The beacon production technology
The IMPT is part of the Centre for Production Technology Hanover
News
Effizienteres Kühlen durch multiskalige Simulationen
In der spanenden Fertigung stellen Kühlschmierstoffe einen entscheidenden Einflussfaktor dar, um Werkstücke entsprechend der Qualitätsanforderungen herstellen zu können. Im Werkzeugschleif-prozess zur Herstellung von Spiralbohrern und Schaftfräsern werden in der Regel Schleiföle als Kühlschmierstoff eingesetzt. Die fluiddynamischen Vorgänge des Kühlschmierstoffs in der Kontaktzone und deren Auswirkungen auf die thermische Werkstückbelastung sind hierbei noch weitestgehend unbekannt. „Das wollen wir in unserem Projekt ändern und die Wissenslücke schließen“, erläutert Marcel Wichmann vom Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW). „Effizientes Kühlen, Schmieren und Transportieren – Gekoppelte mechanische und fluid-dynamische Simulationsmethoden zur Realisierung effizienter Produktionsprozesse (FluSimPro)“ heißt das Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft, aus dem das Projekt gefördert wird. In Kooperation mit dem Zentrum für Technomathematik der Universität Bremen erforscht das IFW eine multiskalige Materialabtrag-Fluidsimulation für das Werkzeugschleifen unter Berücksichtigung prozessbedingter Unsicherheiten.
Der Einsatz von Kühlschmierstoffen ist in der spanenden Fertigung ein entscheidender Einflussfaktor, um Werkstücke entsprechend der Qualitätsanforderungen herstellen zu können. Gleichzeitig dient das Kühlmittel auch zum Abtransport der Späne sowie zur Kühlung des Werkzeugs und zur Reduzierung der Reibung durch Schmierung. Im Werkzeugschleifprozess zur Herstellung von Spiralbohrern und Schaftfräsern werden in der Regel Schleiföle als Kühlschmierstoff eingesetzt. Das Werkzeugschleifen bestimmt als zentraler Fertigungsschritt im hohen Maß das Einsatzverhalten der gefertigten Zerspanwerkzeuge.
Projektmitarbeiter Wichmann: „Die Auswahl einer geeigneten Kühlschmierung und Einstellung der Düsen beruht derzeit vor allem auf Erfahrungswissen und Versuchen, um die optimale Kühlschmierstoffzufuhr zu ermitteln“. Im Projekt erforschen die Mitarbeiter die fluiddynamischen Vorgänge des Kühlschmierstoffs in der Kontaktzone und deren Auswirkungen auf die thermische Werkstückbelastung. Sie entwickeln eine multiskalige Materialabtrag-Fluidsimulation für das Werkzeugschleifen. Der Fokus liegt hierbei auf der unscharfen Berechnung der Kühlschmierstoff-verteilung und der resultierenden thermischen Werkstückbelastung. Multiskalig bedeutet in diesem Fall, dass sowohl Prozesse der Makro- als auch Mikroebene (Teilchen- oder auch Schleifkornebene) berücksichtigt werden, um die Modellierung der Kühlwirkung im Prozess zu ermöglichen.
Ziel der Modellierung ist es, die Vielzahl an Wechselwirkungen und deren Einfluss auf die Prozessqualität zu erfassen, um langfristig eine schädigungsfreie Bearbeitung bei höherer Produktivität zu ermöglichen. Gleichzeitig soll die Simulation in der Lage sein, Prozessunsicherheiten durch zufällige Schwankungen auf der Mikroebene einzukalkulieren. Eine Fluiddynamiksimulation soll dabei insbesondere mikroskopische Aspekte wie das Benetzungsverhalten und die Kühlwirkung des KSS abbilden. Wichmann: „Wir erstellen dafür Modelle der Schleifscheibe und des Strömungs- und Benetzungsverhalten.“ Das Benetzungsverhalten wird dabei durch experimentelle Untersuchungen am IFW erforscht. Die Modellierung der Schleifscheibentopographie soll über eine Sensitivitätsanalyse zu den Beschreibungsmerkmalen und durch eine im Projekt entwickelte Methode zur unscharfen Berechnung von Schwankungsbreiten der KSS-Verteilung in der Kontaktzone, in den Wärmeübergängen und den daraus resultierenden Werkstücktemperaturen realisiert werden. Die Methode zur unscharfen Berechnung ist wichtig, da es auf der Teilchenebene nicht möglich ist, dass bestimmte Eigenschaften der Teilchen gleichzeitig zu 100 Prozent genau bestimmbar sind. In weiterführenden Förderzeiträumen soll die Fluiddynamiksimulation mit einer Materialabtragssimulation gekoppelt werden. Die so entstandene multiskalige Simulation wird dann auf den Nutentiefschliff als einen der wesentlichen Werkzeugschleifprozesse übertragen.
