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Der Einsatz der Strukturoptimierung bietet sich bei der Entwicklung komplexer Aluminium-Gussteile aufgrund der hohen Gestaltungsfreiheit an. Für die Herstellung existieren verschiedene Gießverfahren, die sich in ihren Randbedingungen und Prozessrestriktionen unterscheiden. Die daraus resultierenden geometrischen Restriktionen werden in der Strukturoptimierung bisher nur bedingt berücksichtigt. Es besteht daher der Wunsch, einfache Prozessrestriktionen zu ermitteln, die berücksichtigt werden können, um möglichst leichte, aber dennoch gießbare Bauteilgeometrien zu erzeugen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der automatisierten Validierung und Optimierung der gerichteten Erstarrung für topologieoptimierte Geometrien für Gussteile. Für die parametrische Beschreibung des Bauteilvolumens wird die Methode der Medialen Achsentransformation (MAT) gewählt. Dieser Ansatz ermöglicht eine anschließende Auswertung und Optimierung mit Methoden der Graphentheorie und Rückführung in eine angepasste Flächendatei. Die Optimierungsergebnisse werden schließlich durch eine Prozesssimulation mit der Finite-Volumen-Methode ausgewertet.

Den vollständigen Beitrag finden Sie open-access unter: https://doi.org/10.1016/j.cad.2022.103394