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Lastangepasste Generierung von irregulären Gitterstrukturen auf Basis von Voronoi-Diagrammen

  • Stefan HoltzhausenEmail author
  • Michael Birke
  • Peter Koch
  • Rico Blei
  • Ralph Stelzer
  • Maik Gude
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Zusammenfassung

Die Verwendung von Gitterstrukturen innerhalb eines additiv gefertigten Bauteils kann bei gezielter Anpassung und Dimensionierung der Gitterstege belastungs- und gewichtsoptimiert erfolgen. Dies ist von Vorteil, da bei gleichbleibender Außengeometrie das Gewicht eines Bauteils deutlich reduziert werden kann.

Statt wie in vielen Anwendungen verbreitet, regelmäßige reguläre Gitterstrukturen zu nutzen wird im eingereichten Beitrag ein Verfahren vorgestellt, welches irreguläre Gitterstrukturen auf Basis von Voronoi-Diagrammen erzeugt. Die Saatpunkte werden dabei nicht rein zufällig, sondern durch ein angepasstes Poisson-Disk-Sampling generiert, was zu einer lokalen lastangepassten Dichteanpassung führt. Diese Methode erlaubt, entsprechend der auftretenden Belastungen im Bauteil, höher Strukturdichten innerhalb des Gitters zu erzeugen. Ein weiterer Vorteil bei dieser Saatpunkterzeugung ist, dass die Verteilung der Zellen lokal homogen möglich ist. Dadurch entstehen weniger verformte, degenerierte Zellen (bspw. durch spitze Winkel). Ferner wird gezeigt, dass diese Zellen sich auch besser in komplexe Außengeometrien von Bauteilen integrieren lassen, da die Erzeugung ohne offene Steg-Enden möglich ist.

Schlüsselwörter

Gittergenerierung Voronio-Diagramme Lastangepasste Gitterstrukturen Poisson-Disk-Sampling Dichteverteilung 

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Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2020

Authors and Affiliations

  • Stefan Holtzhausen
    • 1
    Email author
  • Michael Birke
    • 2
  • Peter Koch
    • 1
  • Rico Blei
    • 2
  • Ralph Stelzer
    • 1
  • Maik Gude
    • 2
  1. 1.Lehrstuhl Konstruktionstechnik/CADTU DresdenDresdenDeutschland
  2. 2.Institut für Leichtbau und KunststofftechnikTU DresdenDresdenDeutschland

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