Intelligente Optimierung von Produktgeometrien für die additive Fertigung

Die additive Fertigung als werkzeugloses Fertigungsverfahren bietet zahlreiche neue Möglichkeiten in der technischen Produktgestaltung. Insbesondere auf Leichtbau optimierte, hochkomplexe Strukturen lassen sich hiermit wirtschaftlich fertigen. Die Bauteile müssen jedoch auch speziell auf die Verfahren angepasst sein, um sicher, fehlerfrei und kostengünstig produziert werden zu können. Mit konventionellen Konstruktionsverfahren sind solche Strukturen nur schwer erzeugbar. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher eine Methodik zur intelligenten Optimierung von Produktgeometrien, angepasst an die additive Fertigung, entwickelt. Dies beinhaltet die automatische Erzeugung von anwendungsfallspezifisch optimierten Geometrien sowie deren Überführung in Datenstrukturen, welche in konventionellen CAD-Systemen nutzbar sind. Als grundlegendes Werkzeug wird dabei die Topologieoptimierung verwendet, welche hochaufgelöst durchgeführt und im Anschluss mit hoher Qualität geglättet und weiterverarbeitet werden muss. Hierzu wurde ein durchgängiger voxelbasierter Ansatz gefunden, der auch die Anpassung der Geometrien an die additive Fertigung erlaubt. Die Entwicklung und Funktionalität des Ansatzes wird auf Basis mehrerer Beispielbauteile gezeigt. Das Ergebnis der Optimierungen sind hochkomplexe, im Detail optimierte und an die additive Fertigung angepasste Strukturen.