Topologieoptimierung in der additiven Fertigung

Topologieoptimierung in der additiven Fertigung

Die additive Fertigung bietet neue Möglichkeiten, die Geometrie von Bauteilen im Rahmen der Produktentwicklung zu verbessern, da sie im Vergleich zu konventionellen Fertigungsmethoden nicht an verfahrensbedingte Produktionseinschränkungen gebunden ist. Mithilfe der Topologieoptimierung werden Grundformen unter Berücksichtigung definierter Rahmenbedingungen und Spannungsrestriktionen so modifiziert, dass sie maximale Funktionalität mit geringstem Materialverbrauch und Gewicht vereinen. Bei PROTIQ optimieren Sie Ihre 3D-Modelle einfach und schnell direkt online.

Wie funktioniert die Topologieoptimierung bei PROTIQ?

Gestaltungsbereich festlegen

Zunächst wird der Gestaltungsbereich festgelegt, der maximal für die Ausprägung der optimierten Geometrie zur Verfügung steht. In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit, einen uneingeschränkten Raum zu definieren, damit sich optimierte Strukturen überall dort entwickeln können, wo der Kraftfluss es erfordert. Alternativ kann der Gestaltungsbereich begrenzt werden, sodass der Optimierungsprozess in einem definierten Raum vorgenommen wird. Diese Einschränkung ist sinnvoll, wenn innerhalb einer Baugruppe benachbarte Komponenten den verfügbaren Raum limitieren (Beispiel: Motorraum im PKW). Für die Eingrenzung ist die Erstellung sowie das Hochladen eines maximalen Gestaltungsbereichs notwendig.

Lastfälle definieren

Ist der Gestaltungsbereich definiert, werden verschiedene Belastungssituationen, sogenannte Lastfälle, betrachtet, denen das Objekt in der Anwendung standhalten muss. Ein Lastfall beschreibt eine Situation, in der unterschiedliche Kräfte gleichzeitig wirken können und die vorhandene Lagerpunkte beinhaltet. Auf ein Modell können verschiedene Lastfälle wirken. Die Software analysiert daraufhin die Krafteinwirkung auf das Modell sowie die Lagerbedingungen. All diejenigen Bereiche, die von der Belastung nicht beansprucht werden und keinen sonstigen Nutzen haben, werden im Folgeschritt aus dem 3D-Modell entfernt. Das Ergebnis erinnert an bionische Strukturen und vereint höchste Funktionalität mit geringstem Gewicht sowie Materialaufwand.

Neue Möglichkeiten durch additive Fertigung

Bislang mussten Konstrukteure und Designer bei der Produktentwicklung stets Rücksicht auf verfahrensbedingte Einschränkungen nehmen. In der additiven Fertigung (Additive Manufacturing) wird ein Bauteil jedoch nicht aus einem Materialblock herausgearbeitet, sondern Schicht für Schicht aus einem formlosen Ausgangsstoff aufgebaut. Auf diese Weise werden Produktentwickler in die Lage versetzt, sich bei der Gestaltung eines Objekts voll und ganz auf dessen Funktionalität zu fokussieren. So lassen sich dreidimensionale Herausforderungen und Problemstellungen aus der konventionellen Verarbeitung durch den zweidimensionalen schichtweisen Aufbau im 3D-Druck lösen. Die Kombination aus Topologieoptimierung, Additive Manufacturing und innovativen Materialien bietet Unternehmen neue Möglichkeiten, das Design und die damit einhergehende Funktionalität von Produkten neu zu denken. Von der Topologieoptimierung profitieren unter anderem Branchen, für die Gewichtsreduktion eine große Rolle spielt, zum Beispiel die Automobilbranche sowie die Luft- und Raumfahrt.

    Vorteile von Topologieoptimierung und 3D-Druck auf der PROTIQ-Plattform

  • Anforderungsgerechte Produktentwicklung
  • Maximale Gewichtsreduktion (Leichtbau)
  • Ressourcenschonend durch Materialeinsparung
  • Intuitive Benutzeroberfläche mit der Möglichkeit einer geführten Eingabe
  • Enorme Zeitersparnis bei der Definition der Optimierungskonfiguration sowie des Optimierungsziels

Effektive Zeit- und Kostenersparnis mit dem PROTIQ Online-Tool

Unser Online-Tool erleichtert und beschleunigt die Topologieoptimierung in erheblichem Maße. Bisher setzte der Prozess umfangreiche Kenntnis im Umgang mit spezieller Anwendungssoftware voraus und nahm auch für simple Anwendungsfälle oftmals Tage in Anspruch. Mit unserem Online-Tool gehören lange Wartezeiten der Vergangenheit an, denn mit ihm gelingt die Optimierung eines 3D-Modells rein intuitiv und mit wenigen Klicks. So sparen Sie nicht nur Material, sondern auch Zeit – bei maximaler Qualität ihrer Produkte.
Haben Sie mithilfe des Tools Ihr optimiertes 3D-Modell erstellt, können Sie es als Entwurf speichern, als Modell kaufen oder direkt bei PROTIQ in Auftrag geben. Gefertigt wird Ihr Bauteil anschließend im industriellen 3D-Druck durch Selektives Laserschmelzen oder Lasersintern. Besonders praktisch: Der Preis für Ihr Projekt wird stetig aktualisiert und in Ihrem Warenkorb angezeigt.

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