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Erschienen in:
2020 | OriginalPaper | Buchkapitel
Lastangepasste Generierung von irregulären Gitterstrukturen auf Basis von Voronoi-Diagrammen
verfasst von : Stefan Holtzhausen, Michael Birke, Peter Koch, Rico Blei, Ralph Stelzer, Maik Gude
Erschienen in: Konstruktion für die Additive Fertigung 2019
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
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Zusammenfassung
Die Verwendung von Gitterstrukturen innerhalb eines additiv gefertigten Bauteils kann bei gezielter Anpassung und Dimensionierung der Gitterstege belastungs- und gewichtsoptimiert erfolgen. Dies ist von Vorteil, da bei gleichbleibender Außengeometrie das Gewicht eines Bauteils deutlich reduziert werden kann.
Statt wie in vielen Anwendungen verbreitet, regelmäßige reguläre Gitterstrukturen zu nutzen wird im eingereichten Beitrag ein Verfahren vorgestellt, welches irreguläre Gitterstrukturen auf Basis von Voronoi-Diagrammen erzeugt. Die Saatpunkte werden dabei nicht rein zufällig, sondern durch ein angepasstes Poisson-Disk-Sampling generiert, was zu einer lokalen lastangepassten Dichteanpassung führt. Diese Methode erlaubt, entsprechend der auftretenden Belastungen im Bauteil, höher Strukturdichten innerhalb des Gitters zu erzeugen. Ein weiterer Vorteil bei dieser Saatpunkterzeugung ist, dass die Verteilung der Zellen lokal homogen möglich ist. Dadurch entstehen weniger verformte, degenerierte Zellen (bspw. durch spitze Winkel). Ferner wird gezeigt, dass diese Zellen sich auch besser in komplexe Außengeometrien von Bauteilen integrieren lassen, da die Erzeugung ohne offene Steg-Enden möglich ist.