Automatische Erstellung von Drahtgittermodellen aus Topologieoptimierungen

Abstract

Die Erstellung von CAD-Strukturen aus Topologieoptimierungsergebnissen ist ein ingenieurstechnisch aufwändiger und damit zeit- und kostenintensiver Schritt in vielen Produktentwicklungsprozessen. In diesem Beitrag wird eine neue Methode vorgestellt, die diesen Prozessschritt automatisiert und so wesentlich beschleunigen kann. Nach einer initialen Voxelisierung des FE-Netzes wird das topologische Modell ausgedünnt. Um die Topologie abzubilden, werden anschließend Strukturknoten erkannt, mit Linien verbunden und geglättet. Am Ende steht ein Drahtgittermodell aus Punkten und Linien, das sich für parametrische top-down-Konstruktionen im CAD eignet. Die Methode hebt sich von anderen Arbeiten auf diesem Gebiet durch die Verwendung eines Voxelmodells zur Diskretisierung von FE-Modellen ab. Dadurch werden die nachfolgenden Schritte unabhängig vom ursprünglichen Netz aus finiten Elementen und es können effiziente Bildverarbeitungsalgorithmen eingesetzt werden. Das Verfahren wird beispielhaft auf einen Schienenfahrzeugwagenkasten angewandt, ist jedoch prinzipiell auf Topologieoptimierungsergebnisse von Bauteilen aus vielen Disziplinen anwendbar