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Labor für Fertigungstechnik

Lage:

Gebäude 3, Eingang C1

Im Labor für Fertigungstechnik werden die Studierenden an Produktions- und Messmaschinen sowie Simulationssoftwares aus den Bereichen der Umform- und der Zerspanungstechnik unternehmensorientiert ausgebildet. Im Schwerpunktstudium werden die Studierenden mit den Produkten, Fertigungsverfahren, betriebswirtschaftlichen Fragen und Strukturen von Unternehmen vertraut gemacht. Dabei gilt es, die erworbenen theoretischen Kenntnisse in die Praxis umzusetzen. Ziel ist es, nach der Ausbildung in der Lage zu sein, bei einer späteren Übernahme in ein Unternehmen direkt und selbständig produktiv tätig zu sein. Um dieses Ausbildungsmodell durchzuführen, muss eine enge Zusammenarbeit mit der Industrie gewährleistet sein. Das Leistungsangebot erstreckt sich von Studienarbeiten, Bachelor- und Masterarbeiten, Erarbeitung von Problemlösungen und deren Umsetzung, Industrieaufträgen bis hin zu Forschung und Entwicklung.

Leiter Peter Frank Prof. Dr.-Ing.
Peter Frank

WB2 Kontakt Details
Professor für Fertigungstechnik
Technische Hochschule
Georg Agricola
Herner Straße 45


Telefon: (0234) 968 3406
Telefax:
E-Mail: Peter.Frank(at) thga.de
Gebäude 3, Raum 109
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Stellvertretender Leiter Uwe Dettmer Prof. Dr.-Ing.
Uwe Dettmer

WB2 Kontakt Details
Professor für Qualitätmanagement
Technische Hochschule
Georg Agricola
Herner Straße 45


Telefon: (0234) 968 3226
Telefax: (0234) 968 3706
E-Mail: Uwe.Dettmer(at) thga.de
Gebäude 3, Raum 104
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Mitarbeiter Alexander Otto Alexander Otto, M.Eng.
WB2 Kontakt Details
Wissenschaftlicher Mitarbeiter Fertigungstechnik
Technische Hochschule
Georg Agricola
Herner Straße 45


Telefon: (0234) 968 3254
Telefax:
E-Mail: alexander.otto(at) thga.de
Gebäude 3, Raum 108
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Forschungsschwerpunkte

  • Zerspanungstechnik
    - Grundlagen der Zerspanungstechnik
    - Vorgänge bei der Spanbildung
    - Schneidwerkstoffe (Anwendung, Verschleiß, Standzeit)
    - Auswahl wirtschaftlicher Kenngrößen
    - Grundlagen der CNC-Programmierung von Werkzeugmaschinen
    - Anwendung von Kühlschmierstoffen
    - Kantenverrundung (Flakkotieren) von Werkstücken und Zerspanungswerkzeugen

  • Umformtechnik
    - Grundlagen der Umformtechnik
    - Massivumformung
    - Blechumformung
    - Planung von umformtechnischen Fertigungsverfahren
    - Optimierung von Qualität und Wirtschaftlichkeit
    - Ermittlung von Reibkennwerten

  • Numerische Simulation - Prozessanalyse
    - Simulation mit Hilfe der Finiten Elementen Methode (FEM)
    - Optimierung der Qualität und Wirtschaftlichkeit von Umform- und Zerspanungsprozessen

  • Prozessanalyse
    - Hochgeschwindigkeitsaufnahmen von Zerspanungsprozessen
    - Oberflächenvermessung und -kontrolle mittels moderner Mikroskopietechnologie

Lehrveranstaltungen

Produktionsverfahren
Die Studierenden bekommen einen Überblick über die wichtigsten spanenden und umformenden Produktionsverfahren. Durch die Behandlung konkreter Beispiele sind sie in der Lage, praxisrelevante Berechnungen durchzuführen. Auf diesen Kenntnissen aufbauend können sie anhand technologischer, wirtschaftlicher und umwelttechnischer Aspekte die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Verfahren für eine konkrete Fertigungsaufgabe bewerten und das geeignete Produktionsverfahren für ein Werkstück auswählen.

Zerspanungstechnik
Die Studierenden lernen die Grundlagen und die einzelnen Verfahren der Zerspanungstechnik kennen. Darüber hinaus sind sie in der Lage, in Abhängigkeit der gestellten Bauteilanforderungen das technologisch und wirtschaftlich sinnvolle Zerspanungsverfahren auszuwählen. Weiterhin werden sie befähigt, den zu zerspanenden Werkstoff mit dem technologisch sinnvollen Prozessparameter und dem dazugehörigen Werkzeug- und Maschinenkonzept zu bearbeiten. Das Lehrkonzept umfasst, dass Querschnittqualifikationen insbesondere im Rahmen von Praktika eingeübt werden.

