Virtual Machining

Professorin der UA Ruhr forscht an virtuellen Maschinen

Petra Wiederkehr hat die vierte Professur der UA Ruhr übernommen. Sie forscht im BereichVirtual Machining.

Foto: Ingo Otto

Petra Wiederkehr hat die vierte Professur der UA Ruhr übernommen. Sie forscht im BereichVirtual Machining. Foto: Ingo Otto

Dortmund.   Petra Wiederkehr ist Professorin der Universitätsallianz Ruhr und forscht im Bereich Virtual Machining. Sie findet Systemschwächen.

Mit der klassischen Produktion im Wettbewerb bestehen zu können, wird für Industrieunternehmen im Zeitalter der „Industrie 4.0“ zunehmend zur Herausforderung. Häufig verlängern Fehler die Bearbeitungszeit und treiben Produktionskosten in die Höhe. Eine Lösung dafür könnte zukünftig die virtuelle Fertigung sein, mit der sich die Dortmunder Professorin Petra Wiederkehr universitätsübergreifend im Ruhrgebiet beschäftigt.

Vierte Professur der Universitätsallianz Ruhr

Die junge Ingenieurinformatikerin, die ehemals selbst an der TU studierte, übernahm Anfang Juni die vierte Professur der Universitätsallianz Ruhr (UA Ruhr), die mit dem neu aufgebauten Forschungsschwerpunkt Virtual Machining geschaffen wurde.

In der Maschinenhalle des Instituts für Spanende Fertigung (ISF) der TU Dortmund kennt Petra Wiederkehr sich aus. Zügig geht sie an den Werkzeugmaschinen sowie mit Span gefüllten Behältern entlang und macht Halt an einem der Bearbeitungszentren. „In dieser Fräsmaschine werden unter anderem Bauteile hergestellt, die später im Flugzeug eingesetzt werden könnten“, erklärt Wiederkehr und deutet auf einen kleinen Metallwürfel. Der Aluminiumwürfel beispielsweise werde darin gefräst und geschliffen, so dass eine Turbinenschaufel entsteht, so die Diplominformatikerin.

Praktische Versuche, wie sie in dieser Industriehalle stattfinden, bilden eine wichtige Komponente bei der Entwicklung von Simulationssystemen. Denn die Modelle, die für das sogenannte Virtual Machining theoretisch hergeleitet werden, müssen sich hier der Einsatzfähigkeit in der Realität unter Beweis stellen.

„Die Idee des Virtual Machining ist, alle möglichen Effekte, die in der realen Fertigung auftreten können, vor der Produktion zu simulieren und im Rechner abzubilden“, erläutert Wiederkehr. Häufig treten Fehler auf, wenn das Werkzeug bricht oder anfängt zu schwingen. Das kostet Unternehmen zum einen Material und Werkzeug, zum anderen wertvolle Zeit und Maschinenstunden.

Qualität der Bauteile wird verbessert der Fertigungsprozess verkürzt

Mit der virtuellen Fertigung ließen sich Fehler bereits in der Simulation erkennen, so dass Parameter entsprechend angepasst werden, bevor es an die reale Fertigung geht. So könnte die Qualität der Bauteile verbessert und die Zeit für den gesamten Fertigungsprozess verkürzt werden.

Engstens vertraut ist die junge Professorin mit dem Thema wohl auch, da sie erst 2010 ihre Promotion im Maschinenbau abschloss. Darin setzte sie sich mit der Simulation von Werkstückschwingungen auseinander. Im Anschluss daran übernahm sie die Leitung der Arbeitsgruppe für Simulation und Prozessentwicklung am ISF. Als Professorin für Virtual Machining leitet sie seit Juni Forschungsprojekte, die in Kooperation mit den Bereichen Ingenieurwissenschaften, Maschinenbau und Informatik der Universitäten Bochum, Duisburg-Essen und Dortmund stattfinden. „Unser Ziel ist es, durch diese Interdisziplinarität neue Methoden zu entwickeln, die eine detailliertere Prozesssimulation ermöglichen“, erklärt die 36-Jährige.

Denn eine Hürde für die Forschung sei bislang die Vorhersage von auftretenden Effekten wie Schwingungen. Zudem seien die abzubildenden Prozesse sehr komplex, während die Simulation in der Anwendung hohes Expertenwissen erfordere. Dennoch ist die Professorin optimistisch, dass die virtuelle Fertigung in zehn, 20 Jahren fester Bestandteil der Fertigungskette in Industrieunternehmen wird. Bereits heute sind Softwaresysteme mit einer grundlegenden Simulation auf dem Markt erhältlich. „Die Nachfrage der Industrie nach der Simulationstechnik wächst – besonders in den Branchen Luftfahrt, Automobilindustrie und Medizintechnik“, erklärt Wiederkehr.

Zentrale Anlaufstelle

Um die Forschung des neuen Kompetenzzentrums praxisnah zu gestalten, soll zukünftig auch eine zentrale Anlaufstelle für Industrieunternehmen entstehen, die es Universität und Firmen möglich macht, gemeinsam neue Forschungslücken festzustellen. Finanzielle Unterstützung in Höhe von einer Million Euro erhält das Projekt der UA-Ruhr von Mercur, eine Einrichtung der Stiftung Mercator, die die Wissenschaft im Ruhrgebiet fördert.

>>> ZEHN JAHRE UNI-ALLIANZ

Die Universitätsallianz Ruhr existiert seit 2007 und ist eine Kooperation zwischen der Ruhr-Universität Bochum, der TU Dortmund sowie der Uni Duisburg-Essen.

Die bisherigen Profilschwerpunkte der UA-Ruhr sind Materialwirtschaft und Naturwissenschafen. Rund 500 Studiengänge werden angeboten.

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