Softwareentwicklung für die Additive Fertigung und Implizite Modellierung

Die Additive Fertigung (Additive Manufacturing, AM) hat sich zu einer ausgereiften und weit verbreiteten Produktionstechnologie entwickelt, die in vielen Branchen – von der Luft- und Raumfahrt über die Medizintechnik bis hin zu Konsumgütern und Forschungsprototypen – Anwendung findet. AM eignet sich besonders gut, um Kleinserien kosteneffizient umzusetzen oder Bauteile mit hoher geometrischer Komplexität zu realisieren. Gleichzeitig ermöglicht sie im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren kurze Iterationszyklen und unterstützt Konstruktionen mit beliebig komplexen Geometrien, feinen internen Strukturen und räumlich variierenden Materialeigenschaften.

Traditionelle CAD-Systeme (Computer-Aided Design) beschreiben Volumenkörper explizit über ihre Begrenzungsflächen, typischerweise unter Verwendung von NURBS oder Polygonnetzen. Dadurch sind sie nur bedingt geeignet, die komplexen, volumetrischen Strukturen zu modellieren, die durch Additive Fertigung realisiert werden können. Implizite Geometrierepräsentationen, etwa über Level-Set- oder Signed-Distance-Funktionen, bieten einen flexibleren, effizienteren und kompakteren mathematischen Ansatz zur Beschreibung solcher Modelle.

Dieser Vortrag gibt einen Überblick über die Additive Fertigung und zeigt am Beispiel von Autodesk Fusion, wie moderne hybride CAD- und CAM-Systeme implizite Modellierungstechnologien integrieren. Anschließend werden die Herausforderungen der Softwareentwicklung beleuchtet, die sich bei der Einbettung der mathematischen Grundlagen der impliziten Modellierung in professionelle Ingenieursoftware ergeben. Abschließend werden aktuelle Entwicklungen der impliziten Modellierung für AM vorgestellt, etwa die Definition räumlich variabler Druckparameter.