Gitterstrukturen mit nTopology meistern: Fortgeschrittene Lösungen für die additive Fertigung

Mit dem Wachstum der additiven Fertigung gibt es viel Aufsehen um Gitterstrukturen (Lattices) – Strukturen, die sich aus sich wiederholenden Einheitszellen zusammensetzen. Zuvor unmöglich zu fertigen, können Gitter nun für Funktionen wie Leichtbau, Schaumstoffersatz, verbesserten Wärmetransfer, Ästhetik sowie Geräusch- und Stoßdämpfung genutzt werden.

Eine maschinenfähige Fertigung von Gittern nützt wenig ohne eine leistungsfähige Software, die sie designen kann. Glücklicherweise gab es viel Innovation im Bereich fortgeschrittener Modellierung. Ein Unternehmen, das Neues möglich macht, ist nTopology. Hier sind einige Wege, wie ihre Software nTop Platform Ihren Gitter-Workflow auf ein neues Level heben kann.

Rechenmodell und Benutzeroberfläche

nTops Benutzeroberfläche und Rechenmodell enthalten viele Features, die die Software sehr effizient machen. Zunächst repräsentieren sie Geometrie „implizit“ statt parametrisch. Während parametrische Modelle durch geometrische Features, Constraints und Relationen aufgebaut werden, werden implizite Modelle durch ein kontinuierliches, dreidimensionales mathematisches Feld dargestellt, und nachfolgende CAD-Operationen werden durch Änderungen an seiner Repräsentantenfunktion ausgeführt. Dies ermöglicht das schnelle und einfache Erstellen komplexer Geometrien.

Zusätzlich sind die Dateien extrem leichtgewichtig, was schnelles Berechnen und Rendern ermöglicht. Darüber hinaus ist es unmöglich, Rebuild-Fehler nach Änderungen „upstream“ zu haben, da jede Operation nur eine Modifikation der Gleichung ist, die ihren Input repräsentiert. Parametrische Modelle hingegen lassen sich leicht „brechen“, wenn Änderungen upstream dazu führen, dass spätere Features fehlende Constraints oder Referenzfeatures haben.

Die Oberfläche erlaubt auch, eigene Variablen zu definieren und benutzerdefinierte Blöcke zu erstellen, um das Modell einfach zu modifizieren und sogar Workflows zu paketieren und auf andere Bauteile und Dateien anzuwenden. Wenn ich beispielsweise dasselbe Design in mehreren Größen erstelle, kann ich einfach das Basisbauteil austauschen, und alle nachfolgenden Operationen werden auf das neue Bauteil neu angewendet. Ich könnte auch einen benutzerdefinierten Block erstellen, der nur die Schlüsselparameter anzeigt und eine vorgeschriebene Ausgabe generiert. Wenn ich eine Million ähnlicher Bauteile gitterförmig gestalten müsste, könnte ich sogar ein Python-Skript schreiben, um die Batch-Verarbeitung zu automatisieren.

Diese Agilität ist besonders nützlich beim Gitterdesign; für Einsteiger und erfahrene Anwender alike kann es Experimente und Feintuning erfordern, um Gitter für Druckbarkeit und Funktionalität einzustellen. Die folgenden Animationen demonstrieren, wie schnell es ist, verschiedene Parameter Ihres Gitters zu ändern.

Zusätzlich: Wenn Sie eine Änderung am Basis-CAD in Ihren anderen Modellierungsprogrammen vornehmen, können Sie das neue Bauteil einpflegen und der gesamte Workflow wird auf die revidierte Geometrie neu angewendet. Dies ermöglicht schnelles Arbeiten und Fokus auf das Design statt auf das Wiederaufbauen des Modells bei jeder Iteration.

Feldgesteuertes Design

Ein weiteres mächtiges Feature in nTop ist die Fähigkeit, Geometrie mithilfe von Daten wie anderer Geometrie, importierten Daten oder Simulationsergebnissen zu manipulieren. Nehmen Sie diesen Block mit zwei Bohrungen. Um diese Bohrungen zu verstärken, können Sie die Bohrungsflächen auswählen, um die Gitterbalkendicke so zu rampen, dass sie an diesen Flächen dicker ist und auf eine Mindestdicke bei einem festgelegten Abstand von den Bohrungen begrenzt wird.

Es ist auch möglich, Datensätze zu importieren, um Geometrie zu steuern. In diesem Beispiel wird eine Druckverteilung eines Fußes als Punktmap importiert, die verwendet wird, um entweder die Balkendicke an Punkten hohen Drucks zu erhöhen oder die Einheitszelldichte zu erhöhen. Die Software verfügt auch über eingebaute Fähigkeiten für Finite-Elemente-Analyse (FEA), die es ermöglichen, Simulationsdaten zu generieren, die dann zurückfließen und das Design steuern. Durch den Übergang von simulationsinformiertem zu simulationsgetriebenem Design können Ingenieure die Geschwindigkeit erhöhen, mit der sie designen, sowie besser performende Bauteile produzieren. Beispielsweise ermöglicht der folgende Workflow die Mass Customization von Schuhsohlen: Importieren benutzerdefinierter Druckmaps generiert rasch einzigartige gitterförmige Einlegesohlen für maximalen Komfort.

Diese Beispiele kratzen nur an der Oberfläche der Power von nTop. Hier bei Fast Radius haben wir ein Team aus nTop-Experten und würden Ihnen gerne helfen, die Kraft fortschrittlicher Modellierungssoftware für Ihre Anwendungen zu entdecken. Kontaktieren Sie uns, um zu starten.

Interessiert an mehr über Gitter und Computational Engineering? Besuchen Sie unser Ressourcencenter für Artikel zu Gitterdesign-Überlegungen, mechanischen Eigenschaften, mechanischen Reaktionen und Tipps für generatives Design.

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