein neuartiges, optimiertes System zur Temperaturstabilisierung.“

Das Vorhaben knüpft dabei an die Ergebnisse des ebenfalls von Prof. Dr. Luderich geleiteten und in Kooperation mit der mechatron GmbH durchgeführten Forschungsprojektes „CoolSpindle“ an. „Bei dem dabei entwickelten Kühlkonzept wird die erzeugte Wärme von Wärmerohren aus der Spindel herausgeleitet, um über einen integrierten Kühlkörper an die Umgebungsluft abgeführt zu werden. Im Vergleich zu den derzeit überwiegend genutzten flüssigkeitsgekühlten Systemen kann dadurch rund 30 Prozent Energie eingespart werden, da keine kosten- und energieintensiven Bestandteile wie Kühlaggregate mehr benötigt werden. Zudem kann auf klimaschädliche Kältemittel verzichtet werden“, so Luderich.

Schnelle und präzise Reaktion bei thermischer Belastung

In „SmartSpindle“ soll die im Vorgängerprojekt entstandene Technologie weiterentwickelt werden, wie Lucas Jonath, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik erklärt: „Das in ,CoolSpindle‘ verwendete System ermöglicht es, den Wärmefluss umzukehren und somit nicht nur zu kühlen, sondern auch zu heizen. So kann die Frässpindel auch bei kurzen Unterbrechungen des Fertigungsprozesses betriebsbereit gehalten werden. Wir werden das bestehende Konzept in einem ersten Schritt mit Heizelementen und Temperatursensoren erweitern, so dass ein regelbares System entsteht, das vorausschauend und situationsgerecht kühlt oder heizt.“

In einem weiteren Schritt soll eine KI-Anwendung entwickelt werden. „Diese wird so konzipiert, dass sie sehr schnell auf Änderungen reagiert, aber auch optimale Heiz- und Kühlzyklen für sich wiederholende oder ähnliche Bearbeitungsaufgaben selbständig erlernen und stetig optimieren kann. Dadurch sollen die thermischen Dehnungen während der kritischen Phasen der Bearbeitung stets konstant bleiben“, so Jonath. Dies ermögliche höhere Genauigkeiten im Fertigungsprozess sowie eine erhöhte Lebensdauer der Maschinenmodule.

Das Forschungsprojekt „SmartSpindle – Entwicklung eines intelligenten, selbstlernenden Steuerungssystems für Hochfrequenz-Frässpindeln“ wird an der TH Köln unter der Leitung von Prof. Dr. Jörg Luderich durchgeführt. Projektpartner ist die mechatron GmbH. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) über zwei Jahre gefördert.

Foto: Das in „CoolSpindle“ erarbeitete Kühlkonzept wird in „SmartSpindle“ um Heizelemente und Temperatursensoren (siehe rechts im Inneren des Kühlkörpers) ergänzt, damit ein regelbares System entsteht. Dieses soll von einer KI-Anwendung gesteuert werden. (Bild: Heike Fischer/TH Köln)

Diesen Beitrag teilen, das Unterstützt uns, DANKE !

FacebookVZJappyDeliciousMister WongXingTwitterLinkedInPinterestDiggGoogle Plus

weitere Beiträge

Gesundheit und Bildung

Schüleraustausch: Junge Leute sollten


new yorkFür den Schüleraustausch sind viele Punkte zu klären. Die Plätze sind knapp. Wer 2025 / 2026 ins Ausland will, sollte jetzt starten

Der Schüleraustausch, das Auslandsjahr während der Schulzeit, ist eine spannende Erfahrung und eine außergewöhnlich...


weiterlesen...

Zwei lit.kid.COLOGNE-Projekte erhalten


LIC24 litkid Osnowski Brandes FurtkampHieronymusRonneper lowresFreude am Lesen ist der entscheidende Schlüssel für kulturelle Bildung von Kindern und Jugendlichen. Deshalb fördert das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen zwei Bildungsprojekte der lit.kid.COLOGNE für junge Les...


weiterlesen...

„Die Seele geht zu Fuß“ Trauerwanderung


Trauerwanderung des Malteser Hospizdiensts sinnan am 23. März 2024Köln, 11. März 2024 Trauer gleicht einer Wanderung. Die Verarbeitung eines Verlusts ist geprägt von Höhen und Tiefen, unwegsamen Strecken, aber auch von Ruhephasen zur Stärkung des kommenden Weges. „Die Seele geht zu Fuß“ ist ein Angebot des Malte...


weiterlesen...

01.05.2024 Frühlingsmarkt mit Flohmarkt


84003376 3076932022352149 3293261170294652928 n

Am Mittwoch, den 01.05.2024, findet von 12 - 18 Uhr der Frühlingsmarkt „Marie“ am Bauspielplatz im alten Fort I, Hans-Abraham-Ochs-Weg 1, 50678 Köln (Südstadt) statt.

Neben Handwerks-Ständen mit Selbstgemachtem jeglicher Art und Flohmarkt-Ständen...


weiterlesen...

27.& 28.04.2024 „NaturHeiltage &


banner messe b gladbach 2024In der heutigen Zeit bleiben die spirituelle Erfahrung und wertvolles esoterisches Wissen oft auf der Strecke – Ängste, Stress, Überforderung, Hilflosigkeit, Lieblosigkeit, Mobbing, Depressionen, Krankheit, Verlust, Verletztheit und persönliches L...


weiterlesen...

Open! Alanus Werkhaus Machen Sie sich


Alanus Hochschule c Nola BunkeDas Alanus Werkhaus in Alfter bei Bonn öffnet am Sonntag, den 28. April 2024, seine Türen für die interessierte Öffentlichkeit. Das Gelände am Rand des Kottenforsts, rund um den historischen Johannishof, beherbergt nicht nur den Campus I der Alanu...


weiterlesen...
@2022 lebeART / MC-proMedia
toTop

Wir nutzen Cookies auf unserer Website. Einige von ihnen sind essenziell für den Betrieb der Seite, während andere uns helfen, diese Website und die Nutzererfahrung zu verbessern (Tracking Cookies). Sie können selbst entscheiden, ob Sie die Cookies zulassen möchten. Bitte beachten Sie, dass bei einer Ablehnung womöglich nicht mehr alle Funktionalitäten der Seite zur Verfügung stehen.