Zerspanungstechnik 2
Die Studierenden lernen in detaillierter Form die technisch/wirtschaftliche Leistungsfähigkeit der spanenden Fertigungsverfahren kennen. Sie erfahren, wie Werkstückgeometrien in sinnvolle Bearbeitungsschritte zur Herstellung der Werkstücke umgesetzt werden können und wie sie eine spanende Fertigungsreihenfolge planen. Sie kennen die wichtigsten Zusammenhänge der unterschiedlichen Zerspanungsparameter und können damit Lösungen für konkret auftauchende Zerspanungsprobleme erarbeiten.

Fertigungstechnologien
Die Studierenden erlangen detaillierte Kenntnisse über neue Entwicklungen in den Fertigungstechnologien und sind so in der Lage, das geeignete Fertigungsverfahren auf Grund wirtschaftlicher und technischer Kriterien auszuwählen und anzuwenden. Darüber hinaus können die Absolventen des Teilmoduls die Effektivität bestehender Fertigungsfolgen unter Berücksichtigung technologischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte bewerten und bei Bedarf konventionelle Fertigungsverfahren durch produktivere, neuere Verfahren ersetzen.

Simulationsverfahren in der Fertigungstechnik
Bei erfolgreicher Teilnahme an dieser Vorlesung erlangen die Studierenden Kenntnisse über die wichtigsten Simulations- und Modellierungsmethoden für spanende und spanlose Fertigungsverfahren. Damit sind sie in der Lage, Fertigungsprozesse auf Basis von numerischen, empirischen oder analytischen Modellen optimal auszulegen.

Technologie der Produktionsmaschinen
In dieser Vorlesung lernen die Studierenden die wichtigsten Bauformen spanender Werkzeugmaschinen, deren Baugruppen sowie Reaktionen der Maschinen auf Belastungen kennen (statische und dynamische Kräfte, Temperaturen). Die Studierenden können in Ansätzen das dynamische Verhalten einer Werkzeugmaschine überprüfen und die Maschine hinsichtlich ihrer Genauigkeit messtechnisch beurteilen. Zudem sind sie in der Lage, die üblichen Investitionsentscheidungen für die Beschaffung von Werkzeugmaschinen zu treffen.

Praktika

Im Rahmen der Fertigungstechnik-Praktika werden die Studierenden mit unternehmensrelevanten Fragestellungen aus dem Bereich der Zerspanungstechnik vertraut gemacht. Im Praktikum festigen sie ihre Kenntnisse durch die selbstständige Lösung von praxisnahen Aufgaben in folgenden Versuchen:

  • Ringstauchversuch
    - Grundlagen der Massivumformung
    - Stand der Technik
    - Ermitteln von Reibkennwerten anhand des Modellversuchs Ringstauchen

  • Kühlschmierstoffe
    - Grundlagen der Kühlung und Schmierung von Zerspanungsprozessen
    - Überwachung, Überprüfung und Beurteilung von Kühlschmierstoffen
    - Ermitteln von Maßnahmen zur Sicherung der KSS-Qualität (Gesundheit, Umwelt, Bearbeitungsqualität)

  • Standzeitkurven
    - Verschleißmechanismen
    - Verschleißermittlung
    - Standzeitkurve

  • Exkursionen
    Die Praktika werden durch halbtägige Exkursionen mit dem Besuch von Industrieunternehmen ergänzt. Die Studierenden haben die Möglichkeit, fertigungstechnische Großanlagen in Betrieb und Stillstand zu sehen, Fragestellungen vor Ort zu erörtern und somit ihr Wissensspektrum zu erweitern.

Veröffentlichungen (Auswahl)

KLOCKE, F.; FRANK, P.; HOPPE, S.: FE-modeling of the cutting process – experimental evaluation and application of the simulation results. In: Proceedings of the 7th CIRP International Workshop of Machining Operations. May 04/05, 2004, Cluny, France.

KLOCKE, F.; FRANK, P.; RISSE, K.; HOPPE, S.: FE-analysis of burr formation and edge break out in cutting. In: Proceedings of the 8th CIRP International Workshop on Modeling of Machining Operations. May 10-11, 2005, Chemnitz, Germany.

FRANK, P.; WITT, S.: Simulation industrieller Bearbeitungsprozesse. In: Im Blickpunkt - Deutschlands Elite-Institute, 2005, ISSN 1614-8185, S. 46.

WITT, S.; FRANK, P.; LUNG, D.: Werkzeug erleichtert Fertigungsplanung. In: Industrie-Anzeiger, AWK 2005, ISSN 0019-9036 , S. 48.

