Topologieoptimierung und Generative Design Insights
26/01/21

Generative Design: Mehr als nur Topologieoptimierung

Autor: Christoph Kokew

Generative Design wird öfters auch als Gegenspieler der Topologieoptimierung bezeichnet. Zwar unterscheiden sich beide CAD-Methoden voneinander, sie schließen sich in der Konstruktion aber nicht gegenseitig aus. Wofür die Begriffe stehen, welche Unterschiede sie ausmachen und wieso die additive Fertigung beide Methoden zukünftig enger zusammenrücken lässt, lesen Sie hier.

Definition: Wofür steht Topologieoptimierung?

Topologieoptimierung beschreibt ein Berechnungsverfahren in der Konstruktion. Mit dieser Computer-Aided-Design-Methode (CAD-Methode) setzt der Konstrukteur die günstigste Grundgestalt, die sogenannte Topologie, eines neu zu konstruierenden Bauteils um.

Beispielsweise kann eine Vorgabe der Entwicklung sein, dass das Bauteil so leicht wie möglich konstruiert werden muss – unter Beibehaltung vorab definierter Belastungsgrenzen. Mittels der Topologieoptimierung erhält der Konstrukteur am Ende genau einen einzigartigen Entwurf, welcher optimal für die vorgesehene Verwendung, Fertigung oder Gebrauch geeignet ist. Einfach ausgedrückt: Es wird in diesem Fall nur exakt die Materialmenge verwendet, die für die Erfüllung der lastgerechten Anforderungen unbedingt nötig ist.

Topologieoptimierung vs. Generative Design? Mehr als nur ein Entwurf

Die generative Konstruktionsmethode ist zwar auch rechnergestützt, geht aber einen Weg weiter. Der Konstrukteur erstellt vorab ihm wichtige Zielparameter: Material, Fertigungsweise oder Herstellungskosten. Intelligente Software für einen vernetzten ganzheitlichen Konstruktions- und Entwicklungsprozess, etwa Autodesk Fusion 360, berechnet daraufhin eine Vielzahl bestmöglich zu realisierende Konstruktionen.

Der Vorteil liegt auf der Hand: Verglichen mit dem einen topologieoptimierten Entwurf, kann der Konstrukteur mit Generative Design aus einer Vielzahl an einmaligen Ergebnisse auswählen – kreative Designvorgaben bezieht er somit schon in der Frühphase der Entwicklung mit ein.

Intelligente Software, etwa Autodesk Fusion 360, ist optimiert für die Additive Fertigung und kann dazu beitragen, völlig neue Produkt- und Produktionswelten zu schaffen.

Additive Fertigung: Neue Möglichkeiten für Topologie-optimierung und Generative Design

Die Konstruktionsmethoden des Generative Design und der Topologieoptimierung verfolgen unterschiedliche Berechnungsansätze. Dass sie sich nicht ausschließen müssen, zeigt die Praxis in der Produktentwicklung. Bei der Topologieoptimierung liegt der Fokus darauf, den Materialverbrauch zu reduzieren und die Kosteneffizienz zu steigern. Das Generative Design forciert den Leichtbau und die weitere Optimierung von Festigkeits- und Fertigungsverfahren – immer unter Berücksichtigung völlig neuer Designfreiheiten.

Bei beiden Berechnungsmethoden kann die Additive Fertigung zukünftig dazu beitragen, völlig neue Produktions- und Produktwelten zu schaffen. Zukünftig kann der Konstrukteur mit diesen neuartigen Berechnungs- und Fertigungstechnologien kleine Losgrößen zu geringeren Kosten bedeutend schneller realisieren. Ob per Topologieoptimierung oder mithilfe des Generative Designs: Am Ende gewinnt das automatisierte (individuelle) Produkt.  

 

Generative Design: Der Paradigmenwechsel in der Konstruktion?

Erfahren Sie in unserem CIDEON Quick Value Guide mehr darüber, welche Vorteile die generative Fertigungsmethode schon heute bietet und wie sie die Zukunft der Konstruktion mitgestalten wird. Informativ, leserfreundlich und technisch kurzweilig. 

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Anmerkung der Redaktion: Die im Artikel verwendeten Bilder sind - falls nicht anderweitig vermerkt - ausnahmslos von Autodesk.

 

 

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