Modellprädiktive Regelung aktiver Kühlsysteme von Werkzeugmaschinen zur Kompensation thermo-elastischer Verlagerungen

Das thermo-elastische Verhalten von Werkzeugmaschinen limitiert häufig die erzielbare Fertigungsgenauigkeit in der Bearbeitung. Die Kompensation von Verlagerungen mittels bedarfsgerechter Nutzung aktiver Kühlsysteme stellt einen erfolgversprechenden Ansatz dar. Das Erreichen dieses Ziels geschieht in der vorliegenden Arbeit durch die Entwicklung einer modellprädiktiven Regelung des thermischen Maschinenverhaltens durch das adaptive Stellen individueller, an die Maschinennutzung angepasster Vorlauftemperaturen.

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Das thermo-elastische Verhalten von Werkzeugmaschinen limitiert in vielen Anwendungen die erzielbare Fertigungsgenauigkeit in der spanabhebenden Bearbeitung. In einem breit gefächerten Spektrum von Lösungsansätzen stellt die Kompensation thermo-elastisch induzierter Verlagerungen mittels bedarfsgerechter Nutzung aktiver Kühlsysteme einen erfolgversprechenden Ansatz dar. Das Erreichen dieses Ziels im Rahmen der vorliegenden Arbeit geschieht durch die Entwicklung einer modellprädiktiven Regelung des thermischen Maschinenverhaltens durch das adaptive Stellen individueller, an die tatsächliche Maschinennutzung angepasster Vorlauftemperaturen. Den Kern der modellprädiktiven Regelung bildet das Systemmodell, für dessen Aufbau ein Simulationsmodell basierend auf der Finite-Elemente-Methode in ein recheneffizientes Ersatzmodell überführt wird. Insgesamt erlaubt der methodische Ansatz eine signifikante Reduktion thermo-elastischer Verlagerungen in der Betriebsphase.