Die Digitalisierung bringt neue Möglichkeiten zur Datengenerierung, Datenverarbeitung und Datenanalyse mit sich. Ein Werkzeug ist der sogenannte Digitale Schatten, eine Vorstufe des Digitalen Zwillings, wobei beide eine digitale Entität eines realen physikalischen Systems darstellen. Die Hauptaufgabe des Digitalen Schattens in dieser Arbeit ist die Zustandsüberwachung eines Werkzeugmaschinenrahmens unter speziellen Lastbedingungen.
Der Schatten erhält die Prozessparameter, bestehend aus Prozesskraft, Werkzeuglänge und Werkzeugposition und berechnet die Teilschädigung für jeden Prozessdurchlauf.
Durch lineare Schadensakkumulation werden diese Teilschädigungen summiert und geben den aktuellen Schädigungszustand der Maschine wieder.
Mit Spannungsdaten, ermittelt durch mehrere Simulationen von einzelnen kleinen Werkzeugen entlang des Maschinentisches, ist es möglich die Belastungsdaten von Lastfällen zu approximieren, welche nicht gezielt simuliert wurden. Dies ist möglich aufgrund des Superpositionsprinzips, das bei den in dieser Arbeit auftretenden linear-elastischen Materialverformungen anwendbar ist. Die Anwendbarkeit dieses Prinzips wird in dieser Arbeit bewiesen.
Ergebniss dieser Arbeit ist ein Digitaler Schatten in Form mehrerer miteinander kommunizierender Python Scripts. Es ist möglich die Schädigungsentwicklung für jeden Prozessschritt
auf Basis der bereits genannten Prozessparameter zu berechnen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit vorab ermittelte Lastkollektive oder Lastspektren zu verarbeiten und somit verschiedene Rahmendesigns, genauer gesagt deren während des Simulationsaufbaus spezifizierten Hot-Spot Gebiete, auf ihre Betriebsfestigkeit und ihr Verhalten unter speziellen Lastbedingungen zu analysieren. Der Algorithmus des Digitalen Schattens ist auf eine Weise konzipiert mit der es möglich ist verbesserte Simulationsmodelle und Simulationsmodelle anderer Maschinenrahmenkonstruktionen mit denselben Prozessbedingungen zu verarbeiten, solange die in dieser Arbeit definierten Benennungsvorschriften für Datensätze eingehalten werden.