Diese Studienarbeit befasst sich mit der Erstellung einer Methodik zur automatisierten Verrippung von Kunststoffspritzgussbauteilen auf Basis der wirkenden Belastungen. Dazu wird ein Makro mit CATVBA erstellt, welches das CAD-Programm CATIA V5 mit dem zum Bereich CAE gehörenden FEM-Solver Abaqus verknüpft. Die Verrippung erfolgt in mehreren Zyklen, bis das Zielkriterium erfüllt wird. In jedem Zyklus wird dazu zunächst eine Rippenkontur erstellt, eine Rippe als Flächenmodell daraus aufgebaut und anschließend das gesamte Bauteil vernetzt. Zuletzt folgt die Berechnung, die dann die Grundlage für den nächsten Zyklus bildet. Erst nach Erreichen des Endzustandes wird das Flächenmodell in ein fertigungsgerechtes Volumenmodell umgewandelt. Um möglichst viele Rippenformen und Rippenkonstellationen erzeugen zu können, wird die parametrisch-assoziative Konstruktionsmethode verwendet. Als Ziel dieser Arbeit soll somit ein Tool vorliegen, das die Disziplinen CAD und CAE parametrisch-assoziativ miteinander koppelt und als Grundlage für weitere Forschungen auf diesem Gebiet dienen kann.
Inhaltsverzeichnis
- Vorwort mit Danksagung
- Kurzfassung/Abstract
- Inhalt
- Einleitung
- Motivation
- Aufgabenstellung
- Vorgehensweise
- Hinweise zur Nomenklatur
- Grundlagen
- Automatisierungstechniken in CATIA V5
- Duplicated Geometrical Feature Set
- Power Copy
- Makros
- Applikationen
- Reactions
- Parametrisch-assoziative Konstruktionsmethode
- Strukturmechanik von Spritzgussbauteilen
- Gestaltungsregeln zur Konstruktion von Spritzgussbauteilen
- CAx-integrierte FEM-Simulation
- Notwendigkeit der Lösung von nichtlinearen Systemen
- Vorteile der CAx-integrierten Simulation
- Simulationsumgebungen in CATIA V5
- Vernetzungsmethoden
- Topologieoptimierung
- Automatisierungstechniken in CATIA V5
- Methodisches Vorgehen
- Anforderungen an den Prozess
- Umsetzung der Rippenkonstruktion
- Umsetzung der Domkonstruktion
- Erstellung der Rippenstruktur
- Modellerstellung zur Anwendung der FEM
- CATVBA Module
- Voraussetzungen zum Start der Module
- Ablaufsteuerung
- Berechnung
- Konturerzeugung mit Setzalgorithmus
- Flächenerzeugung
- Volumenerzeugung
- Funktionen und Unterprogramme
- Anwendung des Optimierungstools
- Nutzungsanleitung
- Beispieloptimierung eines Bauteils
- Zusammenfassung
- Ausblick
- Quellenverzeichnis
- Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Studienarbeit zielt auf die Entwicklung einer Methodik zur automatisierten Verrippung von Kunststoffspritzgussbauteilen ab, basierend auf den wirkenden Belastungen. Dies soll durch die Entwicklung eines CATVBA-Makros erreicht werden, welches CATIA V5 mit dem FEM-Solver Abaqus verbindet. Das Ziel ist ein parametrisch-assoziatives Tool, das als Grundlage für weitere Forschung dienen kann.
- Automatisierung der Verrippung von Kunststoffbauteilen
- Integration von CAD (CATIA V5) und CAE (Abaqus)
- Entwicklung eines CATVBA-Makros
- Parametrisch-assoziative Modellierung
- FEM-Simulation zur Optimierung der Rippenstruktur
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der automatisierten Verrippung von Kunststoffbauteilen ein, beschreibt die Motivation und Aufgabenstellung der Arbeit und skizziert das methodische Vorgehen. Sie legt den Fokus auf die Notwendigkeit effizienter Methoden zur Konstruktion und Optimierung von solchen Bauteilen.
Grundlagen: Dieses Kapitel vermittelt die notwendigen theoretischen Grundlagen. Es werden verschiedene Automatisierungstechniken in CATIA V5 vorgestellt, darunter Makros, die parametrisch-assoziative Konstruktionsmethode erläutert und die strukturmechanischen Aspekte von Spritzgussbauteilen behandelt. Besonderes Augenmerk liegt auf der CAx-integrierten FEM-Simulation und deren Vorteile, einschließlich der Vernetzungsmethoden und der Topologieoptimierung als Methode zur Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Erhaltung der Festigkeit.
Methodisches Vorgehen: Dieses Kapitel beschreibt detailliert die schrittweise Umsetzung der entwickelten Methodik. Es werden die Anforderungen an den Prozess definiert und die Umsetzung der Rippen- und Domkonstruktion erklärt. Die Erstellung der Rippenstruktur und die Modellerstellung zur FEM-Anwendung bilden den Kern dieses Kapitels, wobei die einzelnen Schritte und Überlegungen zur Effizienz und Genauigkeit des Verfahrens erläutert werden.
