FEM-Modellierung adaptiver Spannelemente für dünnwandige Bauteile

Zusammen mit den statischen Klemmkräften bewirken die Zerspankraftkomponenten lokal und zeitlich veränderliche Bauteilverformungen und damit Bearbeitungsungenauigkeiten. Durch adaptive Klemm- und Stützelemente auf der Basis piezoelektrischer Aktoren können die Verlagerungen der Bauteiloberfläche an der Bearbeitungsstelle ausgeglichen werden.

Spannelemente und Bauteil werden mittels FEM modelliert und die während des Bearbeitungsprozesses auftretenden Verformungen werden berechnet. Dabei dienen gemessene Zerspanungskräfte als Belastungsrandbedingungen. Alternativ können die Bearbeitungskräfte durch Prozesssimulationen abgeschätzt werden.

Auf der Basis der FE-Berechnungen werden die notwendigen Eigenschaften der Klemm- und Stützmodule definiert, und die gesamte Spannvorrichtung optimiert. Im Rahmen eines EU-Projektes wurde dies am Beispiel eines Spannsystems zum Schleifen dünnwandiger Turbinenbauteile, sogenannter Blisks, durchgeführt.