40 Prof. Wirtz hat an der HSM die Professur für Fertigungstechnik und virtuelle Prozessgestaltung an der Fakultät Maschinenbau inne und forscht unter anderem zur Optimierung spanender Produktionsverfahren mit Hilfe von computergestützten Simulationen. Er ist als erster Juniorprofessor an die HSM im Rahmen einer Tandem-Professur in Kooperation mit der GFE berufen. Als Teil des bundesweiten Förderprogramms „FH-Personal“ sollen diese Professuren Nachwuchswissenschaftlern den Einstieg in eine wissenschaftliche Karriere erleichtern. Simulationen als Instrumente der Optimierung Über die Forschungen von Jun.-Prof. Andreas Wirtz an der HSM Die Potenziale von Simulationen Um ihre Funktion optimal erfüllen zu können, müssen komplexe Werkzeugmaschinen wie Fräsmaschinen unter möglichst idealen Bedingungen verwendet werden, was unter anderem die Prozessgestaltung und -auslegung anbetrifft. Hierbei besteht oft ein Dilemma: Zwar sorgen gesteigerte Prozessparameter bei Zerspanprozessen für eine erhöhte Produktivität, jedoch kann dies mitunter zu Einbußen in der Qualität der Produkte führen. Zudem können die Werkzeuge und Maschinen in Folge vermehrter thermomechanischer Belastung schneller verschleißen. Auch bezüglich der Kosten- und Energieeffizienz wirkt sich die Prozessgestaltung wesentlich aus. Um Fertigungsprozesse zu optimieren, bieten sich Simulationen als Instrumente der ex-ante-Modellierung und der Evaluierung komplexer Fertigungsprozesse oder Werkzeugdesigns an. Durch computergestützte Simulationen können Zerspanwerkzeuge und -prozesse für die effiziente Herstellung von Produkten mit anforderungsgerechter Qualität virtuell erprobt und somit kosten- und aufwandsärmer entwickelt werden. Die Digitalisierung der Produktion Andreas Wirtz promovierte 2019 an der TU Dortmund im Bereich der simulationsgestützten Auslegung energieeffizienter NC-Fräsprozesse. In seinem Fokus stand die Mehrzieloptimierung von Fräsprozessen unter Berücksichtigung der Werkstückqualität, der benötigten Prozesszeit und dem Energiebedarf. Hierzu gehört die modellbasierte Abbildung und Vermeidung regenerativer Werkzeugschwingungen, die zu einer unzureichenden Werkstückqualität und erhöhtem Werkzeugverschleiß bis hin zum Werkzeugversagen führen können. Neben der Werkstückqualität war auch der Energieverbrauch von Belang: Welche Vor- und Nachteile bieten verschiedene Bearbeitungszentren und Prozessauslegungen unter den Parametern der Werkstückqualität, der Produktivität und der Energieeffizienz? Oder anders: Unter welchen Zielvorgaben ist welche Maschine mit welchen Einstellungen am besten zur Fertigung eines Werkstücks geeignet? Auch auf makroskopischer Ebene, d. h. bei Betrachtung ganzer Prozesse, können Simulationsexperimente über verschiedene Wege Prozesse ohne Produktionsunterbrechungen und Materialeinsatz schneller und somit kostengünstiger gestalten und verbessern. Die computergestützte Modellierung übernimmt in der umfassenden Digitalisierung, Vernetzung und Autonomisierung der industriellen Produktion und deren Verschränkung mit modernen Informations- und Kommunikationstechnologien, die unter der Chiffre „Industrie 4.0“ firmiert, mithin eine bedeutende Rolle. Der Zweck ist es dabei, ganze Wertschöpfungsketten in Echtzeit zu optimieren und bei laufender Produktion flexibel auf Veränderungen der Anforderungen innerhalb der Prozesse selbst und beispielsweise der Umweltbedingungen reagieren zu können. Nicht nur lässt sich die Effizienz der Produktion steigern, sondern auch natürliche Ressourcen schonen. Schutzschichten und Tandems Ein abgeschlossenes Projekt von Prof. Andreas Wirtz befasst sich mit der mechanischen Nachbehandlung von Korrosionsschutzschichten, wie sie unter anderem bei Strukturelementen von Offshore-Windenergieanlagen nützlich sind. Ziel war es, die destruktiven Auswirkungen der Umwelt – Wind, Wellen, Salz – zu minimieren. Den Schutz können einerseits die genutzten Materialen bieten, andererseits aber auch spezielle Verfahren der mechanischen Nachbearbeitung der verwendeten Schutzbeschichtungen erreichen. Über das nachträgliche maschinelle Oberflächenhämmern werden Schutzbeschichtungen nicht nur dichter und härter, ihre Oberfläche wird weniger rau und porös, wodurch sich die Angriffsfläche verringert und die Beschichtungen länger schützen. Dr. Wirtz trat zum August 2022 die Professur für Fertigungstechnik und Hochschule Schmalkalden (HSM) Fräsmaschinen beim Einsatz Anzeige
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