Ermittlung optimaler Bauteilorientierung zur Verbesserung der Prozessplanung in der CAD/RP-Kette

Ein wesentlicher Einflussfaktor auf die Bauteilqualität und Prozessgüte bei der generativen Herstellung von Prototypen ist die Orientierung der Bauteile. So kann eine optimierte Ausrichtung den Treppenstufeneffekt (Staircasing) sowie den Curling-Effekt minimieren und somit die Oberflächenqualität bzw. die Bauteilgenauigkeit erhöhen oder die Berücksichtigung von Formtoleranzen (z.B. Rundheit) ermöglichen. Des Weiteren können verschiedene Bauteilausrichtungen unterschiedliche Ausführungen von Stützkonstruktionen bewirken und die Bauteilstabilität beeinflussen. Diese und ähnliche Wechselwirkungen gilt es bei der Auswahl einer geeigneten Bauteilorientierung für RP-Anwendungen zu berücksichtigen. Dieser Vortrag stellt ein generisches System vor, welches unter Berücksichtigung der genannten Einflussfaktoren sowie weiterer Effekte eine rechnergestützte Optimierung der Bauteilorientierung durchführt. Neben der weiterhin notwendigen Erfahrung der Anwender zur endgültigen Festlegung der fallabhängigen Bauteilausrichtung liefert das System Vorschläge auf Basis einer intensiven Geometrieanalyse, die eine entsprechende Datenaufbereitung im Rahmen der Prozessplanung unterstützen.

In layered manufacturing, part orientation is a significant factor of influence on part and process quality. For instance, optimized part-building orientation can minimize the staircase effect as well as the curling effect and therefore increase surface quality and part accuracy respectively. Another advantage of optimized build direction is the possible consideration of form tolerances (e.g. circularity). Furthermore, different part orientations can lead to varying implementations of supports and influence part stability. These and related feedback effects have to be considered when selecting an appropriate part orientation for Rapid Prototyping applications. This paper presents a generic system to determine optimal part orientation in consideration of the mentioned factors of influence as well as related effects. In addition to further necessary experiences of the machine operators and service providers to finally set the case dependent part orientation, the introduced concept offers suggestions on the basis of an intensive geometry analysis. This can support data preparation within process planning.