Generatives Design

Key Words: LPBF, Design for AM, Topology Optimization, Bionics, Function Integration

Neue Fertigungsverfahren verlangen neue Designwege

Das Additive Manufacturing (AM) bietet die Möglichkeit, nahezu beliebig komplexe Bauteile herzustellen. Um das volle Potential dieser bahn­brechenden Technologie auszuschöpfen und es wirtschaftlich zu nutzen, muss die Produktentwicklung – und hier insbesondere der Kon­strukt­ionsprozess – die Möglichkeiten additiver Fertigung vollumfänglich verwerten. Zugleich müssen jedoch die aus dem Verfahren resultierenden Fertigungsrestriktionen und Anwendungsanforderungen berücksichtigt werden. Generatives Design unterstützt den Konstrukteur, diese vielseitigen Produktanforderungen bei der Designentwicklung zu erfüllen, sodass generativ ausgelegte, fertigungsseitig darstellbare geometrische Komplexität zu völlig neuen Designansätzen führen. Diese lassen sich allerdings nur unter Zuhilfenahme eigens entwickelter Algorithmen umsetzen lassen. Der Konstrukteur ist bei der Erstellung der komplexen Geometrien auf diese Algorithmen angewiesen, da etwa die manuelle Erzeugung einer bionischen Gitterstruktur in konventionellen CAD-Umgebungen kaum möglich ist. So erfreuen sich heute Methoden der Topologieoptimierung, die in die CAD-Umgebung integriert werden, großer Beliebtheit. Aus einer simulationsgestützten Bauteilauslegung in viel­fältigen Optimierungsdomänen ergeben sich hochkomplexe, häufig bionische, Strukturen, die nur mittels AM-Prozessen hergestellt werden können.
Generatives Design ist aber nicht nur auf Bionik beschränkt: Anwendungs­fälle aus dem Bereich der Funktions­integration, wie etwa konturnahe Kühlsysteme, oder Leicht­bau­strukturen (oberflächen- oder gitter­basierte Strukturen), fallen ebenfalls in diese Kategorie. Auch hier bestehen trotz der hohen geometrischen Freiheits­grade von AM weiterhin Fertigungs­restriktionen, die mittels Generativen Designs bereits in der Konstruktions­phase berücksichtigt werden, um zeit- und kosten­intensive Iterations­schleifen zu vermeiden.
Am RWTH Aachen Lehrstuhl für Digital Additive Production DAP stehen zur Unterstützung des AM-optimalen Konstruktions­prozesses verschiedene kommerzielle Software­tools zur Verfügung (Grasshopper, Siemens NX, 3DXpert, Netfabb). Darüber hinaus werden am Lehrstuhl DAP kunden­individuelle, in bestehende Software­umgebungen integrierbare Lösungen für die computergestützte Bauteil­konstruktion erarbeitet. Hierfür steht eine umfassende Datenbank mit Material­kennwerten, Fertigungs­restriktionen und Prozess­parametern zur Verfügung. Gerne unterstützen wir Sie im Rahmen von Projekten, Schulungen und Software­entwicklungen in der Konzeptionierung, Auslegung und
anschließenden Fertigung innovativer generativer Designs.

Johannes Willkomm, M. Sc.

RWTH Aachen Lehrstuhl für
Digital Additive Production DAP
Campus-Boulevard 73
52074 Aachen

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