Leichtbau von Fräsvorrichtungen

Research output: ThesisMaster's Thesis

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Leichtbau von Fräsvorrichtungen. / Sauseng, Josef.
2022.

Research output: ThesisMaster's Thesis

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Sauseng, J 2022, 'Leichtbau von Fräsvorrichtungen', Dipl.-Ing., Montanuniversitaet Leoben (000).

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Sauseng, J. (2022). Leichtbau von Fräsvorrichtungen. [Master's Thesis, Montanuniversitaet Leoben (000)].

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title = "Leichtbau von Fr{\"a}svorrichtungen",
abstract = "Hohe Massen von Vorrichtungen, welche auf der Forderung nach einer gro{\ss}en Funktionalit{\"a}t und Flexibilit{\"a}t beruhen, f{\"u}hren zu Herausforderungen bei der hochdynamischen Fr{\"a}sbearbeitung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher Leichtbauans{\"a}tze hinsichtlich ihrer Praktikabilit{\"a}t f{\"u}r den Vorrichtungsbau untersucht. Nach der einleitenden Literaturrecherche zu Vorrichtungen und Leichtbaustrategien wurde eine exemplarische Vorrichtung f{\"u}r die Fr{\"a}sbearbeitung eines Schmiedeteils hinsichtlich ihres Leichtbaupotentials optimiert. Die f{\"u}nf Leichtbaustrategien dienen als Leitlinie der beschriebenen Ans{\"a}tze. Beim Bedingungsleichtbau wurde ein systematisches Abwiegen der Anforderungen als Schl{\"u}ssel zur erfolgreichen Gewichtsminimierung gefunden. Die {\"U}berlegungen zum Konzeptleichtbau ergaben, dass ein konsequentes Abstimmen mit der Bearbeitungsstrategie zu einer optimalen Wahl und Positionierung verf{\"u}gbarer Spannelemente f{\"u}hrt. Im Zuge des Stoffleichtbaus wurden eine hohe statische und dynamische Steifigkeit als auch ein gro{\ss}es D{\"a}mpfungsverm{\"o}gen als die essentiellen Forderungen an eine Vorrichtungsstruktur beschrieben. Sowohl niedriglegierte St{\"a}hle als auch Mineralguss wurden als geeignete Werkstoffe gefunden. Die im Rahmen des Formenleichtbaus durchgef{\"u}hrte Topologieoptimierung zeigte, dass durch gezielte Verringerung des Materialeinsatzes an ausgew{\"a}hlten Stellen und eine kraftflussgerechte Gestaltung das Gewicht in gro{\ss}em Umfang gesenkt werden kann. Bei den Betrachtungen des Fertigungsleichtbaus wurde eine verrippte Schwei{\ss}struktur mit Mineralgussf{\"u}llung als optimale L{\"o}sung f{\"u}r eine gewichtsparende Konstruktion des Vorrichtungsgrundk{\"o}rpers gefunden. Durch die Optimierung wurde die Masse der Vorrichtung um 67 % gesenkt. Dar{\"u}ber hinaus konnten sowohl die statische als auch die dynamische Steifigkeit erh{\"o}ht werden und das D{\"a}mpfungsverm{\"o}gen gesteigert werden. Ausgehend von den beschriebenen Leichtbauans{\"a}tzen konnte ein Empfehlungskatalog mit 14 allgemeinen Punkten f{\"u}r die zuk{\"u}nftige Gestaltung leichter und kosteng{\"u}nstiger Vorrichtungen abgeleitet werden.",
keywords = "Leichtbau, Vorrichtungen, Spannvorrichtungen, Zerspanen, Fr{\"a}sen, Lightweight design, fixtures, clamping fixtures, machining, milling",
author = "Josef Sauseng",
note = "gesperrt bis 28-02-2027",
year = "2022",
language = "Deutsch",
school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

