IC17 - TOP2CAD

Als Topologieoptimierung bezeichnet man ein Verfahren zur automatischen Bauteilgenerierung. Typische Anwendungsfälle sind mechanisch belastete Bauteile, welche möglichst leicht konstruiert werden sollen, ohne unter den angreifenden Lasten zu versagen. Für dieses Verfahren gibt es automatische Solver, die versuchen, eine möglichst optimale Lösung zu finden. Häufig werden dabei fachwerkartige Stabkonstruktionen oder andere Arten von Substrukturen erzeugt, über welche das Modell selbst jedoch keine näheren Informationen liefert. Soll das Bauteil in Differenzialbauweise aus Einzelteilen gefertigt werden, müssen diese Substrukturen aktuell immer noch manuell ermittelt und nachgebildet werden.

Ziel und Vorgehen

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur automatisierten Identifikation von fertigungsrelevanten Substrukturen innerhalb eines topologieoptimierten Bauteils.

Zur Identifikation der Strukturbereiche wird zunächst ein Differenzierungsverfahren verwendet, welches FE-Elemente anhand ihres Stresstensors klassifiziert und zu Substrukturen zusammenfasst und in Streben- und Knotenbereiche unterteilt. Die Strukturen werden anschließend von ihrer Form als FE-Netzdarstellung in eine parametrische Form überführt. Dabei sollen auch an mehreren Stellen im Gesamtbauteil vorkommende gleichartige Substrukturen identifiziert werden können, die später gegebenenfalls als Gleichteile gefertigt werden können. Um die Konsistenz der Daten während des gesamten Prozesses sicherzustellen, wird ein zentrales Datenmodell verwendet, welches in einer graphenbasierten Entwurfssprache implementiert wird.

Nutzen

Durch das automatisierte Unterteilungsverfahren entfällt die zeitaufwendige manuelle Geometrienachbildung. Dieser Vorteil verstärkt sich mit jedem generierten Bauteil, wodurch insbesondere die Generierung von unterschiedlichen Produktvarianten deutlich effizienter wird.