Die Berechnung von Deformationen mit Hilfe von numerischen Methoden wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) beinhaltet die Diskretisierung der kontinuierlichen Bauteilgeometrie in einfache geometrische Elemente. Diese sogenannte Vernetzung (Meshing) ist verbunden mit einer Reduzierung der Darstellungsqualität. Mit Hilfe einer von der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg und der Volkswagen AG vorgestellten Methode namens DefoVis wird durch die Verknüpfung von diskreten Berechnungsergebnissen mit einer Tesselierung der ursprünglichen CAD-Geometrie eine Darstellung von Verformungszuständen erzielt, wie sie von der Qualität her aus CAD-Systemen gewohnt ist. Die Methode DefoVis nutzt Elemente und Funktionen, die im Entwicklungsprozess bereits vorhanden sind, und verknüpft diese, um eine verbesserte Visualisierung von Bauteildeformationen zu ermöglichen. Das erste Element ist das Finite-Elemente- Netz, welches in der Regel mit einem Prä-Prozessor basierend auf der CAD-Geometrie in Hinblick auf eine möglichst genaue Abbildung des physikalischen Verhaltens sowie eine moderate Rechenzeit erzeugt wird. Mit dem so genannten Finite-Elemente-Solver, dem eigentlichen Rechenkern, werden nach Definition der Lasten, Lagerbedingungen und Werkstoffeigenschaften die Verschiebungen an den Netzknoten berechnet, die das zweite erforderliche Element darstellen. Das dritte und letzte Element ist die fein tesselierte Bauteilgeometrie, die in gängigen CAD-Systemen, zum Beispiel im VRML-Format, exportiert werden kann. Lediglich bei ideal ebenen Flächen ist eine Dreiecksverfeinerung beispielsweise durch eine iterative Aufteilung an den jeweils längsten Dreieckskanten durchzuführen. In Kombination mit einem Ray-Tracing-Verfahren wird auf diesem Weg eine fotorealistische Darstellung deformierter Bauteile erzeugt, die eine Beurteilung der Anmutung virtuell erlaubt. Als Anwendungsbeispiele im Karosseriebau werden Heckklappen- und Frontklappeneinbau untersucht. Der zugrunde liegende Ansatz die Berechnungsergebnisse einer groben Diskretisierung mit der fein tesselierten Geometrie zusammenzuführen bietet sich auch bei der Visualisierung der Ergebnisse von Mehrkörpersimulationen (MKS) sowie bei der interaktiven Deformation innerhalb einer VR-Umgebung an.
Visualisierung von Bauteildeformationen zur virtuellen Qualitätsbeurteilung
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 110 , 6 ; 568-573
2008
5 Seiten, 6 Bilder, 4 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Virtuelle Realität: Visualisierung von Bauteildeformationen zur virtuellen Qualitätsbeurteilung
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