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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Automatic Definition of Density-Driven Topology Optimization with Graph-Based Design Languages

verfasst von : Manuel Ramsaier, Ralf Stetter, Markus Till, Stephan Rudolph, Axel Schumacher

Erschienen in: Advances in Structural and Multidisciplinary Optimization

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Today, the product development process is characterized by increasing diversity. A trend towards customer-tailored products can be observed. This trend demands new processes for product development and manufacturing. Increasing product individuality up to lot size one can be faced with methods, which automate the design process and avoid redundant manual work. As the number of tools involved in the product development process is ever-increasing, one goal is to eliminate the distribution of knowledge into several software tools and begin with one central and consistent data model from where all the software tools used can be triggered automatically. This goal can be addressed by using graph-based design languages [1], which themselves are based on the Unified Modeling Language (UML). On the manufacturing side, one technology can be seen in the additive manufacturing process. For finding a good structure, a combination of additive manufacturing and topology optimization can be advantageous because of the ability of additive manufacturing to create almost arbitrary geometry. Using the example of a lightweight quadrocopter, we propose a graph-based design language which integrates topology optimization and can cover different aspects of the multi-disciplinary product development process: requirements, abstract product functions, design constraints (i.e. equations) and costs among others. The topology optimization triggered by the design language can take into account different product configurations (i.e. packaging configurations) and accordingly makes design proposals (i.e. structural proposals for the frame of the quadrocopter). The executable nature of the graph-based design language reduces the design time significantly.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Rudolph, S.: Übertragung von Ähnlichkeitsbegriffen, Habilitationsschrift, Universität Stuttgart (2002) Rudolph, S.: Übertragung von Ähnlichkeitsbegriffen, Habilitationsschrift, Universität Stuttgart (2002)
2.
Zurück zum Zitat Alber, R., Rudolph, S.: “43” - A generic approach for engineering design grammars. AAAI Technical Report SS-03-02 (2003) Alber, R., Rudolph, S.: “43” - A generic approach for engineering design grammars. AAAI Technical Report SS-03-02 (2003)
4.
Zurück zum Zitat Ortmann, C., Schumacher, A.: Graph and heuristic based topology optimization of crash loaded structures. J. Struct. Multi. Optim. 47, 839–854 (2013)CrossRefMATH Ortmann, C., Schumacher, A.: Graph and heuristic based topology optimization of crash loaded structures. J. Struct. Multi. Optim. 47, 839–854 (2013)CrossRefMATH
5.
Zurück zum Zitat Groß, J.: Aufbau und Einsatz von Entwurfssprachen zur Auslegung von Satelliten, Dissertation, Universität Stuttgart, Germany (2014) Groß, J.: Aufbau und Einsatz von Entwurfssprachen zur Auslegung von Satelliten, Dissertation, Universität Stuttgart, Germany (2014)
6.
Zurück zum Zitat Rudolph, S.: Know-How Reuse in the Conceptual Design Phase of Complex Engineering Products – Or: “Are You Still Constructing Manually or do You Already Generate Automatically?”. IDMME, Grenoble (2006) Rudolph, S.: Know-How Reuse in the Conceptual Design Phase of Complex Engineering Products – Or: “Are You Still Constructing Manually or do You Already Generate Automatically?”. IDMME, Grenoble (2006)
7.
Zurück zum Zitat Vogel, S.: Über Ordnungsmechanismen im wissensbasierten Entwurf von SCR-Systemen, Dissertation, Universität Stuttgart, Germany (2016) Vogel, S.: Über Ordnungsmechanismen im wissensbasierten Entwurf von SCR-Systemen, Dissertation, Universität Stuttgart, Germany (2016)
8.
Zurück zum Zitat Ramsaier, M., Zech, A., Holder, K., Stetter, R., Rudolph, S., Till, M.: Digital Representation of Product Functions in Multicopter Design, Submitted for: ICED. Vancouver, Canada (2017) Ramsaier, M., Zech, A., Holder, K., Stetter, R., Rudolph, S., Till, M.: Digital Representation of Product Functions in Multicopter Design, Submitted for: ICED. Vancouver, Canada (2017)
9.
Zurück zum Zitat Ramsaier, M., Spindler, C., Stetter, R., Rudolph, S., Till, M.: Digital representation in quadrocopter design along the product life-cycle. CIRP ICME, Ischia (2016) Ramsaier, M., Spindler, C., Stetter, R., Rudolph, S., Till, M.: Digital representation in quadrocopter design along the product life-cycle. CIRP ICME, Ischia (2016)
Metadaten
Titel
Automatic Definition of Density-Driven Topology Optimization with Graph-Based Design Languages
verfasst von
Manuel Ramsaier
Ralf Stetter
Markus Till
Stephan Rudolph
Axel Schumacher
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-67988-4_88

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.