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maschine+werkzeug 03/2019

Simulierte Teilereinigung

Simulation

Wissenschaftler des Fraunhofer IVV in Dresden haben mit Partnern eine Simulationssoftware für industrielle Reinigungstechnologien entwickelt.

Simulationsergebnisse für die Reinigung eines Tanks mit einem Zielstrahlreiniger. Bild: Fraunhofer IVV

Laufen Bauteile vom Band, sind sie vielfach mit Kühlschmierstoffen belegt. Diese müssen oftmals vor der weiteren Verarbeitung entfernt werden. Bei komplexen Bauteilen ist das jedoch alles andere als einfach.

Der verantwortliche Ingenieur schätzt aufgrund seiner Erfahrung, wie er die Düsen des Spritzreinigungssystems anbringen muss. Wo ist eine Bohrung, wo eine Hinterschneidung des Bauteils? In aufwendigen Testsystemen überprüft er, ob die Düsen die gewünschte Reinigungsleistung erzielen, passt an und baut um – ein zeit- und kostenintensives Verfahren.

Künftig geht das einfacher: mit einer Simulationssoftware, die Forscherinnen und Forscher aus dem Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV Dresden gemeinsam mit ihren Partnern Advitec Informatik GmbH und Innovations- und Simulationsservice Festenberg im Projekt ›SIMKOR‹ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF entwickelt haben. »Mit der Software liegen selbst bei komplexen Bauteilen in wenigen Minuten Ergebnisse zur ortsaufgelösten Reinigungsleistung vor«, sagt Siegfried Beckmann, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IVV.

Voroptimierung

Statt sich alleine auf seine Erfahrung zu verlassen, lädt der Ingenieur die CAD-Daten des zu reinigenden Objekts in die Software, wählt Düsen aus und platziert sie. In einer Voroptimierung sieht er in Echtzeit, welche Stellen das Reinigungsmittel direkt erreicht und welche nicht. Hat der Ingenieur auf diese Weise eine gute Position für die Düsen gewählt, startet er die Simulation. Sie liefert ihm noch detailliertere Ergebnisse: zum einen die orts- und zeitaufgelöste Verteilung der Menge des aufgetragenen Reinigungsmittels, zum anderen die Simulation der theoretischen Reinigungswirkung. »Farbkodierungen zeigen an, wo die Reinigungswirkung höher beziehungsweise niedriger ist. So lassen sich Problemstellen unabhängig von der Art der Verschmutzung oder der Oberflächenbeschaffenheit realistisch einschätzen«, erläutert Beckmann.
Um die Simulation zu erstellen, haben die Forscherinnen und Forscher am IVV verschiedene Reinigungsversuche mit einer Normverschmutzung ausgeführt – also quasi mit »standardisiertem Schmutz«. Für zahlreiche Düsenpositionen und Strahlwinkel der Düsen analysierten sie die Reinigung.

»Wir haben die Düsen als Ursache betrachtet und die Geschehnisse auf der Oberfläche als Wirkung. Alles, was dazwischen liegt, wurde bewusst ausgeklammert, da diese Vorgänge bei Weitem zu komplex für die Simulation waren. Wir haben also einen statistischen Simulationsansatz gewählt«, sagt Beckmann. Aus diesen Daten erstellten die Partner die entsprechenden mathematischen Modelle für die Simulation.

Die erste Testversion ist bereits fertig; im Frühjahr 2019 werden die Partner die Simulationssoftware auf den Markt bringen. Künftig könnte – so die Vision – die Simulation dann vielleicht auch optimale Düsenpositionen vorgeben oder die Reinigungsbahnen so vorschlagen, dass eine Reinigung möglichst ressourcen- oder energieeffizient abläuft.


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Unternehmensinformation

Fraunhofer IVV Dresden

Heidelberger Straße 20
DE 01189 Dresden
Tel.: +49 - 351 - 43614 30

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