DEMODAL - Grundlagen, Designprinzipien sowie Modell- und Algorithmenentwicklung für anforderungsspezifische zelluläre und bionische geometrische Bauteilstrukturen zum Einsatz in der additiven Fertigung

Zielstellung des Projektes

Mit dem Vorlauf-Forschungsprojekt DEMODAL wurde die Zielstellung verfolgt, algorithmische Grundlagen für die Entwicklung neuer, effektiver Werkzeuge und Hilfsmittel für Konstrukteure und Designer zur Generierung komplexer, optimierter Bauteilgeometrien zu schaffen, die erst mit dem Einsatz von AM-Technologien technisch umsetzbar werden.

Auf der Basis eigener Untersuchungen, Simulationen und Tests sowie der Analyse des Stands der internationalen Forschung werden algorithmische und softwaretechnische Grundlagen für anschließende Produktentwicklungen geschaffen. Inhaltliche Schwerpunkte bilden die Generierung und Integration von Gitter-, Röhren- und Zell-Topologien für Bauteiloptimierungen (wie Leichtbau-Elemente im technischen und medizinischen Bereich, neue konturnahe Kühlungs- und thermische Stabilisierungskonzepte) sowie die Anbindung an geeignete Simulationssysteme für die anwendungsgerechte Optimierung der Elementeparameter.

Projekt DEMODAL
Tests an einem Korsettmodell, AM-gefertigt hier mit Binder-Jetting-Technologie und auf Mesh-Basis generierte und gefertigte Knoten-Gitter-Strukturen von Würfel-Zellen mit parabolischen Verbindungselementen

Projektergebnisse

Die Bearbeitung des Vorhabens DEMODAL begann im Februar 2015 und ist aktuell noch nicht abgeschlossen. Mit dem Vorlaufforschungsvorhaben wurde die Möglichkeit eröffnet, die grundlegend neuen Konstruktions- und Optimierungsmöglichkeiten der AM-Technologie und ihrer inzwischen zahlreichen technischen Varianten hinsichtlich ihres praktischen Potentials, aber auch ihrer speziellen Anforderungen und der technischen Limits gründlich zu analysieren und dazu eigene Basisentwicklungen umzusetzen.

Erste Ergebnisse liegen insbesondere zur AM-gerechten Datenprüfung und zur Topologiemodifikation dünnwandiger Bauteile auf dem Niveau von Meshrepräsentationen vor, das im Kontext der eigenen Software-Produktentwicklung besonders interessant ist. Hier zeichnen sich bereits konkrete Anwendungsperspektiven im Bereich der Orthopädie- und Orthesenfertigung ab. Darüber hinaus wurden erste Tools zur Solidisierung von 3D-Scandaten für die AM-Fertigung und für die parametergesteuerte Generierung von Gitter- und Zellstrukturen geschaffen, die später mittels geeigneter Tools lokal in Bauteilgeometrien integriert werden sollen. Im Rahmen des Vorhabens werden Simulationsrechnungen zur Gewährleistung der mechanischen Stabilität topologisch optimierter Baugruppen bzw. zur Erschließung weiteren Optimierungspotentials in der Bauteilgeometrie durchgeführt.

Projekt DEMODAL
Erste Tools zur Generierung repetitiver Durchbruchsstrukturen mit freier Konturierung und Verteilung in Polygonnetzen