Duits bedrijf perfectioneert mass customization met nieuwe software

Het Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research (IGD) in Duitsland heeft een 3D designoplossing ontwikkeld die de haalbaarheid van 3D-printbare objecten simuleert. Het bedrijf presenteert dit concept, ‘Go Beyond 4.0’ op de Hannover Messe.

De software van Fraunhofer maakt het mogelijk om mass customization toe te passen met de 3D-technologie – waarbij de klant zijn ontwerpvoorkeuren aanbrengt op een standaardproduct zoals een koffiebeker of sneakers. De software is zo in elkaar gezet dat het de haalbaarheid van CAD-modellen test voordat ze de 3D-printer bereiken. 

Verder dan het oppervlak

Het komt nog vaak voor dat de informatie in een 3D-model niet adequaat om te zetten is in een 3D-print. Als de interne geometrie niet geoptimaliseerd is of als er gaten zijn of obstakels in de structuur, zal een object, ondanks dat het schijnbaar perfect is aan het oppervlak, aan het eind plat neervallen. De software van Fraunhofer moet dit probleem oplossen.  

Christian Altenhofen van het Fraunhofer Instituut beschrijft het concept als volgt: 
“Met dit concept zorgen we voor een soepele transitie tussen design en simulatie. In de hedendaagse industrie is het vaak een probleem om snel te bepalen of een individueel design geïmplementeerd kan worden in een 3D-model. In veel gevallen beschrijven CAD-data alleen de buitenkant en bevat het geen volumetrische informatie die nodig is voor simulaties. Dit kan achteraf nog wel gedaan worden, maar dat proces is gevoelig voor fouten, vereist handmatig herhalingswerk en is kostbaar. 

Suggesties van software

De software van de onderzoekers van Fraunhofer stellen consumenten en producenten in staat om de benodigde simulatie zelf automatisch te genereren. Dit maakt het makkelijker om te bepalen of ontwerpvoorstellen gedaan op de computer in werkelijkheid kunnen worden geïmplementeerd. Als dat niet het geval is, geeft de technologie zelf suggesties hoe het ontwerp of product verbeterd kan worden. “De klant heeft nog steeds veel mogelijkheden voor een individueel design.” 

De algoritmen van de software zijn gebaseerd op het wiskunde concept van het onderverdelen van divisies. Op basis hiervan gebruiken de onderzoekers de eindige elementenmethode voor het afleiden van simulatiemodellen. Concreet betekent dit dat de interne spanningen van het model worden berekend, gebaseerd op randvoorwaarden zoals zwaartekracht of krachten veroorzaakt door de zwaarte van het object. Afhankelijk van de distributie en absolute waarden van de spanningen, kan bepaald worden of een object wel of niet stabiel is. 

Onderverdeelde subdivisies volumes creëren een consistent virtueel model van de inwendige structuur van het object. “Dit betekent dat deze benadering verder gaat dan de traditionele CAD-weergaven die alleen de oppervlakten van 3D-objecten beschrijven en niks prijs geven over de binnenkant. Onze benadering combineert de volumetrische waarden samen met de oppervlakte-informatie die het daadwerkelijke design bepalen. Consumenten en producenten hebben daardoor toegang tot de benodigde informatie voor de simulatie tijdens het gehele ontwerpproces.”
 

Bron: Fraunhofer

Door: Kelly Bakker