Neuer ARTIST STUDIO Algorithmus für die Erstellung von nahezu parallelen Kurven auf einer CAD-Oberfläche

Ziel unserer CAD-CAM Software ARTIST STUDIO ist es, Ingenieure bei der Konstruktion von Fiber Patch Placement (FPP) Laminaten bestmöglich zu unterstützen. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Lay-up-Strategien werden von der Software Patches automatisch erstellt und entlang sogenannter Masterkurven, welche die Faserorientierung vorgeben, über die gesamte Oberfläche des Bauteils verteilt. Es gibt jedoch noch keinen Industriestandard für die Erstellung solcher Masterkurven, und bislang verwendete ARTIST STUDIO eine CAM-Bibliothek eines Drittanbieters für die Erstellung von parallelversetzten Kurven. Dies schränkte die Möglichkeiten unserer Softwareentwickler ein, den Algorithmus an die spezifischen Bedürfnisse unserer Kunden anzupassen.

Cevotec hat in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München eine Masterarbeit betreut, in der ein Algorithmus für die Generierung äquidistanter Kurven aus einer Masterkurve auf beliebigen Oberflächen entwickelt wurde. Bisher waren Nutzer beim Entwurf von Masterkurven für ARTIST STUDIO in ihren eigenen CAD-Werkzeugen auf unterschiedliche Weisen eingeschränkt. Idealerweise waren die Kurven Teil der Oberflächen (was die Flexibilität einschränkte), lagen aber nicht zu nahe an anderen Kanten (was die Gestaltungsfreiheit einschränkte). Außerdem sollten sie idealerweise genau an der Begrenzung der Oberfläche beginnen und enden, um ein unerwartetes Verhalten der abhängigen Folgekurven zu vermeiden. Mit dem Release der ersten Version des neuen parallelen Offset-Algorithmus haben wir die notwendigen Schritte unternommen, um genau diese Einschränkungen zu überwinden. Wir bieten nun eine robustere Lösung an, die es Konstrukteuren ermöglicht, sich auf ihre Kernaufgabe zu konzentrieren: die Entwicklung großartiger Composite-Produkte. Der neue Algorithmus ist in der Lage, bestimmte Fälle zu lösen, in denen die derzeitige Lösung falsche oder keine Ergebnisse liefert. Dies ist der Fall, wenn die Masterkurve nicht Teil der Oberfläche ist, für die Kurven erstellt werden, oder bei Modellen, bei denen die Meshelemente genau die gleiche Größe haben wie der gewählte Kurvenversatz. In Bezug auf die Leistung ist der neue Algorithmus sehr speichereffizient und läuft in vergleichbarer Geschwindigkeit wie die Lösung von Drittanbietern und sogar noch schneller, wenn man mit einer gut gewählten Oberflächendiskretisierung arbeitet.

Die parallele Offset-Methode in ARTIST STUDIO ist eine Implementierung basierend auf einer Mesh-Darstellung der Oberfläche. Die Aufgabe der Erstellung von „parallel versetzten“ Kurven für eine allgemeine 3D-Geometrie kann als die Erstellung von äquidistanten Konturen beschrieben werden, wobei die betrachtete Strecke die geodätische Entfernung entlang der Oberfläche ist. Der Prozess kann sinnvollerweise in drei Schritte unterteilt werden, beginnend mit der Umwandlung der Masterkurve in entsprechende Abstände, die Berechnung dieser geodätischen Abstände und die Erstellung der resultierenden abhängigen Folgekurven. Der neue Algorithmus steht für Kunden mit dem neuen ARTIST STUDIO Release Ende März 2023 zur Verfügung und kann hier heruntergeladen werden: