Topologieorientierte Verformung von FEM-Netzen in iterativen Reverse Engineering Prozessen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ralph Stelzer
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195604115

Reverse Engineering Methoden spielen in Produktentwicklungsprozessen eine immer wichtigere Rolle. Durch geeignete Digitalisierungsverfahren (z.B. 3D-Scannen) werden technische Bauteile erfasst und können durch aufwendige Flächenrückführungsprozesse einer ingenieurtechnischen Betrachtung zugeführt werden. Auch bei der medizinischen Problemstellung werden immer häufiger Methoden des Reverse Engineering (z.B. Computertomographie zum Erfassen von Skelettteilen zur individuellen Implantatherstellung) eingesetzt. Für eine numerische Berechnung der gescannten Bauteile durch die Finite Elemente Methode (FEM) hinsichtlich Festigkeits- oder Schwingverhalten ist nach der Rückführung von Scan- zu CAD-Daten eine FEM-Vernetzung und die Anbringung von Materialkennwerten und Randbedingungen notwendig. Bei iterativer, meist lokaler Änderung der Realgeometrie (z.B. bei der Einarbeitung von Umformwerkzeugen), oder bei topologisch ähnlichen Objekten bei denen immer wieder neu gescannt, sowie ein neues FEM-Modell entstehen soll, ergibt sich durch die wiederholte Flächenrückführung und FEM-Vernetzung ein erheblicher Aufwand. Ziel des Antragstellers ist es, durch geeignete Adaption bestehender (z.B. am CAD-Modell erstellter) oder einmalig, anhand von Scandaten erstellter FEM-Netze bei Beibehaltung der Intelligenz der Vernetzung (Randbedingungen, Material, Elementart, etc.), neue FEM-Berechnungsmodelle zu erzeugen. Diese neuen Netze passen sich topologisch der geänderten Geometrie an. Der zeitaufwändige Schritt der Flächenrückführung, sowie der Neuvernetzung soll damit vermieden werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen