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Generatives Design vs. Topologieoptimierung

Was ist was?

Die Begriffe Generative Design und Topologieoptimierung werden oft verwechselt. Worin aber liegen die genauen Unterschiede zwischen den beiden CAD-Tools? Dieser Frage und dem daraus entstehenden Potenzial widmet sich der folgende Beitrag.

 (Bild: ©AndSus/stock.adobe.com)

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Die Topologieoptimierung erlaubt es CAD-Entwicklern mit definierten Zielen ein Teil so zu verändern, dass es optimal für die Fertigung oder den Gebrauch ist. Ein Ziel kann beispielsweise sein, dass so wenig Material wie möglich bei gleichbleibender Belastungsfähigkeit genutzt wird. Topologieoptimierung geht es dabei nicht um Ästhetik, traditionelle Herangehensweisen oder Einschränkungen, die Entwickler normalerweise in der Designphase gewohnt sind. Sie erhalten nach einer Berechnung durch diese Methode eine einzige optimierte Form eines Teils, die nur durch den Entwurfsraum und Ihre vorgegebenen Ziele eingeschränkt ist. Diese Methode ist nicht neu: schon lange verwenden Konstrukteure diese Designmethode, um die optimale Materialverteilung eines Modells zu finden.

Verwechslungsgefahr

Dass generatives Design und Topologieoptimierung oft verwechselt werden, kommt nicht von ungefähr. Diese Annahme ist darin begründet, dass die Technologie hinter generativem Design auf Topologieoptimierung aufbaut. Mit generativem Design besteht die Möglichkeit mit einer Reihe von Design-Anforderungen optimale Designs zu generieren. Mit dieser Methode können Konstrukteure interaktiv funktionale Anforderungen und Ziele für ihr Design festlegen, inklusive bevorzugter Materialien und Herstellungsprozesse. Die Engine erstellt daraus ein Design, welches bereit für die Fertigung ist. Generatives Design bedeutet mit einer Technologie interagieren zu können, um überlegene Designs und damit innovative Produkte zu erstellen. In der Konstruktions- und Fertigungsbranche werden die Begriffe oft synonym verwendet, was zu Verwirrung und Mehrdeutigkeit führt. Topologieoptimierung ist eine eher grundlegende Technologie. Seit der Einführung in den 1990er-Jahren wird die Methode dazu verwendet eine optimale Materialverteilung für ein Design unter bestimmten funktionalen Nutzungsbedingungen zu erreichen. Es handelt sich dabei um einen Algorithmus, der das Material eines vorhandenen Objekts reduziert, sodass es weiterhin gemäß seiner ursprünglichen Entwurfsabsicht funktioniert. Das Tool wird überwiegend von Simulationsexperten und nicht von Konstrukteuren genutzt.

Mehrere Designentwürfe

Generatives Design hingegen ist ein Werkzeug für Konstrukteure, die mehrere Designentwürfe parallel entwerfen möchten. Die Software berechnet eine Anzahl an Möglichkeiten, die den vorgegebenen Anforderungen gerecht werden. Einfach ausgedrückt, Topologieoptimierung erzeugt ein einziges Design, dass das funktional bestmögliche Ziel erreicht. Generatives Design offeriert dem Konstrukteur mehrere Designs, welche sich sowohl an funktionalen, als auch an kreativen Zielen orientieren. Der positive Einfluss, den generatives Design auf die Konstruktion haben kann, ist groß: Die Erfolgsrate des jeweiligen Produkts wird gesteigert, die Time-to-Market verkürzt und der Gewinn nimmt zu.


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