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TY - THES

T1 - Leichtbau von Fräsvorrichtungen

AU - Sauseng, Josef

N1 - gesperrt bis 28-02-2027

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Hohe Massen von Vorrichtungen, welche auf der Forderung nach einer großen Funktionalität und Flexibilität beruhen, führen zu Herausforderungen bei der hochdynamischen Fräsbearbeitung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher Leichtbauansätze hinsichtlich ihrer Praktikabilität für den Vorrichtungsbau untersucht. Nach der einleitenden Literaturrecherche zu Vorrichtungen und Leichtbaustrategien wurde eine exemplarische Vorrichtung für die Fräsbearbeitung eines Schmiedeteils hinsichtlich ihres Leichtbaupotentials optimiert. Die fünf Leichtbaustrategien dienen als Leitlinie der beschriebenen Ansätze. Beim Bedingungsleichtbau wurde ein systematisches Abwiegen der Anforderungen als Schlüssel zur erfolgreichen Gewichtsminimierung gefunden. Die Überlegungen zum Konzeptleichtbau ergaben, dass ein konsequentes Abstimmen mit der Bearbeitungsstrategie zu einer optimalen Wahl und Positionierung verfügbarer Spannelemente führt. Im Zuge des Stoffleichtbaus wurden eine hohe statische und dynamische Steifigkeit als auch ein großes Dämpfungsvermögen als die essentiellen Forderungen an eine Vorrichtungsstruktur beschrieben. Sowohl niedriglegierte Stähle als auch Mineralguss wurden als geeignete Werkstoffe gefunden. Die im Rahmen des Formenleichtbaus durchgeführte Topologieoptimierung zeigte, dass durch gezielte Verringerung des Materialeinsatzes an ausgewählten Stellen und eine kraftflussgerechte Gestaltung das Gewicht in großem Umfang gesenkt werden kann. Bei den Betrachtungen des Fertigungsleichtbaus wurde eine verrippte Schweißstruktur mit Mineralgussfüllung als optimale Lösung für eine gewichtsparende Konstruktion des Vorrichtungsgrundkörpers gefunden. Durch die Optimierung wurde die Masse der Vorrichtung um 67 % gesenkt. Darüber hinaus konnten sowohl die statische als auch die dynamische Steifigkeit erhöht werden und das Dämpfungsvermögen gesteigert werden. Ausgehend von den beschriebenen Leichtbauansätzen konnte ein Empfehlungskatalog mit 14 allgemeinen Punkten für die zukünftige Gestaltung leichter und kostengünstiger Vorrichtungen abgeleitet werden.

AB - Hohe Massen von Vorrichtungen, welche auf der Forderung nach einer großen Funktionalität und Flexibilität beruhen, führen zu Herausforderungen bei der hochdynamischen Fräsbearbeitung. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher Leichtbauansätze hinsichtlich ihrer Praktikabilität für den Vorrichtungsbau untersucht. Nach der einleitenden Literaturrecherche zu Vorrichtungen und Leichtbaustrategien wurde eine exemplarische Vorrichtung für die Fräsbearbeitung eines Schmiedeteils hinsichtlich ihres Leichtbaupotentials optimiert. Die fünf Leichtbaustrategien dienen als Leitlinie der beschriebenen Ansätze. Beim Bedingungsleichtbau wurde ein systematisches Abwiegen der Anforderungen als Schlüssel zur erfolgreichen Gewichtsminimierung gefunden. Die Überlegungen zum Konzeptleichtbau ergaben, dass ein konsequentes Abstimmen mit der Bearbeitungsstrategie zu einer optimalen Wahl und Positionierung verfügbarer Spannelemente führt. Im Zuge des Stoffleichtbaus wurden eine hohe statische und dynamische Steifigkeit als auch ein großes Dämpfungsvermögen als die essentiellen Forderungen an eine Vorrichtungsstruktur beschrieben. Sowohl niedriglegierte Stähle als auch Mineralguss wurden als geeignete Werkstoffe gefunden. Die im Rahmen des Formenleichtbaus durchgeführte Topologieoptimierung zeigte, dass durch gezielte Verringerung des Materialeinsatzes an ausgewählten Stellen und eine kraftflussgerechte Gestaltung das Gewicht in großem Umfang gesenkt werden kann. Bei den Betrachtungen des Fertigungsleichtbaus wurde eine verrippte Schweißstruktur mit Mineralgussfüllung als optimale Lösung für eine gewichtsparende Konstruktion des Vorrichtungsgrundkörpers gefunden. Durch die Optimierung wurde die Masse der Vorrichtung um 67 % gesenkt. Darüber hinaus konnten sowohl die statische als auch die dynamische Steifigkeit erhöht werden und das Dämpfungsvermögen gesteigert werden. Ausgehend von den beschriebenen Leichtbauansätzen konnte ein Empfehlungskatalog mit 14 allgemeinen Punkten für die zukünftige Gestaltung leichter und kostengünstiger Vorrichtungen abgeleitet werden.

KW - Leichtbau

KW - Vorrichtungen

KW - Spannvorrichtungen

KW - Zerspanen

KW - Fräsen

KW - Lightweight design

KW - fixtures

KW - clamping fixtures

KW - machining

KW - milling

M3 - Masterarbeit

ER -