Anmelden
Sollten Sie Probleme beim Einloggen haben, kontaktieren Sie uns.
Registrieren
Zum Starten des 3D-Druckens oder Laserschneidens müssen Sie hier ein Konto erstellen. Sobald Sie fertig sind, können Sie Dateien hochladen und erhalten Echtzeit Angebote für Ihre Objekte.
Haben Sie bereits ein Benutzerkonto? Einloggen
Das Ziel jedes Produktentwicklungsteams und jedes Konstrukteurs ist es, den perfekten Artikel zu schaffen, der gut funktioniert, ein Problem für den Kunden löst und im Idealfall Kosten senkt. Der 3D-Druck wird bereits als ein Fertigungsverfahren angesehen, mit dem diese Ziele erreicht werden können. Er bietet dem Designer Gestaltungsfreiheit und neue Möglichkeiten bei der Produktentwicklung oder -optimierung. Auch wenn die Konstrukteure die Besten auf ihrem Gebiet sind und sich mit der CAD-Software bestens auskennen, gibt es doch einige Optimierungsmöglichkeiten, die das menschliche Auge übersehen kann. An dieser Stelle kommt die Topologieoptimierung ins Spiel. Aber was ist das, und wie funktioniert dieser Prozess? Diese und weitere Fragen beantworten wir in unserem Leitfaden zur Topologieoptimierung .
Einfach ausgedrückt, ist die Topologie Optimierung (TO) ein Prozess, der ein Teil durch die Reduzierung von unnötigem Material optimiert. Dabei wird die Geometrie eines Teils mit Hilfe der Mathematik verbessert, um herauszufinden, wo ein Objekt Material benötigt und wo das Material keinen Nutzen für die Effizienz und Leistung des späteren Produkts hat und lediglich aus ästhetischen Gründen vorhanden ist. Das Ziel der TO ist es, ein Objekt mit der bestmöglichen Leistung zu schaffen, wobei so viel Material wie möglich eingespart wird.
Die Topologieoptimierung wird oft mit der additiven Fertigung in Verbindung gebracht, da sich optimierte Teile leicht mit dem 3D-Druck herstellen lassen. 3D-Druck oder Additive Manufacturing ist eine wachsende Fertigungstechnik, ob für Prototypen oder Endprodukte. Es gibt dem Designer die Freiheit, das Teil zu entwerfen, es in einer 3D-Datei zu speichern und dann zum Druck zu schicken. Der Drucker erstellt das Objekt Schicht für Schicht. Unternehmen haben so die Möglichkeit, ein digitales Objekt in eine physische Form zu verwandeln. Es gibt verschiedene Arten von Druckern und Materialien, die verwendet werden können. Für den Druck von Kunststoffen eignet sich am besten das selektive Lasersintern. Für Metallteile sollte die DMLS– oder Binder-Jetting-Technologie verwendet werden.
Auch herkömmliche Fertigungsverfahren können mit TO-Modellen arbeiten, aber in der Regel haben sie höhere Grenzen und können bei der Topologieoptimierung nicht den nächsten Schritt machen. Die Freiheit des Designs, welche die Additive Fertigung bietet, ist das ergänzende Verfahren, um alle Vorteile von TO zu nutzen.
TO wird immer häufiger eingesetzt, da viele Industriezweige wie Luft- und Raumfahrt, Biochemie, Bauwesen, Medizintechnik oder Automobilbau damit arbeiten, um starke Teile trotz geringerem Materialeinsatz herzustellen. In ihrem Anwendungsfall zeigte Altair, wie Topologieoptimierung 500 kg bei einem Flugzeug einspart. Dieser Gewichtsverlust bedeutet automatisch einen geringeren Verbrauch, denn je höher das Gewicht eines Flugzeugs ist, desto mehr Treibstoff wird benötigt.
Obwohl es verschiedene TO-Methoden gibt, ist die am weitesten verbreitete die FE (Finite Elemente)-basierte Technik.
