Im sechsten Video des Weihnachtskalenders zum IoT-Haus-Projekt von Stern Didactic steigt Nicolai Stern in die Welt des generativen Designs ein. Nach sorgfältiger Vorbereitung in den vorangegangenen Videos werden nun Randbedingungen und Lastfälle definiert, um mithilfe von Simulationen eine optimale, stabile und effiziente Struktur für das Haus zu entwickeln. Dieses Vorgehen ermöglicht es, aus einem einfachen Entwurf ein fertigungsgerechtes, ressourcenschonendes und leichtes Bauteil zu generieren.
Wechsel in den Generatives Design-Arbeitsbereich
Indem Sie in Autodesk Fusion den Arbeitsbereich „Generatives Design“ wählen, ändert sich die Benutzeroberfläche und es stehen Ihnen neue, spezialisierte Werkzeuge zur Verfügung. Auf der linken Seite erscheint nun eine „Studie“, in der Sie die Simulationen und Parameter für Ihr generatives Design festlegen können.
Definition der Randbedingungen
• Startgeometrie: Die zuvor erstellten Halterungen dienen als unveränderliche Ausgangspunkte, um diese Bereiche sicher und stabil zu erhalten.
• Hindernisgeometrie: Der mittlere Bereich, in dem später Elektronik platziert wird, wird als Hindernis definiert. Er bleibt bei der Strukturoptimierung unangetastet.
• Strukturelle Abhängigkeiten: Um realistische Bedingungen zu schaffen, werden die unteren Punkte des Hauses als feste Einspannungen festgelegt. Mit sechs Freiheitsgraden eingeschränkt, simulieren sie eine solide Verankerung am Boden.
• Kräfte: Auf die äußeren Flächen des Hauses werden anfänglich leichte Kräfte angewendet, die später verstärkt werden können, um beispielsweise das Anziehen von Schrauben nachzustellen.
Weitere Einstellungen für das generative Design
• Symmetrieebenen: Durch das Einfügen von Symmetrieebenen erhält das generierte Design eine ausgewogene, harmonische Form und spart Rechenaufwand, da weniger Varianten berechnet werden müssen.
• Ziele: Statt reine Masse zu minimieren, wird der Überhangwinkel als Ziel festgelegt. Ein Überhangwinkel von etwa 65-75 Grad sorgt für ein 3D-druckfreundliches Design. Zudem wird eine minimale Wandstärke von 3 mm definiert.
• Fertigungsmethoden: Um gezielt für den 3D-Druck zu optimieren, werden Optionen für Fräsen oder 2-Achsen-Schneiden deaktiviert. So konzentriert sich die Simulation auf Strukturen, die sich ideal additiv fertigen lassen.
Durchführung der Simulation
Sobald alle Parameter festgelegt sind, wird die Berechnung gestartet. Autodesk Fusion nutzt Cloud-Rechenleistung, um die bestmögliche Struktur unter den definierten Bedingungen zu ermitteln. Die Dauer der Berechnung hängt von der Komplexität des Designs und der Anzahl der Lastfälle ab. Es ist zudem möglich, zusätzliche Lastfälle zu simulieren oder Studien zu klonen, um verschiedene Szenarien und Parameter zu testen.
Ergebnisse auswerten
Nach Abschluss der Berechnung präsentiert Autodesk Fusion verschiedene Ergebnisse, die den festgelegten Kriterien entsprechen. Diese können Sie filtern, um nur die Varianten zu sehen, die Ihren Anforderungen gerecht werden. Erfüllt ein Ergebnis nicht die geforderten Kriterien, lässt es sich ausblenden. Die fertigungsgerechten Resultate, etwa für den 3D-Druck optimierte Strukturen, werden besonders hervorgehoben. Sie können zwischen den verschiedenen Designs wechseln, Anpassungen vornehmen und letztlich Ihr favorisiertes Design als 3D-Modell exportieren.
Fazit
In diesem sechsten Video wird der Prozess des generativen Designs in Autodesk Fusion anschaulich demonstriert. Von der Festlegung von Randbedingungen und Lastfällen bis hin zur automatischen Generierung optimierter Strukturen legt dieses Vorgehen den Grundstein für ein effizientes, stabiles und leichtgewichtiges IoT-Haus. Generatives Design ermöglicht eine völlig neue Herangehensweise an Konstruktion und Produktentwicklung – das Ergebnis sind Lösungen, die wirtschaftlich, umweltfreundlich und gleichzeitig technisch überzeugend sind.
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Erstellung des Angebots im Namen der Autodesk Ireland Operations Unlimited Company
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