Entwicklung einer physikalischen Geometrieanalyse zur prozessgerechten Topologieoptimierung von Bauteilen für den Leichtmetallguss.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projekts „Entwicklung einer physikalischen Geometrieanalyse zur prozessgerechten Topologieoptimierung von Bauteilen für den Leichtmetallguss“ wurden erfolgreich datenbasierte Ersatzmodelle zur Beurteilung des Gießprozesses entwickelt und eine Integration in eine bestehende Topologieoptimierungssoftware ermöglicht. Dafür erfolgte die Entwicklung von Ersatzmodellen zur Beschreibung der Formfüllung und Erstarrung im Druckgießverfahren und Niederdruckgießverfahren. Für die Formfüllung wurden Ray-Tracing-Methoden herangezogen. Zudem wurde eine Skelettierungsmethode entwickelt, um geometriebasiert auf Basis des Bauteilquerschnitts Aussagen zur Erstarrung und daraus folgenden mögliche Erstarrungslunker im Niederdruckgießverfahren treffen zu können. In diesem Kontext wurde die Mediale Achsen Transformation eingesetzt, um in Kombination mit Shortest-Path Algorithmen Fehlstellen in Gussbauteilen zu identifizieren. Durch weitere Umwandlung in einen Graphen können die Gussbauteile automatisiert ausgewertet und in Bezug auf eine gerichtete Erstarrung angepasst werden. Zur Integration der Modelle in den Strukturoptimierungsprozess wurde ein kombiniertes Struktur-Prozess-Optimierungs-Rahmenwerk entwickelt. Abschließend wurden sphärische Neuronale Netze zur geometrieunabhängigen Erstarrungszeitvorhersage untersucht, sowie deren Genauigkeit quantifiziert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Combining Structural Optimization and Process Assurance in Implicit Modelling for Casting Parts. Materials, 14(13), 3715.
Rosnitschek, Tobias; Erber, Maximilian; Hartmann, Christoph; Volk, Wolfram; Rieg, Frank & Tremmel, Stephan
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„Optimierung von Metamodell Hyperparametern für die Anpassung an ingenieurtechnische Probleme“, in 19. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik, Sep. 2021.
T. Rosnitschek
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Geometry-based Assurance of Directional Solidification for Complex Topology-optimized Castings using the Medial Axis Transform. Computer-Aided Design, 152, 103394.
Erber, Maximilian; Rosnitschek, Tobias; Hartmann, Christoph; Alber-Laukant, Bettina; Tremmel, Stephan & Volk, Wolfram
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Kombination von Topologie-Optimierung und Prozessabsicherung im Leichtmetallguss“, Jahresmagazin Werkstofftechnik : Ingenieurwissenschaften, S. 66–68, 2022.
T. Rosnitschek, M. Erber, W. Volk & S. Tremmel
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Integrating Geometric Metamodel-Assisted Process Assurance into Topology Optimization of Low-Pressure Die Castings. Proceedings of the Munich Symposium on Lightweight Design 2022, 109-119. Springer International Publishing.
Rosnitschek, Tobias; Erber, Maximilian; Hartmann, Christoph; Alber-Laukant, Bettina; Volk, Wolfram & Tremmel, Stephan
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Predicting the local solidification time using spherical neural networks. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1281(1), 012037.
Erber, Maximilian; Rosnitschek, Tobias; Bauer, Constantin; Ali, Güldali Muhammet; Alber-Laukant, Bettina; Tremmel, Stephan; Volk, Wolfram & Hartmann, Christoph
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Predicting the solidification time of low pressure die castings using geometric feature-based machine learning metamodels. Procedia CIRP, 118, 1102-1107.
Rosnitschek, Tobias; Erber, Maximilian; Alber-Laukant, Bettina; Hartmann, Christoph; Volk, Wolfram; Rieg, Frank & Tremmel, Stephan