Zunächst muss der Benutzer den Teil des Objekts definieren, der das maximale Volumen umfasst, welches das Objekt einnehmen kann. Dies wird auch “Designraum” genannt. Dann legt der Benutzer die äußeren Kräfte fest, unter denen das Objekt getestet werden soll. Dies ist der schwierige Teil der Optimierung, denn es ist wichtig, genau zu wissen, welche äußeren Kräfte auf das Teil einwirken. Es reicht nicht aus, die Kräfte zu kennen. Wichtig ist, dass man weiß, wie groß die Kräfte sind und wie man sie definieren kann. Wenn die Einstellungen hinzugefügt werden, findet der TO-Algorithmus in der folgenden Simulation Stellen, die entfernt werden können während das Objekt trotzdem den äußeren Belastungen standhält.
Die Software schlägt dann verschiedene Designideen vor, indem sie das verwendete Material reduziert. Jedes Mal, wenn ein Teil des Materials entfernt wird, prüft der Algorithmus, ob das Objekt unter der eingestellten Belastung noch funktionieren würde. Nachdem der Benutzer mit dem Ergebnis der Simulation zufrieden ist, wird das Objekt auf Druckbarkeit geprüft. Manchmal passt der Benutzer das Design noch einmal an, damit das Objekt ästhetischer aussieht als das Ergebnis der Simulation.
Die Topologieoptimierung wird oft als eine Form des generativen Designs beschrieben. Aber wo genau liegen die Unterschiede zwischen diesen beiden Methoden? Generatives Design erzeugt mehrere mögliche Designs, was hilfreich ist, wenn der Designer nicht sicher ist, welche Art von Form oder Design benötigt wird. TO konzentriert sich nur auf ein einziges Design und alle Möglichkeiten, dieses zu optimieren. Wenn zum Beispiel eine Form aus der Auswahl des Generativen Designs ausgewählt wird, kann TO zur Optimierung der Form verwendet werden. Das bedeutet, dass TO von Generativen Entwürfen verwendet wird. TO verwendet jedoch niemals generatives Design für Vorschläge, da es eine einzige Entwurfseingabe benötigt, mit der es arbeiten kann.
Die Topologieoptimierung trägt dazu bei, das endgültige Design schneller zu erstellen, was bedeutet, dass sich der allgemeine Time-to-Market-Prozess verkürzt. Der Algorithmus arbeitet schneller und effektiver als es menschliche Arbeit könnte. Das bedeutet, dass im Designprozess Zeit eingespart werden kann, da weniger Iterationen erforderlich sind, um zu einem endgültigen Design zu gelangen.
Ein weiterer positiver Aspekt ist, dass ein topologisch optimiertes Teil in der Produktion weniger Material benötigt. Der 3D-Druck trägt dazu bei, die Menge an verschwendetem Material zu reduzieren, da nur das benötigte Material für die Herstellung verwendet wird. Bei den optimierten Modellen wird sogar noch weniger Material benötigt. Das spart Kosten und macht das Teil leichter. Das optimierte Produkt trägt zu mehr Nachhaltigkeit bei, da das Material nicht unnötig verarbeitet wird.
Mit Topologie-optimierten Teilen können Sie natürlich Kosten einsparen, aber wie? Durch die verkürzte Zeit bis zur Markteinführung wird weniger Geld in den Entwicklungsprozess gesteckt. Ein weiterer Aspekt liegt in der Produktion, da weniger Material für die Herstellung des Teils benötigt wird. Wie bereits erwähnt, verwenden Branchen wie die Automobilindustrie oder die Luft- und Raumfahrt TO für ihre Produkte.
Durch das Weglassen von unnötigem Material hilft TO den Konstrukteuren auch dabei, ein Produkt zu entwerfen, das im Allgemeinen leistungsfähiger ist, da die Simulation es entsprechend den Einstellungen des Konstrukteurs testet. Auf diese Weise kann die Beanspruchung vorhergesehen und sichergestellt werden, dass das Teil so gestaltet ist, dass es den äußeren Kräften standhält.
Da die Topologieoptimierung immer beliebter wird, bieten viele CAD-Programme ein TO-Modul in ihren Programmen an, z. B. Ansys Discovery, Altair Inspire, Autodesk Fusion 360, Solidworks, ntopology und viele andere.
Eine Software, die über ein Topologieoptimierungsmodul verfügt, ist Fusion 360 von Autodesk. Fusion 360 ist eine cloudbasierte Softwareplattform, die Sie bei der Fertigung und dem Produktdesign unterstützen kann. Es gibt viele verschiedene Optionen, die Fusion 360 seinen Nutzern bietet, einschließlich Simulationen wie Topology Optimization. Autodesk bietet eine kostenlose 30-Tage-Testversion für Fusion 360 an. Nach dem Gratismonat kostet die Software $495.
Altair bietet eine Software an, die vollständig auf Simulation und Topologieoptimierung ausgerichtet ist: Altair Inspire. Diese Softwarelösung hilft Designern und Anwendern bei der einfachen und schnellen Erstellung eines innovativen und originellen Designs, das dank TO perfekt optimiert ist. Altair Inspire arbeitet mit verschiedenen CAD-Tools zusammen. Es ist eine kostenlose Testphase von 15 Tagen verfügbar.
Die Firma Ansys Discovery bietet eine 3D-Simulationssoftware namens Ansys Discovery an. Sie ermöglicht es dem Konstrukteur, Antworten auf schwierige Konstruktionsfragen in einem früheren Stadium des Konstruktionsprozesses zu finden. Indem diese Fragen direkt im Entwurfsprozess gelöst werden, kann Discovery zu einer Steigerung der Produktivität beitragen. TO ist eine der Simulationen, die in der Software enthalten sind. Wenn Sie Interesse haben, können Sie Ansys Discovery 30 Tage lang testen.
Solidworks ist eine CAD-Software der Firma Dassault Systèmes. Die CAD-Software bietet eine Topologieoptimierungsoption innerhalb ihrer Software-Services. Vor dem Kauf der Software kann das Produkt von Solidworks getestet werden.
Das Unternehmen ntopology bietet ebenfalls eine Softwarelösung an, die ein TO-Simulationswerkzeug enthält. Die ntopology-Software ermöglicht es, mit modernster TO-Technologie zu arbeiten und Produkte mit weniger Material zu erstellen, ohne an Leistung zu verlieren. Wenn Sie die Software besser kennen lernen möchten, können Sie eine Demo von ntopology anfordern.
Jetzt sind Sie dran! Optimieren Sie Ihre Teile jetzt mit der Topologieoptimierung und profitieren Sie von den vielen Vorteilen.
Wie bereits erwähnt, wird die TO immer zugänglicher. Um die Vorteile dieser Methode nutzen zu können, ist jedoch ein breites und tiefes Wissen im Bereich des 3D-Drucks und der Topologieoptimierung erforderlich. Wenn Sie gerade anfangen, den 3D-Druck in Ihre Produktion einzubeziehen oder mit der Topologieoptimierung zu arbeiten, ist unser erfahrenes Team von Sculpteo Studio hier, um Ihnen zu helfen. Sculpteo Studio besteht aus erfahrenen Industriedesignern und -ingenieuren, die Sie nicht nur bei TO-Problemen oder Fragen unterstützen, sondern bei allen Fragen rund um den 3D-Druck. Sie können Ihnen helfen, mögliche 3D-Druck-Möglichkeiten zu identifizieren und Sie bei deren Umsetzung unterstützen. Egal, welche Fragen Sie haben, zögern Sie nicht, unser Sculpteo Studio Team zu kontaktieren.
Wenn Sie mit einer TO-Optimierung fertig sind, können Sie Ihr 3D-Modell auf unsere Website hochladen und Ihr Teil drucken, nachdem Sie das gewünschte Material aus unserem Katalog ausgewählt haben. Unser Team kümmert sich um den Rest!
Wenn Sie mehr über den 3D-Druck erfahren möchten, melden Sie sich hier für unseren Newsletter an!
Erhalten Sie die neuesten 3D-Druck-Nachrichten direkt in Ihr Postfach!
Mit Google anmelden 
Mit Facebook anmelden