Publication detail
Digital Twin for CNC Machine Tools Design
KLÍČ, D. MINARČÍK, M. POLZER, A. TŮMA, J. MAREK, J. HOLUB, M.
Czech title
Konstrukční digitální dvojče CNC obráběcích strojů
English title
Digital Twin for CNC Machine Tools Design
Type
conference paper
Language
en
Original abstract
This paper describes a systematic approach to creating a digital twin, which is focused on the design stage of the product lifecycle of a production machine, considering its operating conditions. To monitor the machine's operating condition in real time, the production machine is linked with a processing environment represented by ANSYS software. The system is demonstrated by evaluating the suitability of the headstock design of a CNC machine tool in terms of stress and strain analysis when it is operated under different performance conditions. First, a model of the machine headstock is created, which is then optimized for FEM calculations with fast response and loading forces obtained from direct dynamometer measurements. It was found that the proposed “design” digital twin approach can be used to optimize other structural elements of production machines based on realistic operating conditions that reflect the operation of machines in different technological sectors.
Czech abstract
Tento článek popisuje systematický přístup k vytváření digitálního dvojčete, který je zaměřen na fázi návrhu životního cyklu výrobku výrobního stroje s ohledem na jeho provozní podmínky. Pro sledování provozního stavu stroje v reálném čase je výrobní stroj propojen s procesním prostředím reprezentovaným softwarem ANSYS. Systém je demonstrován na vyhodnocení vhodnosti konstrukce vřeteníku CNC obráběcího stroje z hlediska analýzy napětí a deformace při jeho provozu za různých provozních podmínek. Nejprve je vytvořen model vřeteníku stroje, který je následně optimalizován pro výpočty metodou konečných prvků s rychlou odezvou a zatěžovacími silami získanými z přímých měření na dynamometru. Bylo zjištěno, že navržený přístup „konstrukčního“ digitálního dvojčete lze použít k optimalizaci dalších konstrukčních prvků výrobních strojů na základě reálných provozních podmínek, které odrážejí provoz strojů v různých technologických odvětvích. Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)
English abstract
This paper describes a systematic approach to creating a digital twin, which is focused on the design stage of the product lifecycle of a production machine, considering its operating conditions. To monitor the machine's operating condition in real time, the production machine is linked with a processing environment represented by ANSYS software. The system is demonstrated by evaluating the suitability of the headstock design of a CNC machine tool in terms of stress and strain analysis when it is operated under different performance conditions. First, a model of the machine headstock is created, which is then optimized for FEM calculations with fast response and loading forces obtained from direct dynamometer measurements. It was found that the proposed “design” digital twin approach can be used to optimize other structural elements of production machines based on realistic operating conditions that reflect the operation of machines in different technological sectors.
Keywords in Czech
Digitální dvojče; konstrukce stroje; výrobní stroj; obráběcí stroj; životní cyklus výrobku; FEA
Keywords in English
Digital twin; Machine design; Production Machine; Machine Tool; Product lifecycle; FEA
Released
06.12.2024
Publisher
IEEE
Location
Brno, Czech Republic
ISBN
979-8-3503-9490-0
Book
21st Mechatronika 2024 : Proceedings of the 21st International Conference on Mechatronics - Mechatronika (ME)
Edition number
1
Pages from–to
134–138
Pages count
5
BIBTEX
@inproceedings{BUT193794,
author="Daniel {Klíč} and Martin {Minarčík} and Aleš {Polzer} and Jiří {Tůma} and Jiří {Marek} and Michal {Holub},
title="Digital Twin for CNC Machine Tools Design",
booktitle="21st Mechatronika 2024 : Proceedings of the 21st International Conference on Mechatronics - Mechatronika (ME)",
year="2024",
month="December",
pages="134--138",
publisher="IEEE",
address="Brno, Czech Republic",
isbn="979-8-3503-9490-0"
}