gastkommentar

CADFEM Material Designer: Gut zu wissen – Lattice-Strukturen effizient simulieren

Lattice-Strukturen, auch Drahtgitterstrukturen genannt, sind filigrane Gebilde, bei denen mehrere Struktureinheitszellen nebeneinander und übereinander angeordnet sind. Durch ihren geringen Materialeinsatz werden sie in der Additiven Fertigung oft für Leichtbau-Bauteile eingesetzt, ohne dabei an Steifigkeit zu verlieren. Der Vorteil dieser Strukturen liegt somit auf der Hand.

Vorbild für die Lattice-Strukturen ist die Evolution, hier die variable Mikrostruktur in einem Knochen.

Vorbild für die Lattice-Strukturen ist die Evolution, hier die variable Mikrostruktur in einem Knochen.

Allerdings ist in vielen Branchen ein Festigkeitsnachweis erforderlich, was Simulationsanwender vor eine große Herausforderung stellt. Durch eine extrem feinmaschige Vernetzung der filigranen Lattice-Struktur sind die Datenmengen oft zu groß, um sie selbst auf performanten Computern berechnen zu lassen.

Keno Kruse, Business Development Manager bei Cadfem.

Keno Kruse, Business Development Manager bei Cadfem.

Ein guter Workaround heißt daher Materialhomogenisierung. Hierbei werden in einem geeigneten Softwaretool, z. B. Material Designer von Ansys, die unterschiedlichen Struktureinheitszellen analysiert und deren Materialeigenschaften herausgeschrieben. Das gesamte Bauteil kann quasi als Vollmaterialbauteil jedoch mit lokal unterschiedlichen Materialeigenschaften simuliert werden. Lokale Besonderheiten können nun mittels Submodelling gesondert betrachtet werden, indem die Lattice-Strukturen in einem kleinen, lokal abgegrenzten Bereich real berechnet werden. Dank dieser Methode ist es möglich, auch große Bauteile mit Lattice-Strukturen effizient zu berechnen.

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