CATVBA Module: Dieses Kapitel befasst sich mit der detaillierten Beschreibung des entwickelten CATVBA-Makros. Es beschreibt die Voraussetzungen zum Start der Module, die Ablaufsteuerung, die Berechnungsprozesse, die Konturerzeugung, die Flächen- und Volumenerzeugung und die verwendeten Funktionen und Unterprogramme. Der Fokus liegt auf der Funktionsweise und der internen Logik des Makros.
Anwendung des Optimierungstools: Dieses Kapitel erklärt die Anwendung des entwickelten Tools. Es beinhaltet eine detaillierte Nutzungsanleitung und ein Beispiel für die Optimierung eines konkreten Bauteils, um die Praxistauglichkeit und den Nutzen des Makros zu demonstrieren.
Schlüsselwörter
Automatisierung, Verrippung, Kunststoffspritzgussbauteile, CATIA V5, Abaqus, FEM-Simulation, CATVBA, Makroprogrammierung, parametrisch-assoziative Konstruktion, Topologieoptimierung, CAE, CAD.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Studienarbeit: Automatisierte Verrippung von Kunststoffspritzgussbauteilen
Was ist das Thema der Studienarbeit?
Die Studienarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Methodik zur automatisierten Verrippung von Kunststoffspritzgussbauteilen, basierend auf den wirkenden Belastungen. Dies geschieht durch die Erstellung eines CATVBA-Makros, das CATIA V5 mit dem FEM-Solver Abaqus verbindet.
Welches Ziel verfolgt die Studienarbeit?
Ziel ist die Entwicklung eines parametrisch-assoziativen Tools zur automatisierten Verrippung, das als Grundlage für weitere Forschung dienen kann. Das Tool soll die Integration von CAD (CATIA V5) und CAE (Abaqus) ermöglichen und die Effizienz der Konstruktion und Optimierung von Kunststoffbauteilen verbessern.
Welche Software wird verwendet?
Die Studienarbeit verwendet CATIA V5 als CAD-Software und Abaqus als FEM-Solver. Das verbindende Element ist ein selbst entwickeltes CATVBA-Makro.
Welche Methoden werden angewendet?
Die Arbeit nutzt verschiedene Methoden, darunter die parametrisch-assoziative Konstruktionsmethode, die FEM-Simulation (Finite-Elemente-Methode), Topologieoptimierung und Makroprogrammierung in CATVBA.
Welche Automatisierungstechniken in CATIA V5 werden behandelt?
Die Studienarbeit behandelt verschiedene Automatisierungstechniken wie Duplicated Geometrical Feature Set, Power Copy, Makros und Applikationen.
Wie ist die Studienarbeit aufgebaut?
Die Arbeit gliedert sich in eine Einleitung, Grundlagenkapitel (Automatisierungstechniken, parametrische Modellierung, Strukturmechanik, FEM-Simulation, Topologieoptimierung), ein Kapitel zum methodischen Vorgehen, ein Kapitel zur detaillierten Beschreibung des CATVBA-Makros, ein Kapitel zur Anwendung des Optimierungstools, eine Zusammenfassung, einen Ausblick, ein Quellenverzeichnis und einen Anhang.
Was wird im Kapitel "Methodisches Vorgehen" beschrieben?
Dieses Kapitel beschreibt detailliert die schrittweise Umsetzung der entwickelten Methodik, inklusive der Anforderungen an den Prozess, die Umsetzung der Rippen- und Domkonstruktion, die Erstellung der Rippenstruktur und die Modellerstellung für die FEM-Anwendung.
Was wird im Kapitel "CATVBA Module" beschrieben?
Hier wird das entwickelte CATVBA-Makro detailliert beschrieben, inklusive Voraussetzungen, Ablaufsteuerung, Berechnungen, Kontur-, Flächen- und Volumenerzeugung sowie der verwendeten Funktionen und Unterprogramme.
Was wird im Kapitel "Anwendung des Optimierungstools" beschrieben?
Dieses Kapitel erklärt die Anwendung des Tools mit einer detaillierten Nutzungsanleitung und einem Beispiel zur Optimierung eines Bauteils.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Studienarbeit?
Schlüsselwörter sind: Automatisierung, Verrippung, Kunststoffspritzgussbauteile, CATIA V5, Abaqus, FEM-Simulation, CATVBA, Makroprogrammierung, parametrisch-assoziative Konstruktion, Topologieoptimierung, CAE, CAD.
Für wen ist diese Studienarbeit relevant?
Diese Arbeit ist relevant für Studierende, Ingenieure und Forscher, die sich mit der Konstruktion und Optimierung von Kunststoffspritzgussbauteilen beschäftigen und an automatisierten Designprozessen interessiert sind.
- Quote paper
- Tim Winter (Author), 2018, Methodik einer automatisierten CAD-CAE-integrierten Verrippung von Kunststoffbauteilen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/421315
