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Schwerpunktprogramm ,,Effizientes Kühlen, Schmieren und Transportieren - Gekoppelte mechanische und fluid-dynamische Simulationsmethoden zur Realisierung effizienter Produktionsprozesse (FLUSIMPRO)" (SPP 2231)
Termin:
26.08.2019
Fördergeber:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
In nahezu allen Produktionsprozessen kommen Fluide als Kühlschmierstoff (KSS) zum Einsatz. Sie zählen neben der verwendeten Maschinentechnik, den Prozessstellgrößen, den Werkzeugen sowie den zu bearbeitenden Werkstoffen zu den elementaren Prozesseinflussgrößen. Ein detailliertes Verständnis über das Verhalten von KSS, insbesondere bei der Bearbeitung anspruchsvoller Materialien, ist daher für einen zielgerichteten und effizienten KSS-Einsatz von essenzieller Bedeutung. Mit experimentellen Methoden können jedoch die relevanten Längen- und Zeitskalen nur unzureichend analysiert werden, sodass die Entwicklung neuer Methoden zur vollständigen Prozesssimulation erforderlich ist, um die komplexen Vorgänge beim Einsatz von Fluiden in Produktionsprozessen detailliert abbilden und somit das volle Potenzial des Einsatzes von KSS ausschöpfen zu können.
Übergeordnete Zielsetzung
Aus der geschilderten Problemstellung leitet sich als übergeordnete Zielsetzung des Programms ab, die erforderlichen Grundlagen durch interdisziplinäre Kooperation zu schaffen und gekoppelte mechanische und fluiddynamische Simulationsmethoden zu realisieren. Im Fokus stehen ausschließlich Produktionsprozesse, bei denen der KSS kühlende, schmierende und transportierende Funktionen, zum Beispiel von Spänen, Ladungsträgern, Abrasivmitteln oder Reaktionsprodukten übernimmt.
Erste Phase (Grundlagen)
In der ersten Phase sollen zunächst grundlegende experimentelle und simulative Untersuchungen von Makro- und Mikrowirkmechanismen von KSS in Produktionsprozessen betrachtet werden, bei denen der KSS kühlende, schmierende und transportierende Funktionen übernimmt. So ist zu klären, welche Randbedingungen zu betrachten sind und welche gegebenenfalls erforderlichen Vereinfachungen zu realitätsnahen mathematischen und strömungsmechanischen Ansätzen sowie 3-D-Modellierungsmethoden führen.
Zweite Phase (Anwendung)
In der zweiten Phase ist es geplant, die Ergebnisse und Modelle aus der ersten Phase auf simulationstechnische Anwendungen zu übertragen. Im Fokus stehen die Einflussanalyse, die Parameteridentifikation und die Validierung von Modellierungsansätzen. Des Weiteren sind die Kopplung von Struktur- und Strömungsmechanik sowie die Modellierung von Fluid-Struktur-Interaktionen vorgesehen.
Dritte Phase (Optimierung)
In der dritten Phase sind die entwickelten Simulationsmethoden zur Werkzeug- und Prozessoptimierung einzusetzen, um basierend auf einem größeren Verständnis der Zusammenhänge und der komplexen Wechselwirkungen beim KSS-Einsatz zu effizienteren Produktionsprozessen zu gelangen. Zudem sollen rechenzeitreduzierte KSS-Strömungssimulationen zu einer ergebnisorientierten Fertigungsoptimierung führen und die Implementierung und Validierung entsprechender Methoden der Fluid-Struktur-Kopplung es erlauben, das volle Potenzial eines effizienten KSS-Einsatzes auszuschöpfen.
Weitere Informationen:
https://www.dfg.de/foerderung/info_wissenschaft/info_wissenschaft_19_33/index.html