Intelligente Optimierung von Produktgeometrien für die additive Fertigung:
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| Language: | German |
| Published: |
Düren
Shaker Verlag
2019
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| Series: | Forschungsberichte des Direct Manufacturing Research Centers
12 |
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SEITE
1
EINLEITUNG
.................................................................................................................................
1
1.1
MOTIVATION
........................................................................................................................
3
1.2
ZIELSETZUNG
UND
NOTWENDIGKEIT
EINER
KOMPLEXEN
STRUKTUR
.......................................
4
1.3
VORGEHENSWEISE
.............................................................................................................
7
2
NUMERISCHE
SIMULATION
UND
DIGITALE
GEOMETRIEVERARBEITUNG
...........................................
8
2.1
FINITE
ELEMENTE
METHODE
..............................................................................................
8
2.2
STRUKTUROPTIMIERUNG
......................................................................................................
15
2.2.1
OPTIMIERUNGSANSAETZE
.....................................................................................
16
2.2.1.1
PARAMETEROPTIMIERUNG
.................................................................
17
2.2.1.2
FORMOPTIMIERUNG
.........................................................................
18
2.2.1.3
TOPOLOGIEOPTIMIERUNG
..................................................................
19
2.2.2
OPTIMIERUNGSZIELE
..........................................................................................
22
2.3
DIGITALE
GEOMETRIEVERARBEITUNG
..................................................................................
25
2.3.1
GRUNDLAGEN
DER
3D-MODELLIERUNG
.................................................................
25
2.3.2
TECHNISCHES
CAD
..........................................................................................
26
2.3.2.1
ACIS
............................................................................................
28
2.3.2.2
STETIGKEIT
......................................................................................
31
2.3.3
DIGITAL
SCULPTING
UND
GENERATIVE
DESIGN
.....................................................
32
2.3.3.1
SUBDIVISION
...................................................................................
33
2.3.3.2
VOXELMODELLE
..............................................................................
37
3
PRODUKTOPTIMIERUNG
MITTELS
DER
POTENTIALE
DER
ADDITIVEN
FERTIGUNG
..................................
40
3.1
VERFAHRENSPRINZIP
UND
ABGRENZUNG
ZU
HERKOEMMLICHEN
VERFAHREN
.........................
40
3.2
RESTRIKTIONEN
/
KONSTRUKTIONSRICHTLINIEN
.....................................................................
43
3.3
TECHNISCHE
POTENTIALE
DER
ADDITIVEN
FERTIGUNG
........................................................
46
4
HANDLUNGSBEDARF
...................................................................................................................53
5
VOXELBASIERTE
METHODIK
ZUR
DIGITALEN
GEOMETRIEGENERIERUNG
.......................................... 54
5.1
DATENVERARBEITUNG
IM
PRODUKTENTSTEHUNGSPROZESS
.................................................54
5.1.1
GESAMTPROZESS
...............................................................................................
54
5.1.2
RANDBEDINGUNGEN
DES
GESAMTPROZESSES
..................................................
61
5.2
VOXELBASIERTER
ANSATZ
.................................................................................................
64
5.2.1
ANFORDERUNGEN
AN
GEOMETRIEDATEN
ZUR
EFFEKTIVEN
NUTZUNG
VON
AM
.......64
5.2.2
KONSTRUKTION
DES
AUSGANGSMODELLS
.............................................................
66
5.2.3
ERSTELLUNG
DES
BERECHNUNGSMODELLS
UND
DISKRETISIERUNG
..........................
66
5.2.4
GLAETTUNG
VON
VOXELMODELLEN
.........................................................................
68
5.2.4.1
ZWEIDIMENSIONALE
GLAETTUNG
......................................................
70
5.2.4.2
DREIDIMENSIONALE
GLAETTUNG
....................................................... 82
5.2.5
KERBSPANNUNGSREDUKTION
MIT
BAUMKURVEN
.................................................
85
5.2.6
OFFSETFUNKTIONEN
..............................................................................................
90
5.2.7
RUECKFUEHRUNG
IN
ANALYTISCH
DEFINIERTE
GEOMETRIEN
....................................... 92
5.2.8
SPEICHERBEDARF
UND
KOMPLEXITAETSABBILDUNG
................................................
95
5.2.9
ZUSAMMENFASSUNG
UND
PROZESSBESCHREIBUNG
AUF
VOXELBASIS
................ 98
5.3
UMSETZUNG
MIT
OPTISTRUCT
UND
GEOMAGIC
FREEFORM
.............................................
101
5.4
UMSETZUNG
MIT
EIGENENTWICKLUNG
............................................................................
108
6
ANPASSUNG
DER
GENERIERTEN
GEOMETRIEN
FUER
DIE
ADDITIVE
FERTIGUNG
...............................
112
6.1
GEOMETRIEANFORDERUNGEN
DER
ADDITIVEN
FERTIGUNG
.................................................
112
6.1.1
DIGITALE
PRUEFUNG
DER
KONSTRUKTIONSREGELN
..................................................
115
6.1.2
MANUELLE
KORREKTUR
DER
ERGEBNISSE
NACH
ABSCHLUSS
DER
OPTIMIERUNG
..119
6.1.3
SOFTWAREINTEGRIERTE
KORREKTUR
WAEHREND
DES
OPTIMIERUNGSPROZESSES
....
121
6.2
STRUKTURINTEGRATION
ALS
ERWEITERUNG
DER
INTEGRALBAUWEISE
....................................
122
7
ANWENDUNGSBEISPIELE
ZUR
TOPOLOGIEOPTIMIERUNG
UND
EVALUATION
.................................
124
7.1
TOPOLOGIEOPTIMIERUNG
EINES
RADTRAEGERS
AUS
DER
FORMULA
STUDENT
.....................
124
7.1.1
VARIANTE
2011:
CAD,
FRAESEN
.......................................................................
126
7.1.2
VARIANTE
2013:CAD,
ADDITIVE
FERTIGUNG
.....................................................
128
7.1.3
VARIANTE
2013:
CAD,
ADDITIVE
FERTIGUNG,
MANUELLE
AM-REGELN
.............
129
7.1.4
VARIANTE
2014:
HOEHERE
AUFLOESUNG,
CAD,
MANUELLE
AM-REGELN
...............
130
7.1.5
VARIANTE
2015:
HOCHAUFLOESEND,
VOXEL
CAD,
MANUELLE
AM-REGELN
.......
131
7.1.6
VARIANTE
2017:
STRUKTURBAUWEISE
MIT
HOHER
AUFLOESUNG
............................
132
7.1.7
VARIANTE
2018:
SEHR
HOHE
VOXELAUFLOESUNG,
MIT
RUECKFUEHRUNG
...................
134
7.2
EVALUATIONSBEISPIEL:
HALTER
FUER
MASSENSCHWUNGRAD
..............................................
135
8
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.......................................................................................
138
9
LITERATURVERZEICHNIS
..............................................................................................................
141
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