Randbedingungen

Gestaltung von Bauteilen im
Kontext der additiven
Fertigung mittels
Optimierungswerkzeugen
M.Eng V. Schulz
Agenda
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Topologieoptimierung
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Designkonzepte
Konstruktion
FE-Simulation
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Modellaufbau
Randbedingungen
Parameter der Optimierung
Auswertung
Diskretisierung
Material- und Modelleigenschaften
Randbedingungen
Auswertungsparameter
Additive Fertigung
 Selektives Laserschmelzen (SLM)
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Digitale Produktentwicklung (Lehre)
07.03.2016
Viktor Schulz
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Modellaufbau
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Erste Überlegungen treffen
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Grobe Abmaße definieren
●
Das Modell in Design- und
Nondesignbereich unterteilt
Designbereich
Nondesignbereich
07.03.2016
Viktor Schulz
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Randbedingungen
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Kräfte und Lager definieren
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Materialauswahl
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Fertigungsrestriktionen z. B.
Symmetrieebene definieren
07.03.2016
Viktor Schulz
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Parameter der Optimierung
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Optimieren
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Zielfunktion: Steifigkeit maximieren
Massenziele: 30% der Gesamtmasse
Dickenrestriktion: min. 1,5 mm
Geschwindigkeit und Genauigkeit: schnell
07.03.2016
Viktor Schulz
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Auswertung
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Ergebnisse abrufen
●
Ergebnisse auf Plausibilität prüfen
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Wandstärke anpassen
07.03.2016
Viktor Schulz
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Designkonzepte
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Anhand der Optimierung ein
Designentwurf erstellen.
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Designkonzept von solidThinking
Inspire nach Evolve exportieren.
07.03.2016
Viktor Schulz
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Konstruktion
●
Den Flaschenöffner in Evolve
nachmodellieren.
07.03.2016
Viktor Schulz
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Diskretisierung
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Das Model vernetzen mit
quadratischen Tetraedern.
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Netzqualität überprüfen.
07.03.2016
Viktor Schulz
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Material- und Modelleigenschaften
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Material: Aluminium
●
Eigenschaften: Volumenkörper
Aluminium
07.03.2016
Viktor Schulz
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Randbedingungen
●
Randbedingungen: Druck
Lagerung
Druck
Lagerung
●
Lastfall: statisch mechanisch
07.03.2016
Viktor Schulz
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Auswertungsparameter
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Ausgabewerte: Spannung
Dehnung
Verformung
07.03.2016
Viktor Schulz
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Auswertung
●
Ergebnisse: Spannung
07.03.2016
Viktor Schulz
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Auswertung
●
Ergebnisse: Verformung
07.03.2016
Viktor Schulz
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Additive Fertigung
Kopieren,
Reproduzieren
Gestalten, Schöpfen,
Generative Fertigung
●
Kopieren von Komponenten und
Bauteilen nach einem Original mit
nahezu identischer Geometrie
●
Reproduktion von Bauteilen mit
ähnlicher Geometrie und optimierten
Eigenschaften
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Reverse Engineering
●
Ersatzteile
07.03.2016
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Viktor Schulz
Freie Gestaltung von Formen und
Oberflächen mit komplexer
Geometrie
gebrauchsfertige Bauteile aus
Metall
Kein produktspezifisches
Werkzeug
Integralbauteile
Individualität
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Selektives Laserschmelzen (SLM)
SLM 280 HL:
● 400 W Laser
● Bauraum 280 x 280 x 320 mm3
● Stahl, Edelstahl, Aluminium, Titan
● Schutzgas Argon oder Stickstoff
FH Invest 2013:
Forschung an
Fachhochschulen
Blick in den
Bauraum
07.03.2016
Viktor Schulz
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Schicht für Schicht zum funktionsfähigen Werkstück
Pulverschicht auftragen
Belichten
3D-CAD Modell
Bauteil entnehmen
Slicen
Plattform absenken
07.03.2016
Viktor Schulz
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Selektives Laserschmelzen (SLM)
07.03.2016
Viktor Schulz
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Digitale Produktentwicklung (Lehre)
07.03.2016
Viktor Schulz
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
03.03.2016
Prof. Dr. Markus Merkel
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