Bionos komponensű merevítők additív gyártása
Az Alfred Wegener Intézetben olyan konstrukciós algoritmusokat fejlesztettek ki, amelyek segítségével merevítő rácsszerkezetek hozhatók létre a nagy igénybevételű alkatrészek számára.
A történelem számos fontos személyiséget hozott létre a technológia területén, akiket a természet példája ihletett a találmányok megvalósításakor. Még napjainkban sem ritka, hogy a sokat emlegetett nézetet elhagyják a dobozon kívül, és alkalmanként figyelembe veszik a természetes rendszerek aktív elveit is.
Az Alfred Wegener Intézetben végzett kutatások az Elise termékfejlesztési folyamat (PEP) formájában lehetővé tették egy olyan módszer kidolgozását, amellyel a természetes könnyűszerkezetes építési elvek szisztematikus átvitele a műszaki rendszerekbe megtörténhet. Ezt a PEP-t a VDI útmutató keretein belül említik a könnyűszerkezetes mérnöki munkák példaként, amely szerint a bionikus munka szisztematikusan eljuthat a technikai kontextusba (VDI 6224. iránymutatás, 3. oldal).
Ha megnézi az Elise PEP-vel kifejlesztett alkatrészeket, észreveszi azok összetettségét, ami a vonatkozó gyártási technológiák lehetőségeinek határáig terjed. Csak ezután lehet teljes mértékben kiaknázni a súlycsökkentés lehetőségét. Ez további munkát jelent az építési munkálatok számára. Ezt a hátrányt az elért súlymegtakarítással kell pótolni.
Bio-inspirált struktúrák megvalósítása
Másik megközelítés viszont az, hogy az építés módját próbára kell tenni, amikor komplex, biológiai ihletésű struktúrák koncepcionális megvalósításáról van szó. A CAD modellezés klasszikus megközelítése itt gyorsan eléri a határait. Az Elise-PEP részeként alternatívaként bionikus felület- és térfogatmerevítőket mutatnak be, amelyeket paraméteresen és rugalmasan lehet létrehozni az építési algoritmusok segítségével. Ezeket a Grasshopper paraméteres programozási környezetben fejlesztették ki az Alfred Wegener Intézet Rhinoceros CAD szoftveréhez. Ennek hátterében az az ötlet áll, hogy a hangsúly már nem magára a konstrukcióra, hanem az építkezés peremfeltételeinek matematikai leírására összpontosít.
Ennek feltérképezéséhez a minta generálásának jól ismert algoritmusát használták: a Voronoi tessellációt. Ez a célterületen létrehozott ponteloszláson alapul. A pontokat ezután a sejtek egymáshoz igazítására használják. A Voronoi algoritmus rendkívül stabil, és képes minden cellára helyes felosztást létrehozni az egyes cellákhoz. Ha a generáló pontok eloszlását okosan ellenőrzik, akkor az általánosan ismert Voronoi minta mellett téglalap és centrikus minták is létrehozhatók. A létrehozott minta felhasználható az egyes Voronoi cellák térfogatának részletes felépítéséhez. Az automatizált tervezési folyamat végén elérhető egy CAD modell. Ez paraméteres jellegű, ezért különböző formákat ölthet.