KLOCKE, F.; FRANK, P.: Simulation of Tool Wear in Hard Turning. In: Proceedings of the 9th CIRP International Workshop on Modeling of Machining Operations, Hrsg.: Grabec, I.; Govekar, E., CIRP International Workshop on Modeling of Machining Operations , Eigendruck Universität von Ljubljana, 2006, ISBN 961-6536-06-0, S. 499-508.

KLOCKE, F.; BRECHER, C.; WITT, S.; FRANK, P.: Methodology for coupling a FEA-based process model with a flexible multi-body simulation of a machine tool. In: Proceedings of the 10th Modeling Workhsop on Machinig Operations, Hrsg.: Micari, F., Eigendruck University of Calabria/University of Palermo, 2007, S. 453-468.

KLOCKE, F.; BRECHER, C.; WITT, S.; FRANK, P.: Integrated Simulation of Machine Tool and Process Interaction for Turning. In: Steel Research International 78 (2007), 10/11, ISSN 1611-3683, S. 831-838.

KLOCKE, F.; FRANK, P.; VORMANN, K; FIDERER, M.: Simulation des Drehprozesses mit DEFORM. In: Abschlussbericht des Verbundforschungsprojekts SindBap, Hrsg.: WZL der RWTH, Prof. Dr. F. Klocke, Eigendruck WZL Aachen 2007, S. 23-33.

KLOCKE, F.; FRANK, P.: Simulation des Zerspanprozesses unter Berücksichtigung des Freiflächenverschleißes und erhöhter Reibverhältnisse. In: Abschlussbericht des Verbundforschungsprojekts SindBap, Hrsg.: WZL der RWTH, Prof. Dr. F. Klocke, Eigendruck WZL Aachen 2007, S. 51-62.

KLOCKE, F.; LUNG; D.; GERSCHWILER, K.; FRANK, P; ESSIG, C.: Progress in machining difficult materials. In: Proceedings of the Cutting Tool Congress 2007, (5 Congresso Utensili), Hrsg.: Attrezzature, F., Gruppo Tecniche Nuove Spa Milano 2007, S. o. A. S. nur auf CD veröffentlicht.

KLOCKE, F.; FRANK, P.; LUNG, D.: 3D Tool Wear Simulation of cBN Cutting Inserts in Hard Turning. In: 12th CIRP Conference on Modelling of Machining Operations, May 7-8, 2009 Donostia-San Sebastián - Spain , Hrsg.: Arrazola, P., Faculty of Engineering Mondragon University, Mechanical and Manufacturing Department Mondragon/ Spain 2009, ISBN 9788460808640, S. 61-68.

KLOCKE, F.; FRANK, P.: Verschleißsimulation von cBN-Schneidplatten beim Hartdrehen - Drei-dimensionales Modell des Zerspanprozesses zur numerischen Berechnung des Werkzeugverschleißes. In: wt Werkstattstechnik online 99 (2009), 1-2, ISSN 1436-4980, S. 35-41.

KLOCKE, F. et al.: Manufacturing-related product properties: challenges and changes. Anlässlich der Veranstaltung “1st international conference on product property prediction”. Bochum, 12.-13.04.2010.

KLOCKE, F.; RIZZUTI, S; FRANK, P; GERSCHWILER, K.: LUNG, D.; SETTINERI, L.: Experimental and numerical investigation on the delamination behaviour of pvd-coated tools in turning of austenitic steel. In: International Journal Material Form (2010) Vol. 3 Suppl 1:435– 438.

FRANK, P.: Modellierung des Werkzeugverschleißes beim Hartdrehen mit polykristallinem cBN (cubic Boron Nitride). Ergebnisse aus der Produktionstechnik 5/2011, Hrsg.: Brecher, C.; Klocke, F.; Schmitt, R.; Schuh, G., Apprimus Verlag Aachen 2011.

KLOCKE, F.; LUNG, D.; SCHLOSSER, R.; PULS, H.; FRANK, P; HERRMANN PRATURLON, A.: FEA-methodology for the prediction of aluminium thin walled part deformation in dry milling operations. In: Proceedings of the 13th CIRP Conference on Modeling of Machining Operations, May 12-13, 2011, Sintra, Portugal.

FRANK, P.; JAKOBI, T.; OTTO, A.; REUBER, M.; THIMM, B.: Möglichkeiten und Grenzen der Simulation von Zerspanprozessen. In: FORUM Schneidwerkzeug- und Schleiftechnik. 28. Jahrgang, ZKZ 19748, September 2015.

FRANK, P.; OTTO, A.: Stumpf ist das neue Scharf – Neue Technik zur Verrundung von Arbeitsmitteln verbessert die Zerspanungstechnik. In: FH Journal21. Juli 2016.