Tot 33% energie besparen met dynamische koeldrukregeling

Door de druk van het hogedrukkoelsysteem van een werktuigmachine afhankelijk te maken van de gereedschapslijtage, kan tot 33% energie worden bespaard. Dat toont een onderzoek door het Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen van de Leibniz Universität Hannover aan, mogelijk gemaakt door Open Mind.

In hun zoektocht naar manieren om verspanen ecologisch duurzamer te maken, richtte het onderzoeksteam onder leiding van professor Berend Denkena de aandacht op hogedrukkoeling. Hogedrukkoelsystemen kunnen de levensduur van gereedschappen met maximaal 250 procent verlengen, maar veroorzaken momenteel ook tot 25 procent van het totale energieverbruik van een bewerkingsmachine.

Onderzoek effect hogedruk op slijtage

Open Mind heeft het onderzoek financieel ondersteund en een werkstukgeometrie en -programma aangereikt, waarmee de onderzoekers aan de slag zijn gegaan. Het idee van de onderzoekers was dat vanaf een bepaald punt in de freesbewerking het verhogen van de druk van het koelsmeersysteem geen zin meer heeft vanwege de slijtage die dan al is opgetreden. Dit betekent dat op veel punten onnodig veel koelmiddel op het werkstuk wordt gespoten. De onderzoekers voerden de Open Mind testbewerking uit van het opruwen van meerdere kamers in een Ti-6Al-4V blok met een volhardmetalen frees en onderzochten het effect van verschillende bewerkingsstrategieën en koelmiddeldrukken op de slijtage van het gereedschap.

Machine learning

Op basis van deze bevindingen werd een machine learning (ML) simulatie ontwikkeld die slijtage van het gereedschap voorspelt op basis van de procesgegevens. Het ML-model werd gebruikt om de bewerking met wisselende koelmiddeldruk te simuleren. Validatie op het echte onderdeel bevestigde dat dezelfde oppervlakteafwerking en standtijd kunnen worden bereikt met een lagere koelmiddeldruk, afhankelijk van de bewerkingssituatie. De werkelijke energiebesparingen tot 33% waren na de simulatie zelfs iets hoger dan verwacht.

Onderdeel hyperMill en Virtual Machining Center?

Het team van wetenschappers heeft een artikel over het project gepubliceerd in het tijdschrift VDI-Z onder de titel ‘Energie-efficiënte procesplanning’. Open Mind kan in de toekomst wellicht de dynamische koeldrukregeling integreren in de NC-code die hyperMill genereert. Ook onderzoekt de softwareontwikkelaar of het mogelijk is het model dat de gereedschapslijtage voorspelt te integreren in de Virtual Machining Center software. CAM-programmeurs zouden dan vooraf de gereedschapslijtage van verschillende freesstrategieën met elkaar kunnen vergelijken.