Hessel, C: Integration der Topologieoptimierung in den CAD-g

Mit Hilfe der Topologieoptimierung kann für ein zu konstruierendes Bauteil schon in einer frühen Phase des Konstruktionsprozesses automatisch eine belastungsgerechte Grobgestalt ermittelt werden. Als Eingangsinformationen sind vom Konstrukteur lediglich die mechanischen Randbedingungen sowie der zur Verfügung stehende Bauraum in einem einfachen Finite-Elemente­-Netz abzubilden.Die Modellerstellung erfolgt derzeit manuell oder auf Basis eines speziell für diese AufgabensteIlung erstellten CAD-Modells, welches dann mit semimanuellen Vernetzungsverfahren in ein Finite­ Elemente-Netz überführt werden muss. Die Aussagefähigkeit und damit die Nutzbarkeit der Topologieoptimierungsergebnisse ist dabei in entscheidendem Maße von der Auflösung des Gestaltungsraumes abhängig und wächst mit einer Verfeinerung des Finite-Elemente-Netzes an.Nach Durchführung der Topologieoptimierung liegt als Ergebnis ein belastungsgerechter Grobentwurf in Form eines Netzes aus Finiten Elementen vor. Aufgrund der diskreten Approximation des Bauteilvolumens durch Finite Elemente entspricht die mit dem Optimierungsverfahren entwickelte Gestalt weder konstruktions- noch fertigungstechnischen Anforderungen. Für nachfolgende rechnergestützte Konstruktionsschritte ist es daher erforderlich, die berechnete Grobgestalt in eine geglättete CAD-fähige Beschreibung zu überführen. Diese Schritte der Topologieoptimierung sind bisher sehr aufwändig und werden meist von Spezialisten durchgeführt, so dass der Einsatz der Topologieoptimierung im Entwicklungsprozess nur zögerlich voranschreitet.Zur Unterstützung des Konstrukteurs bei der Anwendung der Topologieoptimierung werden im Folgenden Methoden entwickelt, die den effizienten Einsatz der Topologieoptimierung im Entwicklungsprozess fördern. Zur Vorbereitung des Optimierungsmodells werden einfache Verfahren zur Vernetzung vorgestellt. Ferner wird