{"id":5706,"date":"2017-12-20T14:05:51","date_gmt":"2017-12-20T13:05:51","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.solidworks.com\/solidworksdeutschland\/?p=5706"},"modified":"2017-12-20T15:22:24","modified_gmt":"2017-12-20T14:22:24","slug":"meine-highlights-von-solidworks-simulation-2018-die-neue-topologiestudie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.solidworks.com\/solidworksdeutschland\/2017\/12\/meine-highlights-von-solidworks-simulation-2018-die-neue-topologiestudie.html","title":{"rendered":"Meine Highlights von SOLIDWORKS Simulation 2018: die neue Topologiestudie"},"content":{"rendered":"

Mit der neuen Topologiestudie in SOLIDWORKS Simulation 2018 gibt es jetzt eine innovative und kostensparende L\u00f6sung, die es Konstrukteuren und Ingenieuren erm\u00f6glicht, bei der Entwicklung leistungsf\u00e4higer, innovativer und gewichtsoptimierter Produkte v\u00f6llig neue Wege zu gehen. Basierend auf linear statischen Lasten und Randbedingungen entfernt die Topologiestudie so lange Elemente aus dem Finite-Elemente-Netz, bis die Zielmasse oder die Form erreicht ist, bei der das Verh\u00e4ltnis von Steifigkeit und Gewicht optimal ist. Dieser iterative Prozess der Elemententfernung wird von den Zwangsbedingungen der Studie wie maximal zul\u00e4ssige Verschiebung und Fertigungsrestriktionen beschr\u00e4nkt.<\/p>\n

Schauen wir uns diese neue Studie anhand eines einfachen Beispiels, das ich neulich ausprobiert habe, mal an. Bei dem unten gezeigten Modell handelt es sich um einen einfachen gasunterst\u00fctzen Scharnierhubmechanismus mit Gasdruckfeder. Der Entwurf der blauen Komponente sollte leichter werden, ohne dass die Steifigkeit leidet.<\/p>\n

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Der erste Schritt im Optimierungsprozess ist die Ermittlung der Belastungen, denen dieses Bauteil w\u00e4hrend des Einsatzes ausgesetzt ist. Das aktuelle Release der Topologiestudie kann nur auf Teile mit einem K\u00f6rper angewendet werden. Jedoch entstehen die Lasten, die auf die Verbindung wirken, durch die Bewegungsabl\u00e4ufe der Baugruppe. Mit einer Bewegungsanalyse der Baugruppe k\u00f6nnen die Lasten an den Anschlusspunkten der Verbindung ermittelt und zur Analyse \u00fcbertragen werden. Die L\u00e4nge der gelben Pfeile im Bild unten geben die Lasten auf die blaue Verbindung sowie die H\u00f6chstlast am gasbetriebenen Federbein an.<\/p>\n

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In der Praxis hat es sich bew\u00e4hrt, vor der Topologiestudie eine statische Studie \u00fcber das Teil laufen zu lassen, damit die angewendeten Lasten nicht zu einer Verletzung der linear statischen Annahmen kleiner Verschiebungen und Spannungen unterhalb der Streckgrenze der Komponente f\u00fchren.<\/p>\n

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Das Erstellen einer Topologiestudie l\u00e4uft genauso wie eine statische Studie ab: Materialien, Lasten und Randbedingungen sind dieselben. Es gibt jedoch zwei neue Eintr\u00e4ge: Ziele und Zwangsbedingungen bzw. Fertigungsrestriktionen.<\/p>\n

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Ziel einer Topologiestudie ist entweder die Minimierung der Masse oder Verschiebung Ihres Teils oder die Maximierung der Steifigkeit (bestes Verh\u00e4ltnis von Steifigkeit zu Gewicht). \u00dcblicherweise beginnt man mit dem besten Verh\u00e4ltnis von Steifigkeit zu Gewicht (maximale Steifigkeit).<\/p>\n

Sollten Sie w\u00e4hrend der Topologiestudie eine maximale Verschiebung der Komponente nicht \u00fcberschreiten wollen, minimieren Sie \u00fcber das Ziel die maximale Verschiebung oder minimieren Sie die Masse \u00fcber die Verschiebungs-Zwangsbedingung. Sie werden feststellen, dass alle drei Ziele immer die Masse minimieren. Wie sich eine \u00c4nderung der Zielgewichtsreduktion auswirkt, sehen Sie in den Bildern unten.<\/p>\n

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Im letzten Schritt des Setups f\u00fcgen Sie Fertigungsrestriktionen hinzu. Dieser Schritt ist optional, die Studie l\u00e4uft auch ohne. Sie k\u00f6nnen damit aber sowohl die resultierende Form beeinflussen als auch die nachfolgenden Bearbeitungsmethoden ber\u00fccksichtigen. Fertigungsrestriktionen sind beibehaltene Bereiche, mit denen Sie Modellbereiche aus dem Topologieprozess ausschlie\u00dfen, Dicke, mit der die minimale Dicke einzelner Strukturelemente bestimmt wird, sowie Modellsymmetrie und die Definition einer Zugrichtung beim Entformen, was eine Gussrestriktion darstellt.<\/p>\n

SOLIDWORKS Simulation<\/a><\/strong> beinhaltet auch einen Lastfall-Manager, der f\u00fcr diese Simulation ideal ist. Damit k\u00f6nnen Sie die Mindestmasse einer Komponente bestimmen, die alle Lastvorgaben w\u00e4hrend des Scharnierbetriebs erf\u00fcllt.<\/p>\n

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Jetzt haben Sie Ihre Topologieergebnisse. Wie geht es weiter? Die Resultate einer Topologiestudie k\u00f6nnen unterschiedlich weiterverarbeitet werden. Das gegl\u00e4ttete Netz kann direkt an einen entsprechenden 3D-Drucker zur additiven Fertigung gesendet werden. Allerdings muss vorher die Komponente mit den Druckmaterialien validiert werden.<\/p>\n

Aber auch bei traditionellen Fertigungsprozessen kann die Topologiestudie gute Dienste leisten. Die Studienergebnisse k\u00f6nnen auch als Basis f\u00fcr eine konventionelle Fertigung, z.B. durch entsprechende Ausschnitte bzw. Taschen, weiterverwendet werden.<\/p>\n

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Topologieoptimierung, 3D-Druck und andere aufkommende L\u00f6sungen ver\u00e4ndern unsere Erwartungen an das Produktdesign. Mit dem Release von SOLIDWORKS 2018 sind unsere Kunden jetzt in der Lage, mit diesen neuen Fertigungstechnologien und -prozessen innovative Produkte auf den Markt zu bringen. Die Topologiestudie kann mit generativen Verfahren kombiniert werden, sodass Unternehmen das Gewicht vorhandener Teile reduzieren und die Leistungsf\u00e4higkeit der Teile verbessern k\u00f6nnen (bestes Verh\u00e4ltnis von Festigkeit und Gewicht). Au\u00dferdem kann durch Kombination mehrerer verbundener Teile zu einem Teil die Gesamtzahl der Teile reduziert werden.<\/p>\n

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\nSchauen Sie sich das Video zur Topologieoptimierung unten an. Anschlie\u00dfend finden Sie auf der Webseite von SOLIDWORKS 2018 noch mehr Informationen.<\/p>\n

Autor dieses Artikels: Hari Padmanbhan – Senior Product Manager, Definition, Dassault Systemes SOLIDWORKS <\/strong><\/p>\n

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