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Oral-Poster-Präsentationen

Methoden zur konstruktionsnahen Gittererzeugung für die Additive Fertigung

Mittwoch (25.04.2018)
17:25 - 17:30 Uhr Kongresssaal
Bestandteil von:


Die Additive Fertigung ermöglicht eine effiziente und definierte Erzeugung von Gitterstrukturen in einem Bauteil. Diese Strukturen können eine Vielzahl von konstruktiven und funktionellen Aufgaben innerhalb einer Bauteilstruktur erfüllen. So können entsprechende Leichtbaupotentiale ausgeschöpft, in definierten Bereichen auch Stützfunktionen übernommen oder, speziell in der medizinischen Anwendung, das Einwachsen von Zellen verbessert werden. Allem gemein ist, dass diese Gitter nicht erst im Prozess der Fertigungsvorbereitung erstellt und ausgelegt werden sollten, sondern schon so früh wie möglich im Produktentstehungsprozess zu berücksichtigen sind.

Dieser Beitrag soll zwei Methoden zeigen, Gitterstrukturen schon im Arbeitsumfeld des Konstrukteurs zu definieren und aus dieser Festlegung Geometrie- und Fertigungsdaten abzuleiten. Beiden Möglichkeiten gemeinsam ist ein gegebenes Ursprungsbauteil als volumetrisches CAD-Modell. Darin wird der mit Gitterstruktur zu füllende Bereich definiert und entsprechend der gewählten Einheitszelle gerastert. An dieser Stelle divergieren die beiden Methoden:

1) Ursprungsbauteil und Füllvolumen werden in ein Voxelmodell überführt. Entsprechend der Rasterung des Füllvolumens und der Topologie der Einheitszelle werden die Voxel dort, wo sich Gitterknoten und -stäbe befinden, als „gefüllt“ markiert. Alle anderen Voxel des Füllvolumens erhalten entsprechend den Marker „leer“. Aus den Voxeldaten können dann sofort die einzelnen Schichten und die darin liegenden Randkonturen des Bauteiles ermittelt werden.

2) An jedem Rasterpunkt, der innerhalb oder an der Grenze des Füllvolumens liegt, wird eine Kopie der Einheitszelle platziert. Dabei werden Knoten und Stäbe in einem parametrischen Datenobjekt im Backend gespeichert. Über das Füllvolumen herausstehende Stäbe werden getrimmt. Die Generierung der Schichtdaten erfolgt durch ebenengestütztes Slicing des CAD-Körpers und entsprechendem Schneiden der parametrischen Stäbe.

Während die erste Methode mehr Freiheiten bei der Geometrie der Stäbe bietet, offeriert die zweite Möglichkeit durch den Verzicht auf diskrete Volumenelemente eine höhere Genauigkeit. Beiden Optionen gemein ist die Möglichkeit, nach Ausleitung der schichtweisen Körperkonturen Fertigungsparameter bedarfsgerecht festzulegen.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Peter Koch
Technische Universität Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Stefan Holtzhausen
    Technische Universität Dresden
  • Jonas Lindemann
    Technische Universität Dresden
  • Dr. Christine Schöne
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Ralph Stelzer
    Technische Universität Dresden