Students Wanted
Projects in the context of Big Data, Artificial Intelligence, Data Analysis, Electronics, Simulation and Sensors
The institute is looking for independent students of mechanical engineering, electrical engineering, mechatronics, information technology, (technical) computer science and physics interested in exciting and innovative projects in this context.
Colleagues Wanted
Projects in the context of microsystem manufacturing for quantum technology applications and in the field of sensor technology / artificial intelligence / data processing / electronics development
We are looking for motivated and independent colleagues as research associates interested in exciting and innovative third-party projects.
Infrastructure project funded
Hannover Alliance of Research on Diamond (HARD) funded through REACT-EU!
The IMPT, in collaboration with Prof. Dr. Uwe Morgner (Institute of Quantum Optics, IQO), Prof. Dr. Michael Kues (Institute of Photonics, IOP), Prof. Dr.-Ing. Marc Wurz (DLR Institute of Quantum Technology, University of Ulm), the Institute of Solid State Physics at the PTB Braunschweig and the AG Paasche (VIANNA, Medical School Hanover), has obtained a grant of 2.6 million euros for the expansion of regional infrastructure for research on the material diamond. In the infrastructure project "Hannover Alliance of Research on Diamond (HARD)", equipment for the production, structuring, and integration of diamond coatings will be procured and put into operation. With these measures, which are financed by the European Regional Development Fund (ERDF) within the REACT-EU initiative, the infrastructure for diamond research will be significantly expanded. Future research topics in the fields of production technology, optics, quantum optics and gravitational physics, as well as biomedical technology will be supported.
Research Project
Successful completion of the research project "Deep drawing with a thin-film inductive sensor for monitoring flange draw-in (AiF/FOSTA 20468N)”
At the end of the year 2021, the IGF research project "Deep drawing with a thin-film inductive sensor for monitoring flange draw-in" was successfully completed. In this project, in cooperation with the Institute of Forming Technology and Maschines (IFUM), a new type of inductive sensor for measuring the flange pull in deep drawing processes was developed and tested. The sensor system extends the state of the art in the field of monitoring forming processes and offers a robust and at the same time reliable possibility for process monitoring.
phi - Production Technology Hanover informs
Development of a piezoelectric force sensor array
Measuring smallest forces precisely and within a very short time: This challenge is currently being researched by the Institute of Micro Production Technology (IMPT) in cooperation with the Institute of Dynamics and Vibration Research (IDS). The sensors used in this application are made of piezoelectric materials.
phi - Production Technology Hanover informs
Additive manufacturing at the IMPT: New metal 3D printer in use
A new metal 3D printer is now in use at the Institute of Micro Production Technology (IMPT). It will manufacture complicated geometries which are not possible to achieve with conventional manufacturing processes. The researchers plan to use the printer for prototyping of vacuum components, among other things.
Change of Mangement at the IMPT
Marc Wurz receives professorship offer at the Universität Ulm
Dr.-Ing. Marc Christopher Wurz, previously the senior engineer at the Institute of Microproduction Technology (IMPT), has been appointed professor at Ulm University, specifically at the German Aerospace Center - Institute of Quantum Technologies (DLR QT). However, he will remain at the IMPT as an external assistant lecturer and continue his research projects here. Folke Dencker is the new senior engineer and also takes over deputy management.
A word of thanks!
IMPT wins Ilse-ter-Meer Award 2020
The Ilse-ter-Meer Award honors projects and initiatives in the areas of equal opportunities for women and men, diversity and family service. It is awarded for outstanding and sustainable projects, individual events or promotional measures. This year's Ilse-ter-Meer Award 2020 went to the "Mädchen und Technik" -Tag (MuT) organized by Selina Raumel and Rico Ottermann.
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News of SCALE
The shell building is ready!
A new building is being constructed next to the Hannover Center for Production Technology (PZH) for research into production technology in XXL format: the SCALE research building. The shell is in place, now the roof and facade will follow, then the interior. The opening is planned for fall 2022.
