1 Einleitung
2 Optimierungsmethoden
2.1 Topographieoptimierung
2.2 Topologieoptimierung
2.3 Größen- und Formoptimierung
2.4 Optimierung durch Gitterstrukturen
3 Optimierungsparameter
Nr. | OPTIMIERUNGSMETHODE | ANWENDUNGSBEREICH | OPTIMIERUNGSPARAMETER |
1 | Topologieoptimierung | Voluminöse Bauteile und Bleche Die Rauheit ist abhängig von der verwendeten Netzfeinheit (hex/quad vs. tet/tria) Nachbearbeitung notwendig Bietet Designvorschläge für die Entwicklung | Volumenanteil, Massenanteil Nachgiebigkeit, Steifigkeit Versatz Spannung, Dehnung Schädigung … |
2 | Topographieoptimierung | Nur Blechbauteil Erhöhung des Widerstandes gegen Beulen und Knicken Vorwiegend nur für Nichtfunktionsflächen (Sicken) Steifigkeitserhöhung ohne Materialzugabe | Lokale oder globale Spannung und Dehnung Symmetrie (1-Ebene, 2‑Ebenen, zyklisch, …) Breite, Länge und Schärfe von Sicken |
3 | Formoptimierung | Oberflächenknoten von Volumenbauteilen Spannungs- und belastungsbedingte Anpassung der Oberfläche Reduktion von Spannungen in kritischen Bereichen Gut für stufenweise Geometrieübergänge nutzbar | Lokale Spannung oder Dehnung Kerbspannung Anwendung von Parameterbereichen (Obere und untere Grenzwerte für Parameter) |
4 | Größenoptimierung | Dünnwandige Bauteile und Verbundwerkstoffe Optimierung der Layerdicke Spannungsabhängig | Spannung, Dehnung Layerdicke Komposit-Layerdicke Eigenfrequenz |
5 | Gitterstrukturoptimierung | Voluminöse Körper Netzabhängige Entwicklung von Gitterstrukturen Gut für die Implementierung von Leichtbauaspekten Beliebige Zelltypen möglich Offene oder geschlossene Zellen möglich Strukturiert → Gitter Nicht strukturiert → Schaum | Spannungsabhängigkeit Strebendicke Netzgröße (Zellgröße = Elementgröße) Elementtyp (hex/quad vs. tet/tria) Relative Dichte (oberer und unterer Grenzwert) Schärfe der Dichteverteilung (P-Wert → high, med, low) Schärfe der normierten Zellspannung (k-Wert) |
4 Nutzen der Optimierung für die additive Fertigung
5 Zusammenfassung und Ausblick
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Kombination unterschiedlichster Optimierungsaufgaben, um komplexe Geometrien zu generieren
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den richtigen Einsatz dieser Optimierungsmethoden
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Verständnis für den additiven Fertigungsprozess und dessen Prozessparameter zur Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften
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Werkstoffverständnis, um bei dünnen Strukturen gefügeneu- oder gefügeumbildende Prozesse richtig zu nutzen (z.B. In-Situ oder Post WBH)
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Designvorschläge der Optimierung nur durch die additve Fertigung herstellbar
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Implementierung von bionischen Designkonzepten